Влияние жесткости зданий на неравномерность осадок

1.

Здания, сооружения и их отдельные элементы в зависимости от чувствительности к деформациям основания условно разделяются на 3 типа:

1. гибкие

2. абсолютно жесткие

3. конечной жесткости

Гибкие сооружения передавая нагрузку на основания беспрепятственно следуют за осадкой так, что дополнительные усилия в их конструкциях практически не возникают.

Абсолютно жесткие сооружения при деформациях основания не изменяются, а дают осадку как единый массив, причем поверхность основания в границах подошвы сооружения остается плоской (дымовые трубы, массивные опоры мостов, доменные печи), т.е. сооружение компактные в плане и установленные на массивные фундаменты.

Подавляющие большинство зданий и сооружений обладают конечной жесткостью (рамные и неразрезные железобетонные конструкции, кирпичные, блочные и панельные дома) в таких зданиях неравномерные осадки основания сопровождаются искривлением сооружения. В результате в несущих конструкциях возникают дополнительные усилия, которые при неправильном проектировании могут привести к появлению трещин и даже к разрушению элементов конструкции.

2.

Деформации оснований могут вызываться различными причинами и подразделяются на следующие виды :

- осадка – это деформации, происходящая в результате уплотнения грунтов основания под воздействием внешних нагрузок, включая действующих вблизи сооружения и собственного веса грунта основания.

- просадка – это деформация, происходящая в результате уплотнения и коренного изменения структуры грунтов под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта основания, так и дополнительных факторов (замачивание просадочных грунтов, оттаивание ледовых прослоек в мерзлых грунтах).

- подъем или усадка поверхности основания – это деформация, связанная с изменением объемов некоторых видов грунта при химических и физических воздействиях.

- оседание – это деформация земной поверхности, вызываемая подземными работами (разработка полезных ископаемых, некачественное возведение подземных сооружений), а также резким изменением гидрогеологических условий (понижение уровня подземных вод)

- горизонтальные перемещения – это деформации, вызванные действием горизонтальных нагрузок (подпорные стенки, фундаменты, распорные системы), а также связанные с большими вертикальными перемещениями поверхности при оседания и просадках.

Из за неоднородности грунта в пределах застройки и различных нагрузок на отдельные фундаменты обычно возникают неравномерные деформации основания, вызванные также неравномерными деформациями в конструкциях сооружения.

В связи с этим различают следующие характерные формы совместных деформаций сооружений и оснований:

- абсолютная осадка, которая определяется как среднее вертикальное перемещение подошвы фундамента

- относительная неравномерность осадки, крен фундамента

- относительный прогиб или выгиб

- относительный угол закручивания сооружения – закручивание сооружения может возникнуть при неравномерных осадках по торцам здания, имеющих разное направление.

В зависимости от характера развития неравномерной деформации основания и жесткости сооружения различают следующие формы деформаций сооружений:

- прогиб

- перекос

- крен

- выгиб

3.

Можно:

1. конструктивно уменьшить чувствительность сооружений к деформациям оснований особенно к их неравномерности. Для этого либо увеличить жесткость сооружения, сделать его монолитным, либо увеличить его гибкость, придав статическую определимость. Можно разрезать каркас сооружения осадочными швами на короткие и относительно-жесткие блоки

2. улучшить строительные свойства грунта: уменьшить деформируемость и увеличить прочность путем уплотнения или закрепления

3. предохранять грунты в строительной и эксплуатационный периоды от ухудшения свойств, защищая от промораживания дополнительного увлажнения особенно макропористых и набухающих грунтов

4. защищать грунты от попадания в них химически агрессивных жидкостей

Как уплотнение, так и закрепление грунтов оказываются взаимно связанными. Уплотняя грунт и уменьшая модуль деформации одновременно увеличивают угол внутреннего трения грунта, а также удельное сцепление.

При уплотнении просадочных грунтов, при замачивании «ломается», т.е. изменяется их структура и тем самым ликвидируются просадочные свойства при замачивании.

4.

Наблюдение за деформациями зданий и сооружений показывают, что для конструкций зданий наиболее опасным является неравномерность осадок их фундаментов, поэтому в нормах вводятся ограничения их величины.

Большинство зданий и сооружений чувствительно к неравномерным осадкам, поэтому, повышая жесткость здания можно снизить или полностью устранить неравномерность осадок.

Лекция 5

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ ПО ПРЕДЕЛЬНЫМ СОСТОЯНИЯМ

Общие требования к проектированию оснований и фундаментов