Подземные и полуподземные здания реферат
Обновлено: 05.07.2024
В некоторых случаях топографические, геологические условия и другие факторы (например, незначительное заглубление здания под поверхностью земли) позволяют применить при сооружении гидроэлектростанций полуподземную компоновку. Разнообразные природные условия, в которых строятся здания станций этого типа, обусловливают различные варианты их компоновок и конструкций.
В большинстве случаев здания полуподземных гидроэлектростанций выполняют в траншейных выработках, где размещают гидромашины с элементами проточного тракта, гидрогенераторы и вспомогательное оборудование. Над машинными залами на поверхности земли сооружают верхние строения, внутри которых устанавливают монтажные краны (рис. 18.9,а). Иногда гидрогенераторы устанавливают в наземном помещении, а гидромашины и вспомогательное оборудование — в траншейной выработке. При такой компоновке удлиняется вал агрегата, что создает некоторые затруднения при его монтаже и эксплуатации (устройство составного вала, установка дополнительных направляющих подшипников и др.).
При некоторых условиях достаточно экономичными являются варианты, когда полу- подземные здания полностью располагаются в траншейной выработке: под перекрытием на уровне поверхности земли размещают не только агрегаты, но и монтажные краны. Перекрытие машинного зала выполняют либо плоским с несущими поперечными фермами (рис. 18.9,б), либо в виде бетонного или железобетонного арочного свода. Имеются примеры, когда над перекрытием устраивают искусственную засыпку (рис. 18.9,в).
Рис. 18.9. Полуподземные здания ГЭС: а — ГЭС Мансур-Эддахбы (Марокко): б —
Вялюйская ГЭС; в — ГЭС Сторфинфорсен (Швеция); 1 — здание закрытого распределительного устройства; 2 — машинный зал ГЭС; 3 — турбинный водовод; 4 — ось подъездного пути; 5 — крав для ремонтного заграждения отсасывающих труб; 6 — сегментный затвор; 7 — лаз в напорную шахту; 8 — шахта генераторных выводов; 9 — дренажная галерея
Классификация зданий малых ГЭС
Таблица 19.1
Гидропроектом и МИСИ на основе отечественного и зарубежного опыта разработаны эскизные проекты зданий ГЭС малой мощности с реактивными турбинами. Они позволяют обосновать обобщенные зависимости для предварительного определения основных показателей и размеров зданий.
Underground structures. Design principles
Дата введения 2016-09-01
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова) - институт АО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Настоящий свод правил разработан с учетом обязательных требований, установленных в Федеральном законе от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", Федеральном законе от 29 декабря 2004 г. N 190-ФЗ "Градостроительный кодекс Российской Федерации", Федеральном законе от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ "Технический регламент о безопасности зданий и сооружений" и содержит основные геотехнические требования, которые следует соблюдать при проектировании, реконструкции, капитальном ремонте подземных сооружений различного назначения, а также заглубленных частей зданий.
Свод правил выполнен авторским коллективом НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - институтом АО "НИЦ "Строительство" (д-р техн. наук канд. техн. наук К.В.Колыбин - руководители темы; канд. техн. наук Д.Е.Разводовский - отв. исполнитель; д-р техн. наук В.И.Шейнин; канд. техн. наук В.В.Астряб, канд. техн. наук O.К.Игнатова, канд. техн. наук А.В.Скориков, канд. техн. наук В.Г.Федоровский, канд. техн. наук О.А.Шулятьев; инженеры: В.А.Китайкин, М.М.Кузнецов, О.А.Мозгачева, Р.И.Чернов).
1 Область применения
Настоящий свод правил устанавливает основные геотехнические требования и распространяется на проектирование новых и реконструируемых подземных сооружений и заглубленных частей зданий (далее - подземные сооружения).
Настоящий свод правил не распространяется на проектирование магистральных трубопроводов, могильников для захоронения, сооружений специального назначения, а также сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 24846-2012 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-2012 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
СП 20.13330.2011 "СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия"
СП 21.13330.2012 "СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах"
СП 22.13330.2011 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 23.13330.2011 "СНиП 2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений"
СП 24.13330.2011 "СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты"
СП 28.13330.2012 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)
СП 35.13330.2011 "СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы"
СП 43.13330.2012 "СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий"
СП 45.13330.2010 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты"
СП 47.13330.2012 "СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"
СП 48.13330.2011 "СНиП 12-01-2004 Организация строительства"
СП 63.13330.2010 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2)
СП 91.13330.2012 "СНиП II-94-80 Подземные горные выработки"
СП 102.13330.2012 "СНиП 2.06.09-84 Туннели гидротехнические"
СП 103.13330.2012 "СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод"
СП 116.13330.2011 "СНиП 22-02-2003 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения"
СП 122.13330.2012 "СНиП 32-04-97 Тоннели железнодорожные и автодорожные"
СанПиН 2.1.7.1287-03 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и сводов правил в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
3 Термины, определения и обозначения
3.1 В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 барражный эффект: Эффект, возникающий вследствие полного или частичного перекрытия водоносного горизонта подземным сооружением и проявляющийся в подъеме уровней подземных вод перед преградой фильтрационному потоку и их снижении за ней.
3.1.2 верификация: Проверка, способ подтверждения каких-либо положений, расчетных алгоритмов, программ и процедур путем их сопоставления с опытными (эталонными или эмпирическими) данными, алгоритмами и результатами.
3.1.3 геотехническая категория: Категория сложности объекта строительства, определяемая в зависимости от его уровня ответственности и сложности инженерно-геологических условий площадки.
геотехнический мониторинг: Комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за поведением конструкций вновь возводимого или реконструируемого сооружения, его основания, в том числе грунтового массива, окружающего (вмещающего) сооружение, и конструкций сооружений окружающей застройки.
Геотехнический мониторинг осуществляется в период строительства и на начальном этапе эксплуатации вновь возводимых или реконструируемых объектов.
3.1.5 геотехнический прогноз: Комплекс работ аналитического и расчетного характера, цель которых - качественная и количественная оценка поведения оснований, фундаментов и конструкций проектируемого сооружения и окружающей застройки в процессе строительства и в начальный период эксплуатации.
3.1.6 гидрогеологический прогноз: Комплекс работ расчетного характера для качественной и количественной оценки изменений гидрогеологических условий, вызванных строительством.
3.1.7 грунтовый анкер: Конструктивный элемент, воспринимающий выдергивающие усилия, передаваемые на основание конструкциями, взаимодействующими с грунтом; анкер состоит, как правило, из трех частей: оголовка, свободной части и корня.
3.1.8 жесткость: Мера податливости тела или материала деформациям.
зона влияния нового строительства или реконструкции: Расстояние, за пределами которого негативное воздействие на окружающую застройку пренебрежимо мало.
3.1.10 извлекаемый анкер: Грунтовый анкер, свободная часть которого подлежит извлечению после вывода анкера из работы.
инженерная цифровая модель местности; ИЦММ: Форма представления инженерно-топографического плана в цифровом векторно-топологическом виде для обработки (моделирования) на ЭВМ и автоматизированного решения инженерных задач. ИЦММ состоит из цифровой модели рельефа (ЦМР) и цифровой модели ситуации (ЦМС).
инженерно-геотехнические изыскания: Комплекс геотехнических работ и исследований с целью получения исходных расчетных значений для проектирования фундаментов, опор и др. на участках размещения объектов капитального строительства и индивидуального проектирования, необходимых и достаточных для построения расчетной геомеханической модели взаимодействия зданий и сооружений с основанием.
3.1.13 компенсационное нагнетание: Способ защиты существующих объектов от дополнительных деформаций при возведении рядом подземных сооружений путем предотвращения или минимизации таких деформаций за счет нагнетания в грунт твердеющих растворов через инъекторы, располагаемые между строящимся и защищаемым объектами.
3.1.14 контактная модель: Модель, учитывающая совместность деформаций конструкций сооружения с деформируемым основанием, в которой напряженно-деформированное состояние основания не рассматривается, а рассматривается только связь между напряжениями и перемещениями на контакте "сооружение-основание".
3.1.15 контактный элемент: Конечный элемент, позволяющий моделировать как наличие, так и отсутствие совместных деформаций на контакте конструкции с грунтовым основанием.
3.1.16 корень анкера: Часть грунтового анкера, обеспечивающая передачу выдергивающего усилия от сооружения на грунтовое основание вне зоны активных деформаций.
3.1.17 наблюдательный метод: Метод проектирования, предполагающий возможность корректировать проект на основании результатов геотехнического мониторинга.
3.1.18 надзор за строительством: Комплекс специальных мероприятий, проводимых заказчиком, проектировщиком и организацией, осуществляющей научно-техническое сопровождение и мониторинг, а также другими контролирующими государственными организациями по обеспечению безопасности строительства и последующей эксплуатации строящегося сооружения и окружающей застройки.
научно-техническое сопровождение: Комплекс работ научно-аналитического, методического, информационного, экспертно-контрольного и организационного характера, осуществляемых в процессе изысканий, проектирования и строительства в целях обеспечения надежности сооружений с учетом применения нестандартных расчетных методов, конструктивных и технологических решений.
подземное сооружение или подземная часть сооружения: Сооружение или часть сооружения, расположенная ниже уровня поверхности земли (планировки).
3.1.21 поэтапные (постадийные) расчеты: Последовательные численные расчеты, выполняемые по деформированной схеме сооружения, учитывающие реальную стадийность и очередность возведения сооружения, влияющие на напряженно-деформированное состояние подземного сооружения и основания.
Подземные здания размещают на любых территориях — со спокойным рельефом местности, с крутыми уклонами, на свободных или застроенных участках. По расположению эти здания проектируют отдельно расположенными под незастроенными и под застроенными участками, а также входящими в состав наземных зданий; по конструктивным решениям — каркасными и бескаркасными, одно-и многоярусными, одно- и многопролетными. Здания проектируют с освещением: боковым, естественным, устраиваемым через окна с приямками, через внутренние дворики; с верхним зенитным через проемы или фонари в кровле; с комбинированным естественным, иногда в сочетании со световодами и рассеивателями; с полностью искусственным (рис. 8.28).
Производственные здания мелкого заложения могут быть как каркасными, так и со смешанным (неполным) каркасом. Подземную часть под многоярусными (многоэтажными) производственными зданиями выполняют по каркасной схеме, используя унифицированные конструкции колонн и перекрытий. Многоярусные здания, возводимые открытым способом, проектируют бескаркасными, или со смешанным каркасом.
Для глубоко заложенных зданий, выполняемых закрытым способом, применяют различные типы обделок, имеющих криволинейную форму. Здания глубокого заложения можно сооружать в готовых не-эксплуатируемых выработках. Подземные здания, расположенные под наземными, должны иметь сетку колонн и шаг стен, увязанные с шагом стен и колонн вышележащего здания. Можно назначать сетку колонн в подземных производственных зданиях 6x6, 6x9, 6x12 м, используя сборные железобетонные унифицированные конструкции фундаментов, перекрытий, колонн, ригелей, стен, либо принимать практически любые необходимые по технологическим требованиям и допустимые по соображениям расчета не унифицированные размеры в монолитных зданиях (например, до 30x30, 36x36 м, и даже более при устройстве покрытий из монолитных оболочек, особенно для обвалованных зданий со сравнительно небольшими нагрузками от кровли-газона).
Для создания герметичных стыков используют бетон на напрягающем цементе НЦ. Оптимальной конструкцией покрытия является система, обеспечивающая восприятие увеличенного давления по сравнению с давлением на покрытия наземных зданий, создающая впечатление легкости, а также позволяющая устраивать гидроизоляцию, водоотвод поверхностных грунтовых вод и проемы для естественного света. В большой степени этим требованиям удовлетворяют покрытия в виде оболочек (шатровых, гиперболических параболоидов и других), а также из сборных плит в форме двойного T и коробчатого настила.
Эти конструкции дают возможность увеличить пролеты и расстояния между внутренними колоннами. При проектировании таких покрытий можно выполнить сетку колонн 12x12, 12x18, 18x18 м. Так как отдельно стоящие производственные одноярусные здания проектируют под слоем грунта небольшой толщины, то на покрытии можно выполнить регулярно расположенные световые проемы со светопрозрачными колпаками. Эти проемы предусматривают в возвышающихся участках оболочек или по полю покрытия с необходимым шагом. При неглубоком заложении одноярусных зданий, когда давление на фундаменты от конструкций стен и покрытия невелико, рационально применение арочных конструкций стен и покрытий из сборного железобетона. Наиболее эффективны сборные полуарки лоткового (и-образного) или таврового профиля, объединяемые при монтаже сварным стыком в цельную арку и заделываемые в ленточный фундамент со щелевым стыком. Сборные элементы полуарок конструируют из бетона классов В30. В40 со стержневой арматурой классов А400, А500, толщину полок назначают минимальной, соблюдая размер защитного слоя бетона при расположении арматуры посередине сечения. Из сборных полуарок сооружают здания с большим количеством пролетов, опирая полуарки на внутренние стены или прогоны, монтируемые на колоннах. Учитывая эффективность пространственных конструкций для восприятия распределенного давления грунта, одноярусные подземные здания можно выполнять павильонного типа: арочная или другая пространственная система служит для защиты внутреннего объема, а облегченные многоэтажные конструкции (этажерки) — для размещения оборудования. В этом случае не только облегчаются конструкции этажерок, но и обеспечивается возможность быстрой смены технологического процесса без замены основных несущих конструкций здания. Здания и сооружения при глубоком заложении возводят закрытым способом.
Боковое давление грунта на стены подземного сооружения возрастает по глубине, поэтому панели стен могут быть различной толщины. Перекрытия многоярусных зданий конструируют из монолитного или сборного железобетона: ребристые, реже — безбалочные. При пролетах более 12. 15 м используют предварительно напряженные железобетонные блоки, а при пролетах более 25. 30 м целесообразно применять железобетонные оболочки. В покрытиях подземных зданий эффективны железобетонные оболочки, не только хорошо воспринимающие распределенное давление грунта, но и позволяющие создать визуально приемлемый интерьер ввиду большой подъемистости, эффективно передать усилия распора на контурные конструкции или на вмещающий грунт, обеспечить отвод поверхностных вод с кровли, создать возможность ввода естественного освещения через фонари при отсутствии трещин и повышенной водонепроницаемости.
Жилые здания выполняют с естественным освещением, обвалованными, Аналогично проектируют общественные здания, в которых недопустимо отсутствие дневного света (например, детские учреждения и др.), остальные же можно выполнять без естественного освещения с различной степенью заглубления: например, кинотеатры — при минимальном заглублении, обеспечивающем создание озеленяемого пространства над покрытием; лечебные учреждения в соляных шахтах — при глубоком заложении. Особенность конструктивных решений заглубленных зданий — учет повышенной теплозащиты из-за обваловки грунтом. Жилые здания на ровном рельефе или на склонах проектируют в один — два этажа, как правило, в виде отдельно стоящих зданий. На склоне также может быть выполнено и многоэтажное полузаглубленное здание. По конфигурации жилые дома разделяют на возвышающиеся, сквозного типа и атриумные (рис. 8.30), а также здания на склонах. В возвышающихся зданиях одна стена свободна от засыпки. Располагают их чаще всего на наклонном рельефе с ориентацией открытой стены окнами на юг. Возвышающиеся здания характеризуются односторонней пригрузкой от обваловки на конструкции. Их строят и на ровном участке в случае возможности трехсторонней обваловки. Здания на склонах, частично заглубленные в грунт (террасного типа), имеют одну открытую для освещения и вентиляции сторону. Отдельные этажи располагают со сдвижкой в плане, зависящей от уклона рельефа, при этом на части кровли каждого этажа устраивают горизонтальную обваловку (см. рис. 8.30). Для движения людей предусматривают наклонные лифты, лестницы.
Как и в других типах зданий, у открытой стены проектируют основные помещения, за ними — коридор, освещаемый вторым светом, а далее — подсобные помещения (см. рис. 8.30).
Особенности расчета подземных зданий зависят от применяемых методов: методы строительной механики используют, если взаимодействие здания и грунта не учитывается, а конструкции рассчитывают на заданные нагрузки; активное давление грунта (или горное давление) считают известным, а пассивное (отпор) определяют исходя из соотношения деформационных характеристик грунта и конструкции. При расчете конструкций подземных зданий с учетом взаимодействия здания и грунта используют методы, ориентированные на применение современных программ расчета на компьютерах: конечных элементов, граничных элементов (МКЭ и МГЭ), граничных интегральных уравнений (ГИУ). При расчете необходимо учитывать действующую нормативную литературу. Применяемые способы практических расчетов подземных зданий связаны с особенностями производства работ, зависящих в первую очередь от степени заглубления здания, что влияет на значение и направление нагрузок от давления грунта и грунтовых вод. Как и при расчете любых зданий и сооружений, нагрузки на подземные конструкции делят на постоянные, длительные, кратковременные и особые; в расчет вводят их основные и особые сочетания. Постоянные нагрузки — вес частей сооружений, в том числе вес несущих и ограждающих строительных конструкций, вес и давление грунтов (насыпей, засыпок, грунтовых вод), нагрузка от расположенных над подземным зданием сооружений, дорожных покрытий, коммуникаций; усилия от предварительного напряжения арматуры.
Расчет по предельным состояниям первой группы должен предотвратить разрушение, опрокидывание или скольжение, всплытие заглубленных зданий или разрушение от действия силовых факторов и агрессивной среды; по предельным состояниям второй группы — образование трещин; чрезмерное или продолжительное раскрытие трещин, чрезмерные линейные или угловые перемещения. Постоянные нагрузки от собственного веса конструкций определяют в соответствии с их проектными размерами и удельным весом строительных материалов. В случае, если доля собственного веса конструкций составляет не более 5 % расчетного вертикального давления, собственный вес допускается не учитывать. В нагрузку на покрытии входят: вертикальное давление грунта; вес слоев изоляции и дорожной одежды (при расположении дорог над перекрытием), вес коммуникаций (при их расположении на покрытии). Вес слоев дорожной одежды, гидро-, теплоизоляции и коммуникаций принимают по данным проекта. Для зданий неглубокого заложения, расположенных под проезжей частью, определяют нагрузки от транспортных средств: легковых и грузовых автомобилей, троллейбусов, автобусов, а при наличии рельсового транспорта — от железнодорожных поездов, трамваев, метро. При расчете принимают расположение временной нагрузки на перекрытии и призмах обрушения. При заложении верха подземного здания менее 0,8 м временную транспортную нагрузку устанавливают вдоль и поперек здания, а при глубине заложения более 0,8 м ее заменяют весом эквивалентного слоя грунта
где pt — интенсивность временной нагрузки.
Надземные здания проектируют с устройством опор под зданиями, для их подъема над уровнем дневной поверхности на высоту 6. 7 м, то есть на высоту небольших деревьев, и выше роста человека, чтобы человек мог свободно пройти под зданием (рис. 8.31).
Кроме того, соотношение ширины здания и высоты его подъема над поверхностью грунта должно обеспечивать поступление солнечного света к поверхности грунта. Здания могут опираться как на наклонные или вертикальные колонны, так и на поперечные стены с шагом до 6 м; для большей архитектурной выразительности могут быть использованы разветвляющиеся опоры. Конструктивной особенностью надземных зданий является необходимость устройства лестничной клетки и шахты лифта в нижней части здания, в пределах высоты его подъема над уровнем поверхности грунта.
Читайте также: