прогибающейся бетонной балки происходит при превышении предела прочности на растяжение у ее верхней или нижней грани. В случае железобетонной балки растягивающие усилия воспринимаются только стержнями стальной арматуры. Точный расчет прогиба бетонного фундамента не представляется возможным, поскольку модуль упругости бетона изменяется в зависимости от нагрузки, в материале образуются усадочные трещины, а коэффициент постели в различ ных местах основания переменный. Пролет I при провисании бетонной балки, при котором на ее нижней грани растягивающие напряжения достигают пре дела прочности для бетона (апр = 380 Н/см2), может быть определен прибли женно, если известны равномерно распределенная нагрузка р, ширина сечения балки b и его высота /г, по формуле
М |
(/.21) |
|
° = Т Г » |
||
|
если в эту формулу подставить значения изгибающего момента в середине балки
М = |
Pi2 |
(422) |
|
и момента сопротивления для прямоугольного сечения |
|||
W |
bh2 |
(423) |
|
6 |
|||
|
|
||
и решить |
полученное выражение относительно |
Z, т. е. |
|
Отсюда следует, что разрушение бетона по нижней грани стенки провисшею фундамента шириной 50 см и высотой 2 м под действием равномерно распреде ленной нагрузки, равной 20 Н/см2 (нагрузка р = 1000 Н/м), произойдет уже при длине пролета около 10 м. При этом, если не принимать во внимание отпор основания, прогиб в середине стенки фундамента в упругой стадии составит
i = |
Г) |
Р/4 |
(42Г.) |
1 |
384 |
EI |
|
Момент |
инерции площади прямоугольного |
сечения |
|
bhз
1 2
При принятом выше ограничении для бетонной балки этот упругий прогиб будет соответствовать радиусу кривизны, равному
& |
ПО |
Рг = -Щ - = |
/,8 КМ. |
Растяжение,мм/м
|
GOсут |
|
-313 сут |
л |
|
||
|
- Jr * |
* |
|
|
|||
|
+' I |
- |
|
1000 t,cym |
|||
* |
п1. |
250* * |
X |
|
150 |
||
|
Г |
1— |
|
---- SOL7Чч |
\ |
|
----------■ |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|||
- |
/ |
|
|
«Э1 N |
■ - ч ! |
|
|
|
IIIv |
|
|
f| l |
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сжатие |
|
|
|
|
|
|
|
Поддигание /§> \ |
|
|
|
|
|
||
ч-тГ'У |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
t-0 |
WO |
ZOO сут при w =5м/суm |
|
|
||
|
О |
500 |
1000сут при ]/'=1м/сут |
|
|
||
Рис. 210.
Изменение во времени деформаций растяжения и сжатия земной поверхности в основании подрабатываемого здания в направлениях, параллельном и перпендикулярном к направле нию подвигания очистных работ, при разных скоростях подвигания забоя:
1, 2 — кривые деформации в направлении подвигания забоя при скорости подвигания |
соответственно 5 |
|
и 1 м/сут; |
з и 4 — кривые деформации в направлении вкрест простирания при скорости |
подвигания соот |
ветственно |
5 и 1 м/сут |
|
момента наибольшей деформации растяжения до максимума сжатия проходит только 60 сут, в то время как при скорости подвигания 1 м/сут — 313 сут. Уже через 15 сут после прохождения, т. е. на расстоянии 80 м позади очистного забоя, растяжение переходит в сжатие, быстро возрастающее до критического значения. В то же время в направлении, перпендикулярном к направлению подвигания очистных работ, возникает еще большее постоянное сжатие, часто превышающее величину, которую может выдержать подрабатываемое здание.
Быстрая смена знака нагрузок может вызвать повреждения зданий и соору жений, если:
в течение двухмесячного перехода от деформаций растяжения к деформа циям сжатия на них накладываются совпадающие с ними по знаку темпера турные деформации или деформации, обусловленные влиянием влажности;
продолжительность периода смены знака деформаций недостаточна для консолидации грунта в основании сооружения и у стенок фундамента, а также для уплотнения грунта вследствие изменения его напряженного состояния; указанный период недостаточен для снижения напряжений в заполня
ющем швы растворе за счет пластического деформирования, в результате быстрого развития деформаций изгиба в стенах здания вместо
сетки мелких равномерно распределенных трещин образуется небольшое количество крупных трещин.
Повреждения зданий возникают прежде всего в направлении вкрест про стирания пласта, так как возрастание деформаций сжатия особенно велико
вдоль короткой стороны выемочного участка. Соответственно быстрее проис ходят также смена величины и знака деформаций наклона и кривизны земной поверхности. При ведении горных работ на малых глубинах и при отсутствии достаточно мощных наносов высокая скорость подвигания очистных работ может даже привести к развитию интенсивных смещений по поверхностям ослабления в трещиноватом слоистом породном массиве (см. рис. 192), рас пространяющихся вплоть до основания подрабатываемого здания [324].
Большая скорость подвигания очистных работ, способствующая увеличе нию нарушенное™ массива горных пород и снижению его изгибной жесткости, при многократной подработке может быть причиной образования воронко образной мульды сдвижения с крутыми склонами и, следовательно, причиной роста затрат на компенсацию ущерба от подработки, поскольку при этом воз растают наклоны, кривизна и горизонтальные деформации (см. также под разделы 6.1 и 7.3). К сожалению, в настоящее время мы еще не располагаем достаточным количеством данных наблюдений, чтобы для каждого случая можно было решить, в какой степени большая скорость подвигания очистных работ при многократной подработке вызывает образование пологих или кру тых склонов мульды сдвижения.
12.3.
Повреждения промышленных зданий и их оборудования
Ущерб, наносимый горными разработками промышленным зданиям и соору жениям, отличается от ущерба, причиняемого обычным зданиям, тем, что про ведение необходимого ремонта или осуществление защитных мероприятий часто связано с необходимостью временного сокращения выпуска продукции или даже полной остановки работы промышленного предприятия, вследствие чего суще ственно возрастают затраты, которые должно нести причинившее этот ущерб горное предприятие. Кроме того, по сравнению с косметическим ремонтом жилых и общественных зданий, ремонт производственных предприятий дороже и требует большего времени, так как для того, чтобы избежать больших потерь производительности предприятия, часто приходится проводить ремонтные работы, не прекращая его деятельности.
Особенно тяжелы последствия подработки для производственных пред приятий, оборудованных котлами, печами и другими топочными устройствами. К ним относятся прежде всего коксовые заводы, металлургические печи, хле бопекарные печи и туннельные печи для обжига кирпича [130]. «Горячий ре монт» таких печей без прекращения их нормальной работы возможен лишь в весьма редких случаях, так что вынужденный перерыв в выпуске продукции, включающий время на охлаждение и разогрев печи заново (каждая из этих операций длится около недели), означает для владельца горного предприятия дополнительный ущерб, требующий компенсации. Однако при подсчете ком пенсации за причиненный ущерб, в особенности при капитальном ремонте или реконструкции печи, необходимо учитывать их амортизацию и нормативный срок до ближайшего планового ремонта, составляющий, например, для стекло-