УДК 624.151.6
, Байбатырова Айсулу Нурланкызы, Оразхан Балжан, Куттыбекова Сауле, Баймахан Рысбек Баймаханулы
E-mail: *****@***ru
НЕКОТОРЫЕ ДЕФОРМАЦИИ ЗДАНИИ И ФУНДАМЕНТА ВОЗВЕДЕННЫЕ НА НАКЛОННО СЛОИСТОМ ОСНОВАНИИ
Аннотация
Анализируется причины многочисленных обрушении домов в Казахстане. Система, состоящая из фундамента и здании на грунте неоднородно –анизотропного строение на геосинклинальной толще на примере микрорайона "Бесоба" моделируется методом конечных элементов. Излагается результаты исследования о влиянии различной крутизны наклонов грунтового основания, на деформированное состояние фундамента и зданий находящегося под действием собственного веса.
Ключевые слова: анизотропия, геомеханика, грунтовое основание, деформация, здание, метод конечных элементов, наклонные слои, синклиналь, фундамент
SOME DEFORMATIONS THE BUILDING AND THE BASE BUILT ON OBLIQUELY LAYERED BASIS
Annotation
It is analyzed the reasons numerous a collapse of houses in Kazakhstan. The system consisting of the base and the building on soil it is non-uniform – anisotropic the structure on geosinklinalny thickness on the example of the residential district "Besoba" is modelled by method of final elements. It is stated results of a research about influence of various steepness of inclinations of the soil basis, on the deformed condition of the base and buildings which is under the influence of a body weight
Keywords: anisotropy, geomechanics, foundation soil, deformation, building, finite element method, the inclined layers syncline, foundation
Разрушение зданий и фундамента происходят не только по причине плохого соединения балок и других элементов конструкции, но и плохой исследованностью грунтовых условий основания до проектной стадии. Сюда относятся не до изученности их прочностных свойств, анизотропии строения, степень влияния различной крутизны и наконец, недостаточно расчетные определения деформации грунтового основания. Одним недавним печальным примером является массовое обрушение и разрушение домов микрорайона «Бесоба» города Караганды (без землетрясений). В результате этого явления пришлось снести все дома целого микрорайона [4].
Изучением инженерно-геологического строения осадочной толщи района строительства и материалов правительственной комиссии [4] вырисовывается следующая картина. В этом районе в геологическом прошлом существовало слегка соленоватое высохшее озеро. Поэтому по старым пластам временами поднимается уровень воды и происходит их фильтрационное поднятие. Кроме того бывшие берега из–за влияния тектонического сжатия нижних коренных пород в легкой степени имели местные мелко синклинальные строения, поэтому грунты подфундаментного основания в таких местах имели наклонно слоистые образования.
В настоящей работе исследуется влияние углов наклонов заложения грунтового основания и осадочной толщи на величину упругой деформации здании и фундамента. На рисунке 1а и 1 б символически показаны картины синклинальных складок, поясняющие такие слои. Если осадочные толщи имеют слоистые строения [5], при образований озер, их берега под действием геостатического перераспределения напряжения со временем будут иметь наклонные ко дну слоистые складки (рис. 1б). Геомеханическое состояние такого массива моделируем моделью анизотропного наклоннослоистого горного массива , , [2].
Рисунок 1. Озеры и река на геосинклинальных структурах.
На рисунке 2 показаны геометрические размеры и схематическая конечно элементная разбивка исследуемой системы по алгоритмам работы [1].
Рисунок 2. Геометрические размеры расчетной конечноэлементной области.
Высота трапециевидного котлована и прямоугольного фундамента равны 2,5 м каждые. Верхние и нижние длины котлована равны 60м и 40м соответственно. Остальные размеры и граничные условия задачи показаны на последнем рисунке.
Физико-механические свойства материалов: Приведенные к анизотропии физико-механические свойства материала около фундаментного грунта и грунта «бесконечной» среды: модули Юнга-
, 
, модуль сдвига-
, коэффициенты Пуассона: 
, 
, объемный вес-
. Для конструктивных элементов железобетона зданий и фундамента: 
Мпа, коэффициент Пуассона –
, объемный вес –
Поперечное сечение исследуемой конечноэлементной области, показанной на рисунке 2, по методике работы [6] разбито на 29256 изопараметрические конечные элементы четырехугольной формы с 30003 узлами. Уравнения равновесия системы решались итерационной процедурой Гаусса-Зейделя.
В расчетах рассмотрены следующие варианты углы наклонов слоев плоскости изотропии наклоннослоистого массива: 
.
Ниже на рисунках 3а, 3б, 3в показаны деформированные состояния системы «наклонное основание-фундамент-здание», находящегося под действием силы тяжести в зависимости от значения угла 
. Цифры 1, 2, 3, 4, 5 указывают на различные глубины от земной поверхности шагом -5м.
Рисунок 3. Эпюры перемещений (деформации) системы «здание – фундамент – наклонно слоистое основание» при углах наклона плоскости изотропии: а –при 
, б –при 
, в - при 
б –при 
Анализ результатов исследований позволяет констатировать, что в областях крутого крылья синклинального поднятия с ростом угла 
от 
до 
грунтового основания величины упругой деформации уменьшается и у подножия на равнине при горизонтальной слоистости здание и фундамент испытывает наибольшую деформацию осадки.
Список литературы
1. Расчет сейсмонапряженного состояния подземных сооружений в неоднородной толще методом конечных элементов (Под ред. . - Алматы, 2002. – С. 232).
2. , , Устойчивость горизонтальных выработок в наклонно-слоистом массиве. - Алма-Ата:1971:-160 с.
3. Интернет ресурсы images. , ru. , 6.09. 2015
4. Техническое Заключение по экспертному обследованию и оценке технического состояния строительных конструкций домов №№5 ,6, 7/1 жилого комплекса “Бесоба” г. Караганды, район им. Казыбек би в рамках защитно-страховочных мероприятий по ликвидации Чрезвычайной сутуации.-2012г.
5. Baimakhan R. B., Rysbayeva G. P., Dasibekov, A. D. , Seinassinova A. A., Salgaraeva G. I., Baimakhan A. R., Kojogulov, Ch. N. K., Moldakunova N., Kurmanbekkizy Zh. Peculiarities of formation and activation of Landslide processes in region of Nortern Tien-Shan. The 14th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Gewotechnical Engineering. Hong Kong, China, 23-27 May 2011. P173-174, ID293 DISK.
6. Baimakhan A. R., Baimakhan R. B., Bekkozhayeva Z. N., Kozhamkulova Z. Z. , Olzhabayeva Z. N., Rysbayeva A. K., Salgarayeva G. I., Seinassinova A. A. STRESS STATE OF DAM OF OBLIQUELY LAYERED ANISOTROPIC STRUCTURE. 6IGS. Chennai2015. Sixth International Geothechnical Symposium on Disaster Mitigation Special Geoenvironmental Conditions IIT Madras Chennai, January 21-23, 2015, India. P. 383-386.
REFERENCES
1. Baimakhan R. B. Calculation of seismic stress state of underground structures in a nonuniform thickness of the finite element method (Under edition of Sh. M. Aitaliyev. - Almaty, 2002. - S. 232).
2. Erzhanov J. S, Aitaliyev Sh. M., Massanov J. K. The stability of horizontal workings in a tilt-layered array. - Alma-Ata 1971: -160 p.
3. Internet resources images. , ru. , 6.09. 2015
4. Technical Report on the expert examination and evaluation of the technical state of the structures of houses №5, 6, 7/1 of the residential complex "Besoba" in Karaganda region, Kazybek bi area, under the protective and safety net measures for emergency sutuatsii.-2012.
5. Baimakhan R. B., Rysbayeva G. P., Dasibekov, A. D. , Seinassinova A. A., Salgaraeva G. I., Baimakhan A. R., Kojogulov, Ch. N. K., Moldakunova N., Kurmanbekkizy Zh. Peculiarities of formation and activation of Landslide processes in region of Nortern Tien-Shan. The 14th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Gewotechnical Engineering. Hong Kong, China, 23-27 May 2011. P173-174, ID293 DISK.
6. Baimakhan A. R., Baimakhan R. B., Bekkozhayeva Z. N., Kozhamkulova Z. Z. , Olzhabayeva Z. N., Rysbayeva A. K., Salgarayeva G. I., Seinassinova A. A. STRESS STATE OF DAM OF OBLIQUELY LAYERED ANISOTROPIC STRUCTURE. 6IGS. Chennai2015. Sixth International Geothechnical Symposium on Disaster Mitigation Special Geoenvironmental Conditions IIT Madras Chennai, January 21-23, 2015, India. P. 383-386.
