Методика расчета дополнительных динамических осадок оснований плитных фундаментов зданий и сооружений от вибраций, распространяющихся в грунтовой среде

В статье приводится методика расчета дополнительных осадок плитных фундаментов существующих зданий и сооружений от вибродинамических воздействий, которые возникают при производстве различных строительных работ вблизи них (забивка свай, вибропогружение шпунтовых балок, уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками и виброкатками), а также от промышленного оборудования и транспорта. Методика включает следующие основные этапы. При помощи метода конечных элементов, или измеренных существующих вибрационных полей, определяется распределение максимальных ускорений колебаний грунта под подошвой фундамента по глубине и выявляется зона, в которой они превышают критические ускорения, при которых начинают проявляться объемные и сдвиговые деформации грунта. Грунт в основании фундамента разбивается на элементарные слои толщиной не более 1/4 ширины фундамента. Далее, по известным виброкомпрессионным зависимостям (зависимость изменения коэффициента пористости е образцов грунта от ускорения их колебаний а), которые получают в лабораторных условиях, определяются осадки каждого слоя, суммирование которых дает полную величину дополнительной динамической осадки S_д. Если она в совокупности со статической осадкой S_ст превышает предельные нормируемые величины осадок, предлагается использовать три способа уменьшения или устранения S_д – буроинъекционное упрочнение зоны развития дополнительных осадок, использование горизонтальной инерционной плиты или вертикального барьера из легкосжимаемых материалов на пути распространения колебаний, применение которых снижает интенсивность вибродинамических воздействий, передаваемых на рассматриваемые фундаменты.

1. Берлинов, М. В. Основы комплексной оценки динамической работы строительных конструкций при вибрационных воздействиях промышленного оборудования: дис. … д-ра техн. наук: 05.23.01 / М. В. Берлинов. М., 2005. 302 л.

2. Кудрявцев, И. А. Влияние вибрации на нижнее строение рельсового пути, здания и сооружения: aвтореф. дис. … д-ра. техн. наук: 05.22.06 / И. А. Кудрявцев; БелГУТ. М., 1995. 43 л.

3. Калюжнюк, М. М. Сваебойные работы при реконструкции (Влияние колебаний на здания и сооружения) / М. М. Калюжнюк, В. К. Рудь. Л.: Стройиздат, 1989. 160 с.

4. Повколас, К. Э. Влияние вибродинамических воздействий на здания и сооружения // Эксперт: теория и практика. 2023. № 1 (20). С. 111–115. https://doi.org/10.51608/26867818_2023_1_111.

5. Drabkin, S. Estimation Settlement of Sand Caused by Construction Vibration / S. Drabkin, H. Lacy, D. S. Kim // Journal of Geotechnical Engineering. 1996. Vol. 122, No 11. Р. 920–928. https://doi.org/10.1061/(asce)0733-9410(1996)122:11(920).

6. Фундаменты плитные. Правила проектирования: ТКП 45-5.01-67–2007. Введ. 2.04.07. Минск: РУП «Стройтехнорм», 2007. 136 с.

7. Строительные нормы. Общие положения по проектированию оснований и фундаментов зданий и сооружений: СП 5.01.01–2023. Введ. 27.02.23. Минск: РУП «Стройтехнорм», 2023. 150 с.

8. Вибрация и удар. Вибрация зданий. Измерение вибрации и ее воздействие на конструкцию: ГОСТ Р 52892–2007. Введ. 27.12.07. М.: Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии: ОАЛ «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем», 2007. 16 с.

9. Основания и фундаменты зданий и сооружений. Фундаменты при вибродинамических воздействиях. Правила проектирования: ТКП 45-5.01-264–2012. Введ. 28.05.12. Минск: РУП «Стройтехнорм», 2012. 114 с.

10. Экспериментальная динамика сооружений. Мониторинг транспортной вибрации / Е. К. Борисов [и др.]; Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2007. 128 с.

11. Massarsch, K. R. Settlements and Damage Caused by Construction Induced Vibrations / K. R. Massarsch // Proc. International Workshop Wave 2000, Bochum, Germany 13–15 December 2000. Р. 299–315.

12. Ter-Martirosyan, A. Z. Settlement of a Foundation on an Unsaturated Sandy Base Taking Vibrocreep Into Account / A. Z. Ter-Martirosyan, A. N. Shebunyaev, E. S. Sobolev // Axioms. 2023. Vol. 12, Nо 6. P. 594. https://doi.org/10.3390/axioms12060594.

13. Исмагилова, З. Ф. Исследование осадки фундаментов в глинистых грунтах при динамической нагрузке: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.23.02 /З. Ф. Исмагилова; УГНТУ. Уфа, 2006. 21 с.

14. Кравцов, В. Н. Осадки оснований плитных фундаментов при длительном воздействии на них динамических нагрузок малой интенсивности / В. Н. Кравцов, П. В. Лапатин // Геотехника Беларуси: наука и практика: материалы Междунар. науч.-техн. конф., Минск, 23–25 октября 2013 г. / Белорус. нац. техн. ун-т; редкол. М. И. Никитенко [и др.]. Минск, 2013. С. 150–157.

15. Соболев, Е. С. Ползучесть и виброползучесть песчаных грунтов оснований зданий и сооружений: дис. … канд. техн. наук: 05.23.02 / Е. С. Соболев. М, 2014. 150 с.

16. Abate, G. Settlement of Sand Caused By Vertical Vibrations: Experimental Versus Numerical Results [Electronic Resource] / G. Abate, M. R. Massimino, M. Maugeri // 5th International Conference on Earthquake Geotechnical Engineering, January 2011, 10–13 Santiago, Chile. Mode of access: https://www.issmge.org/uploads/publications/59/67/7.6.SOSAB.pdf.

17. Vering, G. The Vibrational Behavior of Soil in Relation to its Properties [Electronic Resource] // Comp. rend. 5. Congr. Internat. Mechanic Sole et Trav. Fondat. Paris, 1961. Mode of access: https://www.issmge.org/uploads/publications/1/40/1961_01_0092.pdf.

18. Савинов О. А. Современные конструкции фундаментов под машины и их расчет. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Стройиздат. Ленингр. отд-ние, 1979. 200 с.

19. Чернов, Ю.Т. Вибрации строительных конструкций / Ю. Т. Чернов. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2006. 288 с.

20. Повколас, К. Э. Оценка эффективности применения горизонтальных инерционных барьеров для снижения вибраций, распространяющихся в грунтовой среде / К. Э. Повколас // Наука и техника. 2023. Т. 22, № 4. С. 286–293. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2023-22-4-286-293.

21. Повколас, К. Э. Оценка эффективности применения вертикальных барьеров из газонаполненных цилиндрических баллонов под давлением для снижения вибраций, распространяющихся в грунтовой среде / К. Э. Повколас // Мелиорация. 2022. № 4 (102). С. 31–37.

22. Woods, R. D. Energy-Attenuation relationships from construction vibrations / R. D. Woods, L. P. Jedele // ASCE Symp. on Vibration Problems in Geotech. Eng. New York: ASCE, 1985. P. 229–246.

23. Баркан, Д. Д. Динамика оснований и фундаментов / Д. Д. Баркан. Л.: Стройвоенмориздат, 1948. 459 с.

24. Сеймов, В. М. Колебания круглого штампа при сейсмических воздействиях / В. М. Сеймов, В. Д. Шевченко // Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений: материалы 4-й Всесоюзн. конф. по динамике грунтов. Ташкент: Фан, 1977. С. 38–42.

25. Свинкин, М. П. Прогнозирование колебаний грунта при вибрациях фундаментов машин / М. П. Свинкин // Динамика сооружений. Киев: Будівельник, 1973. С. 34–37.

26. Таранов, В. Г. Методики экспериментального определения динамических характеристик основания фундаментов приемников колебаний / В. Г. Таранов // Динамика оснований, фундаментов и подземных сооружений: материалы 4-й Всесоюз. конф. по динамике грунтов. Ташкент: Фан, 1977. С. 125–128.

27. Томсон, О. И. Колебания каркасов промышленных зданий / О. И. Томсон // Колебания зданий и сооружений: сб. статей. М.: Госстройиздат, 1963. С. 56–71.

28. Строительство в сейсмических районах: СП 14.13330.2018. Введ. 25.12.18. М.: Стандартинформ, 2018. 114 с.

29. Никитенко, М. И. Буроинъекционные анкеры и сваи при строительстве и реконструкции зданий и сооружений / М. И. Никитенко. Минск: БНТУ, 2007. 580 с.

30. Виброизоляция зданий, расположенных в технической зоне метрополитена неглубокого заложения / Ю. В. Василевич [и др.] // Вестник Белорусского государственного университета транспорта: Наука и транспорт. 2016. № 1. С. 295–297.