Npdpk.ru

Стройжурнал НПДПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

От чего зависит устойчивость откоса

Высота и устойчивость уступов

Уступ является одним из важнейших элементов открытой разработки. Рациональной является такая высота уступа, при которой в данных условиях обеспечиваются: безопасность горных работ, высокая производительность оборудования, минимальные объемы вспомогательных работ, установленные годовые объемы добычных и вскрышных работ и минимальные затраты на них.

Высота уступа непосредственно влияет на ряд общекарьерных показателей: качество добываемого полезного ископаемого; скорость подвигания фронта; темп углубления горных работ и, следовательно, производственную мощность карьера; срок строительства карьера; объем горно-капитальных работ; общую протяженность фронта работ, внутрикарьерных путей и дорог; угол откоса рабочих и нерабочих бортов.

Рациональная высота уступов не может быть установлена по какому-либо одному фактору; она должна выбираться на основе определения совокупного влияния всех перечисленных выше факторов в конкретных природных условиях и с обязательным учетом возможностей вскрытия рабочих горизонтов. Аналитические методы определения высоты уступа не могут учитывать всей совокупности этих факторов. Безопасность ведения горных работ является основным требованием.

При разработке горизонтальных и пологих залежей мощность залежей и покрывающих пород обычно предопределяет высоту и число уступов. При чередовании горизонтальных и пологих пластов высоту уступа определяют в зависимости от мощности отдельных пластов и залегающих между ними слоев пустых пород с учетом обеспечения необходимого качества полезного ископаемого.

Устойчивость откосов в мягких породах имеет решающее значение. В таких породах, согласно Правилам безопасности, высота уступа не должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора; в противном случае в верхней части уступа остаются «козырьки», «нависи» и возможно обрушение пород.

При разработке наклонных и крутопадающих залежей, представленных преимущественно скальными и полускальными породами, высота уступа определяется в основном показателями технологических процессов, потерь и разубоживания полезного ископаемого, требуемой производственной мощностью карьера и условиями вскрытия рабочих горизонтов. Затраты на подготовку скальных пород к выемке и на транспортирование взорванных пород снижаются с увеличением высоты уступа. Минималыше затраты на экскавацию взорванных пород соответствуют высоте уступа 15—20 м.

В то же время, согласно Правилам технической эксплуатации (ПТЭ), высота уступа в скальных и полускальных породах не должна превышать максимальной высоты черпания экскаватора более чем в 1,5 раза (табл. 6) при условии, что высота развала не будет превышать: при одно- и двухрядном взрывании – максимальной высоты черпания экскаватора, а при многорядном взрывании — полуторной максимальной высоты черпания. При экскавации взорванных пород из таких развалов должны приниматься дополнительные меры по предотвращению образования «козырьков» и «нависей». Лишь в породах I и II категорий трещиноватости при нормальном и увеличенном расходе ВВ и наклонном бурении скважин, когда взорванные породы будут находиться в сыпучем состоянии, с разрешения органов Госгортехнадзора СССР допускается высота уступа НУ>1,5·НЧ.MAX.

В тех случаях, когда выемка производится экскаваторами с удлиненным рабочим оборудованием с верхней погрузкой, высота уступа должна соответствовать параметрам проходческого оборудования (табл. 7).

При разработке сложных месторождений потери и разубоживание полезного ископаемого практически прямо пропорциональны высоте добычного уступа. Поэтому целесообразно по экономическим условиям при раздельной выемке полезного ископаемого, особенно при пологих залежах, принимать высоту добычных уступов не более 10—12 м и применять экскаваторы карьерного типа с емкостью ковша 3—5 м 3 .

Скорость проведения траншей примерно обратно пропорцио­нальна высоте уступа. От этой скорости зависит темп углубления горных работ. Чем больше высота уступа, тем меньше возможная производственная мощность карьера по полезному ископаемому. Это положение особенно важно в первый период работы карьера.

Максимальная высота уступов в скальных и полускальных породах при выемке мехлопатами карьерного типа

ЭкскаваторМаксимальная высота черпания экскаватора, мМаксимальная высота уступа
ЭКГ-28,512,5
ЭКГ-3,214,5
ЭКГ-516,5
ЭКГ-812,5
ЭКГ-12,515,623,5
ЭКГ-20

Максимальная высота уступа при выемке мехлопатами с удлиненным рабочим оборудованием с верхней погрузкой

ЭкскаваторВысота уступа (м) в породах
мягких *полускальных **скальных ***
ЭКГ-2у
ЭКГ-3,2у5,5
ЭКГ-4у
ЭКГ-3,6у

* — угол устойчивости откоса 34 0

Вместе с тем необходимые объемы вскрышных работ уменьшаются с увеличением высоты уступа в результате сокращения числа рабочих уступов и увеличения угла откоса рабочего борта карьера. При этом уменьшаются также требуемая скорость подвигания и длина добычного фронта. Поэтому при раз­работке залежей простого строения в средней зоне карьера (по глубине) иногда целесообразно увеличение высоты уступа.

Из опыта ведения открытых работ при разработке наклонных и крутых залежей простого строения установлено, что оптимальная высота уступа при использовании экскаваторов с Е= 3—5 м 3 составляет 12—15 м и 17—20 м для экскаваторов с Е=8—12,5 м 3 . При многорядном взрывании вертикальных скважинных зарядов в породах III—V категорий трещиноватости часто по условиям безопасности НУЧ max+h (h = 1-3 м).

При открытой разработке месторождений полезных ископаемых очень важно обеспечить устойчивость уступов и не допускать их деформаций в течение всего периода строительства и эксплуатации карьера.

Из многих факторов, от которых зависит устойчивость откосов, определяющей является группа геологических факторов (состав, состояние, строение и свойства горных пород). Они определяют условия деформации массива и выбор расчетных схем устойчивости откосов, характер противодеформационных мероприятий и величины расчетных показателей.

Из группы гидрогеологических факторов основным является влияние подземных вод, изменяющих свойства массива (вследствие выщелачивания трещиноватых карбонатных пород, набухания глинистых пород и др.) и его напряженное состояние; под действием гидростатических и гидродинамических сил может происходить фильтрационное разрушение откосов (оплывание и суффозия). Обводненность контактных зон и структурных нарушений приводит к деформациям откосов (в результате снижения прочности пород па контактах) и внезапному прорыву вод.

Третью группу составляют технологические факторы.

Необходимо учитывать, что параметры вскрывающих выра­боток, положение их относительно контура карьера и срок службы определяют интенсивность развития в массиве реоло­гических процессов и выветривания пород, развитие в массиве деформационных процессов (подрезка контактов слоев или на­рушений и др.). При высокой скорости подвигаиия фронта горных работ в массиве не успевают развиваться деформацион­ные и реологические процессы, что позволяет придавать откосам рабочих уступов более крутые углы наклона. Размещение отвалов в выработанном пространстве увеличивает сопротивление сдвигающим усилиям прибортового массива пород.

Борта карьеров могут иметь участки вогнутой, выпуклой и прямолинейной формы в плане. Установлено, что, при прочих равных условиях, откосы, имеющие в плане вогнутую форму, более устойчивы, чем плоские.

Взрывные работы обусловливают сейсмический эффект, образование и развитие в приоткосном массиве уступа трещиноватости и зон пониженной прочности, а также неустойчивой поверхности самого откоса уступа. Для снижения вредного воздействия взрывов при постановке уступов в конечное положение необходимо: изменять параметры буровзрывных работ; применять (с учетом конкретной обстановки) короткозамедленное взрывание скважинных зарядов необходимого диаметра и контурное взрывание, заряды с инертными сердечниками; располагать ряды скважин под углом 60—90° к контуру борта; применять экранирующие врубы; использовать искусственное укрепление уступов; вводить в расчеты повышенный коэффициент запаса устойчивости.

Различают краткосрочную и долгосрочную устойчивость откосов, которыми должны обладать соответственно рабочие и нерабочие уступы. Коэффициент запаса устойчивости рабочих уступов ηу=1,15-1,2, а нерабочих в глинистых и трещиноватых скальных и полускальных породах ηу =1,5-2.

При предварительном выборе углов откосов рабочих и нерабочих уступов целесообразно пользоваться данными, приведенными в табл. 8. Для уточнения значений углов, особенно при неустойчивых породах или неблагоприятном залегании поверхностей ослабления, необходимо проводить натурные исследования и расчеты устойчивости откосов.

Читать еще:  Утепление откосов расценка тер

Ширина призмы (м) возможного обрушения уступа при отсутствии поверхностей ослабления может быть определена в зависимости от угла откоса и прочности пород по формуле

где а —угол откоса уступа, градус; ρ — угол внутреннего трения.

Расчет устойчивости откосов

Геотехническая постановка задачи

Расчет устойчивости откосов и склонов, противооползневых удерживающих инженерных сооружений, всегда основывается на данных инженерно-геологических и геотехнических изысканий, на количественном и качественном анализе оползневых факторов.

В настоящее время существует много методик по расчету устойчивости откосов, все они сводятся к трем базовым классам методов:

  • методы предельного (пластического) равновесия;
  • методы конечных элементов;
  • комбинированные методы.

Выбор тех или иных методов в первую очередь определяется типом оползневого процесса и механизмом возможного смещения оползневых масс. Каждый оригинальный способ расчета характеризуется своей оригинальной системой, полученной в данном способе с использованием того или иного допущения (необходимость которого связана со статической неопределенностью задачи).

Класс методов предельного равновесия, может быть представлен методами Моргенштерна-Прайса, упрощенным методом Бишопа и обобщенным методом Янбу. Методы Бишопа и Моргенштерна-Прайса рассматриваются действующими нормативными документами (п. 4.2.11 СП 11-105-97, Часть II [4]) в качестве общепринятых методов расчета устойчивости склонов. Метод конечных элементов, представляющий класс численных методов и рекомендованный к применению в актуализированных редакциях нормативных документов (п. 5.2.3 СП 116.13330).

Метод Бишопа

При расчете устойчивости откосов, в упрощенном методе Бишопа удовлетворяются условия равновесия общих моментов и вертикальных сил (равновесие сдвигающих сил не соблюдается). Несмотря на то, что условия равновесия удовлетворяются не полностью, тем не менее, метод обеспечивает хорошие результаты и рекомендуется для проведения большинства практических расчетов, проводящихся по круглоцилиндрической поверхности. Многоугольник сил, построенный на основе метода Бишопа, показан на рисунке.

Вследствие того, что коэффициент устойчивости FS входит в обе части уравнения, для его решения необходимо задаться предположением о начальном значении коэффициента устойчивости. Далее решение данного уравнения сводится к итерационному процессу (до тех пор, пока вычисляемый FS не окажется меньше заданной допустимой погрешности).

Бишоп провел сопоставление коэффициентов запаса, полученных с помощью упрощенного и более строгих методов, которые удовлетворяют всем условиям равновесия. Он установил, что вертикальная составляющая сил взаимодействия может быть принята равной нулю, не приводя к существенным ошибкам, обычно с расхождением менее 5%. Следовательно, упрощенный подход, в котором вертикальные составляющие сил взаимодействия приводятся к нулю, обеспечивает тот же результат, что и строгий, при котором удовлетворяются все условия равновесия.

Метод Янбу

Метод Янбу был разработан в 1954 году норвежским профессором геотехники Нилмаром Оскаром Чарльзом Янбу. Он очень схож с методом Бишопа. С его помощью также, в геотехнической практике, выполняются расчеты оползневых склонов. Отличием является то, что в данном методе осуществляется удовлетворение равновесию сдвигающих сил, при этом не соблюдается удовлетворение равновесию моментов. Диаграмма распределения сил в отсеке и многоугольник сил, построенные при расчёте по упрощённому методу Янбу показаны на рисунке

Анализируя многоугольник сил в отсеке, можно сказать что многоугольник, получающийся по методу Янбу, замкнут лучше, чем в методе Бишопа. Стоит отметить, что при расчёте по круглоцилиндрической поверхности результаты по методу Янбу получаются заниженными.

Уравнение для вычисления коэффициента устойчивости по упрощённому методу Янбу показано на рисунке.

Упрощённый метод Янбу является наиболее близким к методу Маслова-Берера, рекомендованному российскими нормативными документами для расчёта устойчивости склонов, так как относится к группе методов горизонтальных сил, действующих на границе отсеков.

Метод конечных элементов

Метод конечных элементов (МКЭ, FEM) наряду с методами конечных разностей является одним из основных численных методов решения задач механики сплошной среды.

Одна из особенностей МКЭ состоит в том, что он базируется скорее на интегральной формулировке анализируемого явления, нежели на дифференциальной форме, которую представляют уравнения в частных производных и граничные условия. Эта интегральная формулировка может быть вариационного (если это возможно) либо проекционного типа.

Основная концепция метода конечных элементов состоит в том, что искомую непрерывную величину аппроксимируют кусочным набором простейших функций, заданных над ограниченными конечными подобластями (элементами). С помощью такой процедуры интегрирование дифференциальных уравнений аналитической постановки задачи сводится к решению системы линейных уравнений. Количественные значения неизвестной величины отыскиваются в ограниченном числе точек (узлов) области, а в пределах элементов значения неизвестной функции и ее производных определяются уже аппроксимирующими функциями и их производными.

Наиболее важными преимуществами МКЭ благодаря которым он так широко используется, являются:

  • свойства материалов смежных элементов могут быть различными, что позволяет применять метод для моделирования напряженно-деформированного состояния неоднородных сред;
  • методом можно пользоваться для областей с любой формой внешних и внутренних границ;
  • размеры элементов могут быть переменными, что позволяет укрупнить или измельчить сеть разбиения области на элементы;
  • с помощью МКЭ не представляет труда рассмотрение граничных условий с разрывной поверхностной нагрузкой, а также смешанных граничных условий.

Большое практическое применение МКЭ получил при решении геотехнических задач, касающихся расчета устойчивости откосов и склонов, так как позволяет учесть сложную геометрию откосов и их неоднородность.

В отличие от методов, основанных на анализе предельного равновесия, в МКЭ нахождение нормальных и касательных напряжений по поверхности скольжения осуществляется с учетом деформационных свойств грунтов (модуля Юнга и коэффициента Пуассона).

Анализ напряженного состояния методом конечных элементов удовлетворяет условиям статического равновесия и позволяет оценить изменения напряжений, вызванные варьированием деформационных свойств, неоднородности и геометрических форм.

Поле напряжений в откосе определяется решением двухмерной задачи плоской деформации с использованием конечных элементов треугольной формы. На рисунке выше показана конечно-элементная дискретизация, применяемая при расчетах откосов. Жесткие границы заданы на значительном расстоянии от откоса, поэтому наличие их не влияет на напряженное состояние откоса. В методе конечных элементов матрица жесткости элементов, которая связывает силы и перемещения в узлах, определяется исходя из минимизации полной потенциальной энергии. Эти матрицы жесткости затем накладываются, образуя общую матрицу жесткости системы. Задав силы и перемещения в каждом узле на границах, система совместных уравнений, базирующихся на общей матрице жесткости, может быть разрешена относительно перемещений каждого узла. После того как установлены перемещения, для каждого элемента можно определить напряжения.

Решение краевой задачи о напряженно-деформированном состоянии рассматриваемой расчетной области сводится к численному решению системы уравнений:[K] = , — вектор узловых перемещений; — вектор нагрузок.

При решении нелинейной задачи механики деформируемого твердого тела совместно с уравнением решается также другая система уравнений, задаваемая соотношением F(<σ>, <ε>) = 0.

При этом решение задачи сводится к подбору исходных параметров <ε0>или <σ0>(соответственно при использовании метода начальных деформаций или начальных напряжений), которые удовлетворяют условиям равновесия рассматриваемой расчетной области. Подбор этих параметров осуществляется итерационными методами.

Определение устойчивости склона выполняется методом редукции (ступенчатого уменьшения) прочностных параметров материалов модели, доводя модель до искусственного разрушения. Состояние математической модели, при котором не может быть получено устойчивое решение краевой задачи вследствие безграничного нарастания деформаций расчетной области, трактуется как предельное.

Коэффициент запаса несущей способности откосов и склонов определяется как отношение исходных прочностных параметров пород, слагающих рассматриваемый откос (склон) к их минимальным значениям, при которых решение краевой задачи еще возможно.

За рубежом, при моделировании устойчивости склонов, наиболее часто используется нижняя предельная теорема пластического разрушения.

Читать еще:  Заделка наружных откосов сайдингом

В основе расчетных методов оценки устойчивости оползневых и оползнеопасных склонов лежат две предельные схемы (Р.Р. Чугаев, Ж. Косте, Г. Санглера).

Идея первой предельной схемы (фактических и уменьшенных прочностных характеристик) состоит в нахождении таких критических значений прочностных характеристик грунта, что бы расчетный склон перешел в состояние предельного равновесия. Соответственно коэффициент устойчивости при подобном подходе определяется как отношение фактических прочностных характеристик к их критическим значениям.

Идея второй предельной схемы (удерживающих и сдвигающих усилий) заключается в изучении соотношения сдвигающих и удерживающих усилий, действующих на склон. Коэффициент устойчивости в этом случае может быть определен как отношение удерживающих моментов к сдвигающим.

Стоит отметить, что определение коэффициента устойчивости в первом и во втором случае различно и использование первой предельной схемы с точки зрения механики более обосновано. Однако на практике оба определения коэффициента устойчивости дают близкие результаты.

Наша организация предлагает комплексный подход с целью оценки устойчивости склонов и откосов, а также разработке мероприятий по предупреждению развития и предотвращению активизации оползневого процесса. А также разработку документации для устройства инженерной защиты от оползней.

Более полную информацию по разработке геотехнического проекта инженерной защиты от оползней, по выполнению геотехнических расчетов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.

© 1999-2021 Научно-проектное конструкторское бюро «СтройПроект»

Устойчивость экосистемы.

Устойчивость экосистемы не постоянна. Со временем все меняется — там, где были реки и леса, появляются пустыни.

Однако, в течение определенного и достаточно длительного времени экосистема устойчива и у этой устойчивости есть определенные критерии.

Критерий №1

Поток энергии и круговорот веществ.


Откуда берется энергия? Растения (продуценты) получают солнечную энергию и неорганические вещества, превращают это в энергию соединений — органических веществ.

Дальше по известной схеме трофических сетей органические вещества переходят с одного уровня на другой и поступают к редуцентам.

Задача редуцентов — вернуть элементы соединений в окружающую среду — органические вещества перерабатываются в неорганические.

Критерий №2

Чем больше видов на каждом трофическом уровне, тем выше устойчивость. Логика здесь очень простая — если исчезнет какой-то один вид, то от этого исчезновения не должен зависеть трофический уровень — кто-то встанет на его место.



Критерий №3

Самый загадочный критерий. Как организм залечивает раны, так и экосистема способная восстанавливаться. Природные катаклизмы, естественные процессы и человек могут серьезно повлиять на устойчивость — животные могут мигрировать, погибать, пищевые связи “трещат” по швам”, но проходит время и система самовосстанавливается.

И все же экосистемы вечными не бывают.

Давайте рассмотрим примеры смен экосистем (кстати, в ЕГЭ эти вопросы встречаются в части С).

Каменистая экосистема -> лесной массив

Абиотические разрушающие факторы: свет, выветривание, влажность;
Биотические разрушающие факторы: бактерии, лишайники, водоросли, грибы;

Создаются органические вещества, которые способствуют образованию почвы.

Первыми ее заселят неприхотливые организмы — лишайники ( это вообще “пионеры” экосистем) и мхи.

Затем появятся травянистые формы, потом кустарники и затем уже деревья.

Сукцессия водоема

Водоем зарастает зелеными водорослями. Образуется “ковер”, другим растениям и животным не хватает кислорода и постепенно водоем заболачивается. Но, появляются организмы. приспособленные к такой среде. Появляется все больше травы, потом появляются кустарники — появляется мокрый луг, где свободно могут прорастать ягоды, грибы, обитать птицы. Еще несколько лет, и на месте водоема появляется лес.

Расчет устойчивости низового откоса

Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения для основного расчетного случая, соответствующего установившейся фильтрации в теле плотины, когда уровень воды в BБ равен НПУ, а в нижнем бьефе — максимально возможному уровню, но не более 0,2 Нпл.

На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается поперечное сечение плотины в русловой ее части, наносится кривая депрессии, а низовой откос с переменным заложением или при наличии на нем берм усредняется. Из середины этого откоса (точка «с») проводится вертикаль СД и линия СЕ под углом 85 0 к откосу. Из точек «А» и «В» как из центров очерчиваются две дуги окружности с радиусом R, которые пересекаются в точке «0». Значение радиуса определяется как

Проведя из точки «с» дугу радиусом r = ОС/2 до пересечения с линиями СД и СЕ, находится многоугольник Oedba, в котором располагаются центры наиболее опасных поверхностей скольжения.

Расчетная кривая скольжения радиусом R должна пересекать гребень плотины и захватывать часть основания плотины, если в основании расположен нескальный грунт. В случае скального грунта основания кривая скольжения должна касаться его поверхности.

Выделенная призма обрушения разбивается на «n» отсеков шириной b = 0,1 R. Разбивку на отсеки начинают с нулевого, середина которого располагается на вертикали, проходящей через центр кривой скольжения.

Коэффициент запаса устойчивости низового откоса определяется по формуле:

где Gi — вес грунта и воды в пределах i -го отсека;

Рi — равнодействующая давления воды по подошве i -го отсека;

ji — угол внутреннего трения грунта i -го отсека;

ai — угол между вертикалью и линией, соединяющей центр

кривой скольжения с серединой i -го отсека;

ci — удельное сцепление грунта i-го отсека по линия кривой скольжения

В общем случае, если в пределах рассматриваемого отсека проходит кривая депрессии, а над отсеком имеется столб воды, вес его определяется по формуле

где — высота части отсека, от линии откоса до кривой депрессии, измеренная по его середине;

— высота части отсека, насыщенного водой (от подошвы плотины до кривой депрессии);

-высота части отсека от кривой скольжения до подошвы плотины;

hi — высота столба воды над отсеком;

удельный вес грунта естественной влажности и грунта тела плотины и основания насыщенного водой ;

— удельный вес воды.

взвешивающее давление определяется по формуле:

( + )

Расчет устойчивости низового откоса на ЭВМ показывает, что минимальный коэффициент запаса устойчивости ,

Несущая способность

Максимально допустимая вертикальная, горизонтальная или иная внешняя, внутренняя нагрузка, которую способны принять без потери функциональных свойств конструктивные элементы здания: стены, фундамент, кровля, перекрытия, колонны, балки, столбы – это несущая способность. Во время эксплуатации на объект воздействует множество негативных внешних факторов, которые часто снижают прочностные параметры сооружения и его устойчивость, качественные и количественные характеристики материала. Все это может отрицательно отразиться на несущей способности здания.

Несущий каркас здания состоит из ключевых конструктивных элементов: грунтов и фундамента, кровли, стен, перекрытий, балок, колонн, иногда фасада. Он может быть выполнен из разных материалов, свойства которых также влияют на прочностные показатели, устойчивость к внешним и внутренним нагрузкам.

Для чего необходимо оценивать несущую способность здания и отдельных конструкций? Данный показатель рассчитывают в ходе комплексного обследования объекта и для изучения возможности его перепрофилирования, перепланировки. Несущая способность здания оценивается перед установкой тяжеловесного оборудования, для понимания остаточного ресурса и сейсмостойкости сооружения. Этот вид изысканий также проводят при реконструкции объекта: перед установкой арт-конструкций или надстройкой дополнительного этажа.

Исчерпание несущей способности конструкции – такое состояние элемента, когда при наличии внешних нагрузок напряжение на некоторых участках приближается к предельному. Часто оно выражается в виде отклонений, прогибов, трещин и других повреждений, деформаций.

Определение несущей способности

Несущую способность закладывают еще на стадии проектирования с учетом предполагаемых функций объекта, назначения каркаса. Но со временем показатель может меняться из-за воздействия внешних и внутренних негативных факторов.

Читать еще:  Установка профиля дверных откосов

На несущую способность влияет ряд условий: наличие жесткого армирующего звена, характер взаимодействия материалов, разгружающее действие отдельных элементов, состояние раствора или иного контактного слоя.

Определение несущей способности – комплекс исследовательских, аналитических и измерительных мероприятий. Изыскания начинаются с изучения проектно-технической документации. На подготовительном этапе специалисту предстоит ознакомиться с материалами несущего каркаса здания, характером сопряжения конструкций, способом опирания, внешними и внутренними нагрузками, агрессивными факторами среды, которые могут негативно воздействовать на техническое состояние сооружений.

После изучения теоретической части специалисты приступают к визуальному осмотру и проведению необходимых измерений:

  • оценка прочностных и иных количественных показателей конструктивных элементов;
  • выявление прогибов, трещин, отклонений;
  • детальное обследование повреждений.

На завершающем этапе все результаты измерений и визуального осмотра анализируются, вносятся в компьютерную программу для проведения расчетов.

Несущая способность зданий и сооружений

Существуют разные способы оценки несущей способности. Некоторые из них универсальные и подходят для объектов любого функционального профиля, другие применимы только к определенной категории сооружений.

Одна из методик оценки несущей способности позволяет достаточно точно определить остаточный ресурсный потенциал конструктивных элементов. Она подразумевает учет всех негативных факторов, которые могут вызвать износ сооружения: атмосферных осадков, перепадов температуры и влажности, ветра, особенностей рельефа, интенсивной или небрежной эксплуатации, коррозии, эрозии.

Проверка несущей способности традиционными способами используется уже достаточно давно. Стандартные методы подразумевают создание вибрационных динамических и механических импульсных воздействий определенной интенсивности и силы. Их направляют на отдельные элементы здания через грунт и фундамент. Для регистрации изменений на исследуемый объект устанавливают специальные датчики. После проведения испытаний полученные результаты обрабатывают в специальной компьютерной программе, которая позволяет рассчитать, чему равна текущая несущая способность зданий и сооружений.

Одна из особенностей методики оценки возможных дополнительных нагрузок: необходимо учитывать давление не только на один участок, но и на всю армированную конструкцию. Специалист должен выполнить пространственный расчет, который охватывает все взаимосвязанные элементы. Конструктивная оценка предполагает учет нагрузок дополнительного воздействия, временных, динамических, естественных и постоянных факторов. Такой комплексный подход считается наиболее полным и достоверным. Методика позволяет увидеть фактическую картину и спрогнозировать возможность увеличения нагрузки на здание без негативных последствий.

Несущая способность кирпичной кладки

Простенки кладки из кирпича выполняют роль несущих элементов сооружения. Прочностные показатели конструкции могут со временем снижаться из-за влияния внешних негативных факторов.

Для определения фактической несущей способности специалисты измеряют, рассчитывают и изучают следующие показатели:

  • сечение стены с отделкой;
  • высота стены;
  • ширина стены;
  • тип, марка и состав кирпича;
  • марка, состав и другие особенности раствора;
  • прочность кирпича и раствора в кладке.

Прочность кладки можно определить методами неразрушающего контроля. После получения необходимых вводных данных несущую способность рассчитывают по формуле. Она требуют применения некоторых коэффициентов – длительной нагрузки и продольного изгиба.

Оценка несущей способности бетонных и железобетонных конструкций

Для определения несущей способности конструктивных элементов из бетона и железобетона, которые имеют нормальное по отношению к продольной оси сечение, применяют методику предельного равновесия по нормативной документации. В этом случае руководствуются следующими упрощающими принципами:

  • игнорируют сопротивление бетона растяжению;
  • сжимающие напряжение в бетоне равны между собой;
  • растягивающие напряжение в арматуре не больше расчетных сопротивлений.

Для повышения прочностных характеристик в конструктивные элементы включают вкладыши из цементного бетона или другого низкодеформируемого материала, внутри которого расположены металлические элементы.

Особенности расчета несущей способности фундамента

Для грунта и фундамента максимально допустимую нагрузку исследуют в единой связке. Для укрепления слабого основания потребуются сваи. На грунте с плотной и устойчивой структурой можно использовать колонны или ленточный фундамент для стен. Для выбора оптимального варианта необходимо изучить в лаборатории физико-химические параметры почвы в данной местности.

Несущая способность фундамента во многом зависит от количественных и качественных свойств материала, наличия дефектов, арматуры, соответствия фактических и проектных данных. Любые негативные изменения в состоянии основания здания через некоторое время отразятся на стенах, перекрытиях и других верхних конструктивных элементах.

Изучение несущей способности основания требуется в следующих случаях:

  • Объект строится или возведен в сейсмически активном районе.
  • На основание воздействуют серьезные по силе горизонтальные нагрузки: фундаменты распорных конструктивных элементов, подпорные стены.
  • Объект возведен на откосе или недалеко от него.
  • Основание состоит из биогенных и пылевато-глинистых грунтов, насыщенных водой.
  • Основание сложено из гранита, песка и глины, которые отталкивают воду.

Несущая способность фундамента должна предотвращать вероятность сдвигов и обеспечивать высокую устойчивость и прочность оснований здания.

Несущая способность сваи указывает, какую нагрузку она способна выдержать при максимально допустимом уровне деформации грунта. Задача специалиста на стадии проектирования – рассчитать оптимальное число элементов.

Для оценки показателя используют два основных метода: уровень сопротивления по боковой поверхности и уровень сопротивления грунта под острием. Оптимальный вариант определяют исходя из характеристик почвы.

Особенности определения несущей способности вертикальных и горизонтальных конструктивных элементов

К перекрытиям относятся плиты, диски и балки. Они взаимосвязаны и объединены для выполнения единой функции. Перекрытие – это конструктивный элемент, расположенный между этажами. Он опирается на балку.

Расчет максимально допустимой нагрузки на перекрытие начинается с визуального осмотра. Инженер должен зафиксировать дефекты и особенности конструктивных элементов , выполняющих роль опоры.

Различают два типа несущих частей здания:

  1. Горизонтальные: балки, диски, плиты. На них приходится наибольшая нагрузка.
  2. Вертикальные: колонны, стены, столбы.

Балки – важный опорный элемент в зданиях с колоннами. Для их изготовления используют бетон. В старых домах встречаются балки из деревянных лагов, железных элементов и асфальтобетона. В этом случае специалист должен изучить состав балки, выяснить фактическую несущую способность, и насколько она изменилась со временем.

При проектировании инженеры должны закладывать несущую способность с некоторым запасом. Это помогает минимизировать вероятность перегрузки, но не отменяет необходимость в регулярных технических обследованиях здания.

К вертикальных несущим конструкция относятся столбы и колонны, имеющие отдельный фундамент, который по форме напоминает подстаканник. Чем больше нагрузка и площадь объекта, тем глубже должны быть заложены опорные элементы. Колонны обычно изготавливают из монолита или железобетона. Распространенный материал для возведения столбов – кирпич и камень. Эта вертикальная несущая конструкция встречается в старых малоэтажных домах.

Несущая способность кровли и фасада

Основная нагрузка на кровлю – это снег, ветер и другие погодные факторы. Если на стадии проектирования кровлю не планировалось эксплуатировать, то ее несущая способность снаружи будет ниже, чем с внутренней стороны.

Фасад может быть несущим и не несущим элементом сооружения. Его навешивают на колонны или устанавливают на отдельный элемент. В последнем случае фасад называют самонесущим.

Несущая способность объекта – изменяющаяся во времени величина. С увеличением срока эксплуатации и при воздействии агрессивных внешних факторов прочностные характеристики и устойчивость сооружения снижается. Предотвратить аварии и другие нежелательные ситуации на объекте поможет регулярное экспертное обследование.

Компания «Департамент» предлагает услуги по диагностике и определению несущей способности здания. Специалисты используют современное оборудование и методы неразрушающего контроля, которые позволяют максимально быстро получить достоверные результаты. Узнать подробности, стоимость и задать вопросы можно представителю компании «Департамент» по телефону или электронной почте.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector