Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Осадка грунта основания

Если здание сооружается на сжимаемых грунтах, то почти всегда вследствие неравномерности передаваемой на грунт нагрузки, которая в центре сооружения, как правило, выше, чем по его контуру, происходит и неравномерное уплотнение слоев грунта, лежащих под фундаментом здания. При этом нижняя граница сжимаемой толщи основания в середине здания имеет максимальную глубину, а по мере удаления от центра сооружения к его периферии глубина сжимаемой толщи уменьшается, достигая за пределами контура здания уровня, характерного для данного вида грунтов, находящихся в ненагруженном состоянии.

Поддаются расчету только те осадки, которые являются следствием сжатия грунта под статической нагрузкой, другие виды осадок рассчитать нельзя (см. DIN 4019, ч. 1 и 2). Помимо сжатия грунта под статической нагрузкой, причинами осадок могут быть: наличие в грунте пустот, образовавшихся в результате вымывания пород грунтовыми водами;
вибрации грунта в результате нагрузок от транспортных средств и от работающих машин и механизмов;
повреждения грунта, вызванные чередованием его замораживания и оттаивания;
изменения гидрогеологических условий вследствие природных воздействий или в результате понижения уровня грунтовых вод (являющиеся следствием этого осадки могут быть определены расчетом) ; неоднородности строительного грунта, как, например, включения связных грунтов (линзы из глин или торфяников) или наличие в пределах контура здания слоев с разным допускаемым давлением (рис. 1).

Вне зависимости от названных природных факторов и внешних воздействий причиной возникновения различных по характеру и величине осадок и вызываемых ими повреждений могут часто служить свойства самих зданий и сооружений (их особенности):
неравномерность нагрузок на основание от зданий и сооружений (например, многоэтажное здание рядом с одноэтажной постройкой — рис. 2, а);
различие в системах фундаментов в пределах одного здания или резко различающиеся глубины заложения фундаментов (например, наличие подвала под частью здания — рис. 2, б);
взаимное влияние расположенных рядом друг с другом фундаментов одного и того же здания или двух соседних зданий (рис. 2, в);
последующая пристройка нового объема к существующему зданию и вызванное этим усиление давления на грунт по линии контакта зданий (рис. 2, г).

Как показано на рис. 1 и 2, образование трещин может быть следствием осадок, вызванных как свойствами самого грунта, так и особенностями конструкции здания. В неблагоприятных случаях эти воздействия могут суммироваться в невыгодном направлении, если, например, в том месте основания, где осадки наиболее велики, в грунте ниже уровня подошвы фундамента имеется включение более слабого грунта. Из сказанного ясно, насколько важно всестороннее исследование грунта на участке предполагаемого строительства, позволяющее проектировщикам хорошо представлять себе особенности геологических и гидрогеологических условий площадки строительства без каких-либо «белых пятен».

Если равномерная осадка всех фундаментов здания в большинстве случаев едва ли может причинить какие-либо повреждения объекту строительства, то неравномерные осадки, как уже говорилось, всегда приводят к образованию трещин. Распознавание причин появления трещин в здании часто затруднено, особенно в тех случаях, когда трещины связаны с наличием ряда факторов (рис. 3). Кроме причин, связанных с грунтовыми условиями и с конструктивным решением фундаментов, причинами возникновения трещин могут быть температурные воздействия или свойства строительных материалов (набухание, усадка);
о трещинах, связанных с последними факторами, будет сказано в части 3 («Стены и перекрытия») настоящей книги.

Типичный пример осадочных дефектов — косые трещины «ступенчатого» характера, появляющиеся в стенах здания. Обычно они возникают на самых слабых участках стены (например, на подоконных участках, в перемычках), причем они развиваются наискосок через кладку подоконной стенки, начинаясь от углов оконных проемов и продолжаясь соответственно вверх и вниз.

Примеры таких трещин показаны на рис. 4, где приведены фотографии старого здания, к которому пристроено новое, высота которого больше на один этаж, а отметка подошвы фундамента соответственно глубже, нежели у старого. Грунты основания связные, под нагрузкой от нового объекта они настолько уплотняются, что фундаменты старого здания начинают работать как консоль. Кладка стены не в состоянии воспринять рас» тягивающие напряжения, возникающие в результате этого, и разрывается по наиболее слабым местам (швам). Для того чтобы установить момент затухания осадок, на осадочные трещины наносят гипсовые маяки, которые позволяют контролировать развитие трещин. Гипсовые маяки выполняются в виде параллелепипедов (ширина 3 см, толщина 1 см, длина 8— 10 см), посередине которых перпендикулярно к трещине наносится контрольная риска; с помощью риски можно определить как степень расширения трещины, так и сдвижку кладки в направлении развития трещины (рис. 5). Кроме того, на гипсовом маяке отмечается дата его установки. Разорванные маяки не восстанавливаются, наблюдение за продолжающейся осадкой конструкций ведется при помощи новых маяков. На больших объектах следует дополнительно проводить нивелировку осадки как минимум с двух неподвижных точек.

Более подробно с вопросом измерения деформаций выстроенного объекта можно ознакомиться по специальной литературе.

Если вследствие неблагоприятных свойств грунта возможно появление неравномерных осадок здания, то надо прибегнуть к следующим конструктивным мероприятиям, являющимся в данном случае контрмерами:

1) фундаменты, а также стены подвала должны быть жесткими, т. е. выполненными из железобетона;
2) несущие конструкции здания следует проектировать в виде статически определимых систем, позволяющих обеспечить выравнивание частей здания при неравномерных осадках; этот прием рекомендуется использовать в основном в каркасных конструкциях;
3) опасные последствия неравномерных осадок частей зданий можно также весьма существенно ограничить путем устройства деформационных (осадочных) швов.

При выборе наиболее подходящего типа фундаментов с учетом фактических свойств грунтов следует выполнять расчет фундаментов по деформациям в соответствии с положениями норм DIN 4019, чч. 1 и 2 (примеры расчета осадок см. [1]).

А.Грассник, В.Хольцапфель, Бездефектное строительство многоэтажных зданий. — М.: Стройиздат, 1980

Литература

Голышев А.Б., Бачинский В.Я., Полищук В.П., Железобетонные конструкции

Зайцев Ю.В., Строительные конструкции заводского изготовления

Е.Ф. Лысенко, Армоцементные конструкции

С.В. Поляков, Каменная кладка из пильных известняков

В. Ермолов, Пневматические строительные конструкции

Журавлев А.А., Вержбовский Г.Б., Еременко Н.Н., Пространственные деревянные конструкции

А.В. Калугин, Деревянные конструкции

Е.К. Карапузов, Г. Лутц, X. Герольд, Сухие строительные смеси

А.А. Пащенко, Теория цемента

Волков В.А., Сантехника: как все устроено и как все починить

А. Грассник, Бездефектное строительство многоэтажных зданий

Д.С. Щавелев, Гидроэнергетические установки

Д.С. Щавелев, Экономика гидротехнического и водохозяйственного строительства

Гидротехнические сооружения. Ч. I. Глухие плотины

Гидротехнические сооружения. Ч. II. Водосливные плотины

Производство гидротехнических работ

Н.П. Розанов, Гидротехнические сооружения

А. П. Юфин, Гидромеханизация

Термоэлектрические преобразователи энергии

Использование возобновляемой энергии

Бетон и железобетон, избранные статьи

Современное состояние и перспективы развития энергетики