Бончук ЕА Изменение состояния гражданских зданий

Горно-геологический факультет

Специальность: Землеустройство и кадастр

Тема магистерской работы: Изменение состояния гражданских зданий при
подработке

Актуальность

Деформации сооружений возникают в связи с воздействием различных природных и антропогенных (техногенных) факторов, как на основание, так и на само сооружение.

Как известно, подземная разработка месторождений полезных ископаемых сопровождается сдвижением горных пород, что в большинстве случаев приводит к оседанию земной поверхности и ее деформации. В зависимости от технологии и способа ведения горных работ, скорости продвигания, мощности пласта, глубины ведения работ и др., оседание земной поверхности может происходить уже во время ведения горных работ, или после их завершения, и может продолжаться в течение нескольких десятков лет. Следует отметить, что влияние выемки угля на состояние земной поверхности наблюдается даже при глубине разработки 1000 и более метров.

Исследование состояния гражданских зданий является важнейшей частью комплекса работ по оценке их технического состояния. При обследовании устанавливают действительную несущую способность и эксплуатационную пригодность несущих строительных конструкций и основания здания.

Программа, объём и методы обследования намечаются в зависимости от того, для каких целей ведётся обследование, каков характер здания, его состояние и т. п. Однако во всех случаях неизбежным остаётся выявление вида и оценки состояния несущих конструкций здания.

Целью работы является исследование изменения состояния гражданских зданий при подработке.

В ходе выполнения данной работы необходимо решить следующие научные задачи:

- выявить повреждения зданий при допустимых условиях подработки;

- установить величины повреждения зданий, находящихся на не подрабатывамой территории,

- сравнить деформации зданий при допустимых условиях подработки и на не подрабатываемой территории.

Объектом исследования работы является определение состояния влияния подработок на деформацию зданий и сооружений.

Предметом исследования являются гражданские здания.

Повреждения при подработке.

Работы, которые проводят при выемке полезного ископаемого или при подготовке к выемке, называются горными работами. В результате этих работ в толще горных пород образуются свободные пространства, которые называют горными выработками.

Вследствие того, что породы обычно бывают не столь крепкие, а выработки имеют значительные размеры, упругие деформации переходят в пластические, возникают разрывы сплошности и начинается разрушение пород.

Расчетные деформации оснований подрабатываемых объектов

Для планирования выемки угля из-под здания необходимо знать его состояние после проведения очистных выработок. Такой прогноз осуществляется на основании расчетных деформаций земной поверхности в точке стояния здания. Эти деформации принимаются за деформации основания здания. Для оценки величины воздействия на здание этих деформаций основания используется показатель суммарных деформаций, который учитывает многократность подработки

где l, H - длина и высота здания;

m - коэффициенты условий работы, осредняющие соответственно горизонтальные деформации и кривизну по длине здания, принимаются равными по таблице 1.1;

K - максимальные по абсолютной величине расчетные горизонтальные деформации и кривизна основания, которые определяются по формулам:

Здесь e, K - деформации и кривизна основания, устанавливаемые от очередной выработки n в порядке их проведения, n - количество выработок.

Таблица 1.1 – Коэффициенты условий работы.

Коеффициент	Длина (ширина) здания (отсека), м
Коеффициент	<15	15-30	31-45	46-60	>60
	1	0,70	0,55	0,55	0,50
	1	0,85	0,70	0,60	0,50

Ожидаемые повреждения конструкций гражданских зданий при подработке определяются по таблице 1.2.

Таблица 1.2 – Ожидаемые повреждения конструкций гражданских зданий при подработке.

Расчетный показатель суммарных деформаций Δl				Максимальное раскрытие наибольшей трещины δ_max, мм	Повреждения
1-3		4-5			стен	перегородок	перекрытий (потолков и несущих конструкций)	полов	окон и дверей
износ стен до 25%	износ более до 25%	износ стен до 25%	износ стен более 25%		стен	перегородок	перекрытий (потолков и несущих конструкций)	полов	окон и дверей
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
0-30	0-10	0-60	0-20	0-3	Трещины вертикальные и косые в междуэтажных поясах и частично в простенках. Большинство (70%) трещин раскрытием до 1.5мм.	Небольшие (до 3мм) трещины в местах примыкания к капитальным стенам. Небольшое (до 10% от общей площади всех перегородок) появление диагональных трещин шириной до 3мм.	Трещины шириной до 2мм по контуру потолков в месте примыкания их к стенам и перегородкам с шелушением и сосыпанием побелки (в 20% общего кол-ва помещений в здании)		Небольшие перкосы окон и дверей (15% от общего кол-ва)
30-60	10-20	60-90	20-70	3-6	Трещины вертикальные и косые в междуэтажных поясах и частично в простенках. Большинство (70%) трещин раскрытием до 2мм.	Характер трещин сохраняется (см. предыдущую стадию). Трещины до 3-4мм. Отход капитальных стен от перегородок с образованием щелей до 8-10мм.	Кроме трещин по контуру потолков (до 3мм) возникают трещины в местах стыков плит или щитов перекрытия осыпания побелки, а также косые волосные трещины в штукатурке (в 30% общего кол-ва помещений в здании). В случае большого намета и низкого кач-ва штукатурных работ, возможно, в редких случаях, отслоение штукатурки вдоль трещин.		Небольшие перкосы окон и дверей (25% от общего кол-ва)
60-120	20-80	90-150	70-110	6-12	Трещины вертикальные и косые в междуэтажных поясах и частично в простенках. Большинство (70%) трещин раскрытием до 4мм.	Трещины в местах примыкания к капитальным стенам до 15мм. Примерно 20% общего кол-ва помещений перегородки повреждены косыми трещинами 3-4мм. По трещинам наблюдаются сколы некачественной штукатурки.	Трещины до 10мм по контуру потолков и в стыках плит или щитов перекрытий с отслоением штукатурки. Косые (диагональные) трещины раскрытием 5-6мм. В редких случаях наблюдаются отслоения штукатурки площадью 1м². Поражены трещинами потолки в 80% от общего кол-ва помещений.	В местах примыкания к капитальным стенам возникают щели. Отставание плинтусов от стен.	Небольшие перкосы окон и дверей (35% от общего кол-ва)

Допустимые деформации оснований подрабатываемых зданий.

Ущерб, наносимый подрабатываемым зданиям, складывается из повышения износа его конструкций, снижения долговечности здания, и расходов на ремонтно-восстановительные работы после подработки и увеличения последующих эксплуатационных расходов.

За допустимые показатели деформации основания зданий и сооружений приняты такие воздействия, при которых условия эксплуатации не будут нарушены и для их обеспечения достаточно проведения ремонтных работ.

Допустимые воздействия на здания с неполным каркасом оцениваются показателем суммарных деформаций [l] и высотой уступа [h] и определяются формулами

Коэффициенты KГ, KС, KП, KФ, KР учитывают дополнительные условия воздействий соответственно - свойства грунтов основания, несущую способность кладки несущих стен, конструкцию и материал перекрытий, конфигурацию здания в плане, остаток допустимого ресурса воздействия после очередной подработки, определяются по таблицам 1.3; 1.4, 1.5.

Повреждения зданий находящихся на неподрабатываемой территории.

Возможные повреждения здания, находящегося на не подрабатываемой территории, и его конструкций классифицируют по следующим основным признакам:

· причинам, их вызывающим;

· механизму коррозионного процесса разрушения конструкций;

· значимости последствий разрушения и трудоемкости восстановления зданий.

Причинами, вызывающими повреждения зданий, являются:

· воздействия внешних природных (влияние окружающей среды: темперетура воздуха, осадки, ветер, наводнение, удар молнии) и искусственных факторов;

· геотектонические явления (тектонические движения, как вертикальные, так и горизонтальные, деформации, образования складок, разрывных нарушений и др., на земной поверхности);

· воздействие внутренних факторов, обусловленных эксплуатацией инженерных коммуникаций и оборудования;

· проявление ошибок, допущенных при изысканиях, проектировании и возведении зданий;

· недостатки и нарушение правил эксплуатации зданий.

По степени разрушения и значимости последствий можно выделить три категории повреждений:

1. Повреждения аварийного характера, вызванные совокупностью воздействия различных факторов, вследствие которых выполняется восстановление отдельных частей или всего здания.

2. Повреждение основных элементов не аварийного характера, устраняемые при капитальном ремонте или реконструкции.

3. Повреждения второстепенных элементов (отделка, штукатурка, потолки), устраняемые при текущем ремонте.

Характер ремонтных работ по заделке трещин.

В соответствии с нормативными и рекомендательными документами все здания и сооружения должны быть восстановлены после подработки.

При послеосадочных ремонтах поврежденных зданий ремонтируется только штукатурка и восстанавливается герметичность стыков между элементами конструкций. Такой ремонт не восстанавливает бывших связей между образовавшимися блоками стен или крупными элементами конструкций, монолитность стен не восстанавливается. Восстановление связей между смежными образованиями поврежденных конструкций возможно путем иньектирования в трещины цементных или полимерных растворов, перекладки поврежденных частей стен и др. Однако из-за значительной стоимости эти меры восстановления монолитности стен не используются.

Такие повреждения, как отслоившаяся штукатурка, щели, которые возникают в местах сопряжения несущих стен, перекрытий и перегородок, отслаивание отремонтированной заделки, отслаивание и вывалы облицовочной плитки и другие повреждения, приводят к нарушению санитарно технических норм в эксплуатации помещений, создают дискомфорт проживания. Причинами таких повреждений следующие:

- отсутствие монолитности кладки несущих стен, поврежденных трещинами в процессе подработки, что не обеспечивает связи между отдельными блоками стены, разделенных трещинами;

- динамические воздействия на сооружения, которые связываются с колебанием основания, вызванных сейсмическим воздействием или воздействием механизмов, функционирующих внутри или вне сооружений;

- продолжающееся неравномерное уплотнение толщи горных пород и, связанные с этим, деформации основания, усугубляющие неупорядоченные перемещения отдельных блоков стен зданий;

- сезонные изменения состояния оснований, состояние которых изменилось в процессе подработки, и, связанное с этим, неупорядоченное перемещения отдельных блоков стен.

(Анимация создана с помощью Microsoft GIF Animator,
розмер 108 Кб, размер 151х125 точки, 6 кадров,
задержка 60, повторяется 100 раз)

Метод обследования

На данный момент изучения проблемы изменения состояния гражданских зданий были обследованы объекты в г. Донецке, которые находятся на ул. Артема, булв. Пушкина, пр. Маяковского.

При обследовании зданий были установлены вторичные повреждения следующего характера.

Вдоль краев трещин, раскрытием более 1 мм, происходит шелушение побелки. Отслоившаяся и восстановленная штукатурка продолжает отслаиваться и осыпаться. В местах сопряжения несущих стен, перекрытий и перегородок возникают отслаивания отремонтированной заделки. С наружной стороны несущих стен продолжаются отслаивание и вывалы облицовочной плитки. Продолжаются перекосы проемов, проявляющиеся в несовпадении подвижных элементов конструкций окон и дверей, также имеет место отслаивание и опадание облицовочной плитки, что опасно для прохожих. Вдоль деформационных швов происходит коробление нащельников.

На фото 1 представлен южный фасад здания, находящегося по адресу бул. Пушкина, 13. Раскрытие трещин от 2 до 8 мм. Трещины вертикальные и косые, находящиеся в междуэтажных поясах, также наблюдается отслаивание штукатурки.

Фото 1 - булв. Пушкина, 13, южный фасад

На фото 2 изображен восточный фасад здания ЖДУ. Стены здания также вторичного повреждения. Здесь видны трещины, раскрытие которых 1,5-3 мм. Это вертикальные трещины. Восстановленная штукатурка продолжает отслаиваться и осыпаться.

Фото 2 - ул. Артема, 70, восточный фасад здания ЖДУ

Данные деформации были зафиксированы на камеру canon digital ixus 70, 7.1 mega pixels. Съемка производилась в ясную, солнечную погоду, в 9 часов утра, в марте 2009 года.

Здания, находящиеся на неподрабатываемой территории исследуются для сравнения с повреждениями зданий, которые находятся на подрабатываемой территории, чтобы в дальнейшем при изучении проблемы узнать степень деформации гражданских зданий.

Используемая литература.

1. Анциферов А.В., Кренида Ю.Ф., Тиркель М.Г. Подработка зданий и сооружений шахтерских городов и поселков. Учебное пособие. - Донецк. Технопарк ДонНТУ "УНІТЕХ", 2006. 230 с.

2. Гавриленко Ю.Н., . Ермаков В.Н, Кренида Ю.Ф., .Улицкий О.А, Дрибан В.А., Техногенные последствия закрытия угольных шахт Украины; Норд-Пресс, 2004. 485 с.

3. Оглоблин Д.Н., Бастан П.П., Герасименко Г.И., Никольский С.И., Папазов М.Г., Травник С.Ф., Фисенко Г.Л. Маркшейдерское дело. Издание 2-е, переработанное и дополненное. М. «Недра», 1972. 584 с.

4. Все о строительных технологиях, материалах. [Электронный ресурс] http://www.budinvest.com.ua

5. Ремонтные работы деформированных зданий. [Электронный ресурс] http://www.mukhin.ru/stroysovet/kladka/16_3.html

6. Ананьева Ю.А. Разработка системы прогноза допустимых показателей деформации земной поверхности для подрабатываемых зданий и сооружений. [Электронный ресурс] / Персональный сайт Ананьева Ю.А., http://www.masters.donntu.ru/2006/ggeo/ananyeva/diss/index.htm

7. Земисев В.Н. Расчеты деформаций горного массива, «Недра», 1973. 144 с.

8. Правила обследований, оценки технического состояния и паспортизации производственнных зданий и сооружений. [Электронный ресурс] http://www.sot.donetsk.ua/Pravila/prv10_4.htm

>> Вверх

ДонНТУ > Портал магистров ДонНТУ || Об авторе | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальный раздел

Реферат по теме выпускной работы

Актуальность

Допустимые деформации оснований подрабатываемых зданий.