13 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Виды деформации фундаментов

Виды деформаций фундаментов

Основа любого здания — фундамент. Ошибки в проекте, природные факторы или недобросовестность подрядчиков часто приводят к его деформации, последствия которой исправить сложно, а иногда и невозможно. Процесс восстановления требует серьезных материальных вложений и профессиональных знаний.

Какими бывают деформации фундаментов

В зависимости от процессов, протекающих внутри — в самом фундаменте и снаружи — в почве, выделяют следующие типы деформаций:

Перекос. Может возникнуть, как результат неравномерных осадок, двух соседних фундаментов. Характерен для зданий каркасной системы.


Рис. 1 — перекос фундамента, вызванный неравномерной осадкой грунта

Крен может произойти с высотным зданием при его высокой изгибной жёсткости. Возникает такая деформация вследствие неравномерного проседания почвы и характеризуется разными её уровнями в крайних точках основания здания. Если величина крена растёт, то это грозит полным разрушением строения.


Рис. 2 — крен фундамента

Прогиб. Такая деформация фундамента возникает в домах, которые не обладают высокой жёсткостью. Чем выше жёсткость, тем меньше значение прогиба. Характерными признаками таких изменений в фундаменте являются трещины, которые похожи на перевёрнутую букву Y.


Рис. 3 — прогиб фундамента

Осадка – это вид деформации, характеризующийся вертикальным смещением грунта под подошвой фундамента, происходящий при уплотнении грунта. Такая проблема может произойти в результате увеличения нагрузки самим зданием либо рядом стоящими сооружениями. Структура грунта при этом не изменяется.


Рис. 4 — Осадка основания (или осадка фундамента)

Просадка. По своей сути — это та же осадка, но с изменением структуры грунта под действием дополнительных факторов, например, грунтовых вод. Характеризуют просадку вертикальные трещины, которые кверху расширяются. Их начало указывает на место изгиба. Такое нарушение основания строения вызвано, обычно, естественными процессами, происходящими в грунте.

Признаки, указывающие на изменения в фундаменте

Если вами замечены следующие изменения в здании, то это является поводом для вызова специалиста, который сможет провести оценку состояния фундамента и степень необходимости проведения ремонтных работ.

  • Появились сложности при открывании и закрывании окон и дверей;
  • Образуются трещины на стенах;
  • Подтопление подвальных помещений;
  • Изменения в лестницах и стенах, видимые глазом.

Причины, провоцирующие деформацию фундамента

Среди причин, которые могут привести к разрушению фундамента, можно выделить основные:

  • Изменение конструкции самого строения. Например, постройка дополнительного этажа. Результатом такой модернизации может стать осадка;
  • Проведение строительства рядом с исследуемым зданием других сооружений. Следствием различной нагрузки на грунт может стать крен или перекос здания;
  • Несоответствующая подготовка почвы под новый фундамент;
  • Некачественный состав цемента, который может стать причиной прогиба готового основания;
  • Отсутствие слоя гидроизоляции или её неправильный монтаж;
  • Неверно выбраны материалы либо их низкое качество;
  • Ошибки в проекте или неверный расчёт глубины фундамента. Несоблюдение правил его возведения;

Но, несмотря на множество причин, провоцирующих деформации, на первом месте стоит вода.

  • Влага за счёт пористой структуры цемента, находит себе дорогу внутрь фундамента, где планомерно ведёт свою разрушающую деятельность. Превращаясь в лёд в холодное время года, она расширяет поры цемента;
  • Грунтовые воды могут изменять свой уровень или увеличивать объём. Это приводит к изменениям состава почвы, что провоцирует просадку строений.

В зависимости от причин, вызывающих разрушение фундамента можно судить о том, можно ли устранить последствия самостоятельно либо придётся вызывать специалистов. Кроме того, некоторые деформации не подлежат восстановлению совсем.

Виды деформаций фундаментов

Основа любого здания — фундамент. Ошибки в проекте, природные факторы или недобросовестность подрядчиков часто приводят к его деформации, последствия которой исправить сложно, а иногда и невозможно. Процесс восстановления требует серьезных материальных вложений и профессиональных знаний.

Какими бывают деформации фундаментов

В зависимости от процессов, протекающих внутри — в самом фундаменте и снаружи — в почве, выделяют следующие типы деформаций:

Перекос. Может возникнуть, как результат неравномерных осадок, двух соседних фундаментов. Характерен для зданий каркасной системы.

Крен может произойти с высотным зданием при его высокой изгибной жёсткости. Возникает такая деформация вследствие неравномерного проседания почвы и характеризуется разными её уровнями в крайних точках основания здания. Если величина крена растёт, то это грозит полным разрушением строения.

Прогиб. Такая деформация фундамента возникает в домах, которые не обладают высокой жёсткостью. Чем выше жёсткость, тем меньше значение прогиба. Характерными признаками таких изменений в фундаменте являются трещины, которые похожи на перевёрнутую букву Y.

Осадка – это вид деформации, характеризующийся вертикальным смещением грунта под подошвой фундамента, происходящий при уплотнении грунта. Такая проблема может произойти в результате увеличения нагрузки самим зданием либо рядом стоящими сооружениями. Структура грунта при этом не изменяется.

Просадка. По своей сути — это та же осадка, но с изменением структуры грунта под действием дополнительных факторов, например, грунтовых вод. Характеризуют просадку вертикальные трещины, которые кверху расширяются. Их начало указывает на место изгиба. Такое нарушение основания строения вызвано, обычно, естественными процессами, происходящими в грунте.

Признаки, указывающие на изменения в фундаменте

Если вами замечены следующие изменения в здании, то это является поводом для вызова специалиста, который сможет провести оценку состояния фундамента и степень необходимости проведения ремонтных работ.

  • Появились сложности при открывании и закрывании окон и дверей;
  • Образуются трещины на стенах;
  • Подтопление подвальных помещений;
  • Изменения в лестницах и стенах, видимые глазом.

Причины, провоцирующие деформацию фундамента

Среди причин, которые могут привести к разрушению фундамента, можно выделить основные:

  • Изменение конструкции самого строения. Например, постройка дополнительного этажа. Результатом такой модернизации может стать осадка;
  • Проведение строительства рядом с исследуемым зданием других сооружений. Следствием различной нагрузки на грунт может стать крен или перекос здания;
  • Несоответствующая подготовка почвы под новый фундамент;
  • Некачественный состав цемента, который может стать причиной прогиба готового основания;
  • Отсутствие слоя гидроизоляции или её неправильный монтаж;
  • Неверно выбраны материалы либо их низкое качество;
  • Ошибки в проекте или неверный расчёт глубины фундамента. Несоблюдение правил его возведения;

Но, несмотря на множество причин, провоцирующих деформации, на первом месте стоит вода.

  • Влага за счёт пористой структуры цемента, находит себе дорогу внутрь фундамента, где планомерно ведёт свою разрушающую деятельность. Превращаясь в лёд в холодное время года, она расширяет поры цемента;
  • Грунтовые воды могут изменять свой уровень или увеличивать объём. Это приводит к изменениям состава почвы, что провоцирует просадку строений.

В зависимости от причин, вызывающих разрушение фундамента можно судить о том, можно ли устранить последствия самостоятельно либо придётся вызывать специалистов. Кроме того, некоторые деформации не подлежат восстановлению совсем.

Виды деформаций фундаментов

Основа любого здания — фундамент. Ошибки в проекте, природные факторы или недобросовестность подрядчиков часто приводят к его деформации, последствия которой исправить сложно, а иногда и невозможно. Процесс восстановления требует серьезных материальных вложений и профессиональных знаний.

Какими бывают деформации фундаментов

В зависимости от процессов, протекающих внутри — в самом фундаменте и снаружи — в почве, выделяют следующие типы деформаций:

Перекос. Может возникнуть, как результат неравномерных осадок, двух соседних фундаментов. Характерен для зданий каркасной системы.


Рис. 1 — перекос фундамента, вызванный неравномерной осадкой грунта

Крен может произойти с высотным зданием при его высокой изгибной жёсткости. Возникает такая деформация вследствие неравномерного проседания почвы и характеризуется разными её уровнями в крайних точках основания здания. Если величина крена растёт, то это грозит полным разрушением строения.


Рис. 2 — крен фундамента

Прогиб. Такая деформация фундамента возникает в домах, которые не обладают высокой жёсткостью. Чем выше жёсткость, тем меньше значение прогиба. Характерными признаками таких изменений в фундаменте являются трещины, которые похожи на перевёрнутую букву Y.


Рис. 3 — прогиб фундамента

Осадка – это вид деформации, характеризующийся вертикальным смещением грунта под подошвой фундамента, происходящий при уплотнении грунта. Такая проблема может произойти в результате увеличения нагрузки самим зданием либо рядом стоящими сооружениями. Структура грунта при этом не изменяется.


Рис. 4 — Осадка основания (или осадка фундамента)

Просадка. По своей сути — это та же осадка, но с изменением структуры грунта под действием дополнительных факторов, например, грунтовых вод. Характеризуют просадку вертикальные трещины, которые кверху расширяются. Их начало указывает на место изгиба. Такое нарушение основания строения вызвано, обычно, естественными процессами, происходящими в грунте.

Читать еще:  Дизайн штор для дачи

Признаки, указывающие на изменения в фундаменте

Если вами замечены следующие изменения в здании, то это является поводом для вызова специалиста, который сможет провести оценку состояния фундамента и степень необходимости проведения ремонтных работ.

  • Появились сложности при открывании и закрывании окон и дверей;
  • Образуются трещины на стенах;
  • Подтопление подвальных помещений;
  • Изменения в лестницах и стенах, видимые глазом.

Причины, провоцирующие деформацию фундамента

Среди причин, которые могут привести к разрушению фундамента, можно выделить основные:

  • Изменение конструкции самого строения. Например, постройка дополнительного этажа. Результатом такой модернизации может стать осадка;
  • Проведение строительства рядом с исследуемым зданием других сооружений. Следствием различной нагрузки на грунт может стать крен или перекос здания;
  • Несоответствующая подготовка почвы под новый фундамент;
  • Некачественный состав цемента, который может стать причиной прогиба готового основания;
  • Отсутствие слоя гидроизоляции или её неправильный монтаж;
  • Неверно выбраны материалы либо их низкое качество;
  • Ошибки в проекте или неверный расчёт глубины фундамента. Несоблюдение правил его возведения;

Но, несмотря на множество причин, провоцирующих деформации, на первом месте стоит вода.

  • Влага за счёт пористой структуры цемента, находит себе дорогу внутрь фундамента, где планомерно ведёт свою разрушающую деятельность. Превращаясь в лёд в холодное время года, она расширяет поры цемента;
  • Грунтовые воды могут изменять свой уровень или увеличивать объём. Это приводит к изменениям состава почвы, что провоцирует просадку строений.

В зависимости от причин, вызывающих разрушение фундамента можно судить о том, можно ли устранить последствия самостоятельно либо придётся вызывать специалистов. Кроме того, некоторые деформации не подлежат восстановлению совсем.

Виды деформаций фундаментов и оснований

Виды деформаций фундаментов и оснований — это:

  1. перекос — разность осадок двух соседних фундаментов, отнесенная к расстоянию между ними (характерен для зданий каркасной системы);
  2. крен — разность осадок двух крайних точек фундамента, отнесенная к расстоянию между этими точками; характерен для абсолютно жестких сооружений компактной формы в плане;
  3. относительный прогиб или перегиб фундамента — отношение стрелы прогиба к длине изогнувшейся части здания или сооружения.
  4. закручивание — вращение фундамента вокруг своей оси.
  5. сдвиг — горизонтальное смещение от сейсмических и других нагрузок.

Вертикальные деформации оснований зданий и сооружений подразделяются на два вида:

  1. осадки — деформации уплотнения грунта под нагрузкой, не сопровождающиеся коренным изменением сложения грунта;
    1. абсолютная осадка отдельного фундамента;
    2. средняя осадка здания или сооружения, определяемая по абсолютным осадкам не менее чем трех его отдельных фундаментов или трех участков общего фундамента;
    3. дополнительная осадка от увлажнения грунтов оснований дождевыми и талыми водами, снижение их несущей способности, отсутствии планировки прилегающей территории, неисправности отмосток, промерзании основания при недостаточной глубине заложения фундаментов, наличии под фундаментами старых, небрежно засыпанных выработок, оползневых и карстовых явлений, увеличении давления на грунт при дополнительной нагрузке фундаментов (установка более тяжелого оборудования, надстройка зданий и т.д.), динамических воздействий ударного или вибрирующего оборудования на фундаменты и основания при водонасыщенных песчаных грунтах, неисправности сетей водопровода, канализации, теплофикации, утечки из них воды и, как следствие, чрезмерное увлажнение или размыв грунта оснований, утечки под фундаменты агрессивных производственных сточных вод из неисправных сетей канализации и других факторов.
  2. просадки — деформации провального характера, вызываемые коренным изменением сложения грунта (уплотнением лёссовидных грунтов при их замачивании, уплотнением песчаных грунтов рыхлого сложения при динамических воздействиях, выпиранием грунта из-под подошвы фундамента, оттаиванием мерзлых грунтов и т.д.).

Теории расчётов осадок фундаментов

Для вычисления расчётных осадок фундаментов зданий и сооружений выбирают расчётную схему основания исходя из характера напластования грунтов, конструктивных особенностей сооружения и размеров фундамента. Существует более двухсот методов (теорий) расчёта деформаций оснований, все они имеют свои достоинства и недостатки, как правило, вот некоторые из них:

  1. метод линейно деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи Hс;
  2. метод линейно деформируемого слоя конечной толщины (Егорова К.Е.), применяется в следующих случаях:
    1. если в пределах сжимаемой толщины Hс, определенной как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с модулем деформации Е1 ≥ 100 МПа и толщиной h1Hс (1 — (Е2/Е1)^1/3), где Е2 – модуль деформации подстилающего слоя грунта с модулем Е1 (пп. 7, 8 [4]);
    2. ширина (диаметр) фундамента b ≥ 10 м и модуль деформации грунтов основания Е1 ≥ 10 МПа.

Примечание. По схеме линейно деформируемого пространства осадка фундамента может быть определена и методом эквивалентного слоя по Цытовичу

  1. метод эквивалентного слоя грунта (Цытовича Н.А.)
  2. метод послойного суммирования — точность прогноза осадок понижается с увеличением площади фундаментов и глубины отрываемого котлована

укрепление фундамента

Содержание:

Рано или поздно все разрушается, это относится и к фундаментам, которые служат основанием загородных домов и дач. Но опускать руки при этом не надо, существуют методы ремонта и укрепления фундамента необходимые для восстановления эксплуатационных его характеристик.

Анализ причин ведущих к разрушению фундамента

Основание, на котором покоится здание, теряет свою надежность, в силу ряда причин. Одна из них это процесс естественного старения. Вторая и, пожалуй, самая распространенная, это использование некачественных материалов или ошибки, совершенные при проектировании и выполнении работ. Наконец, третья ошибка, заключается в том, часто для выполнения работы по созданию фундамента приглашают соседей, друзей, которые абсолютно не сведущи в строительном деле.

В результате всех вышеперечисленных факторов, в фундаменте начинают образовываться трещины, возникает перекос, начинают проявляться другие дефекты, которые требуют ремонта. Но, пожалуй, самый распространенный дефект – это неравномерная усадка. Подобные неполадки приводят к появлению ненужных напряжений в других конструкции дома и как следствие их деформации. Например, если межкомнатные двери, стали закрываться с некоторым напряжением, то это, скорее, всего, следствие подвижек фундамента или его просадки. Кстати, просадка – это самый трудно исправимый дефект фундамента. Этот дефект является следствием ошибок, допущенных при проектировании основания дома, в частности, расчетов глубины заложения конструкции.

Виды деформации фундамента

Все виды деформации фундаментов можно разделить на несколько типов:

  • полная осадка фундамента.
  • средняя осадка дома, которая рассчитывается по осадкам его составных частей фундаментов.
  • перекос.
  • прогиб или перегиб.
  • крен и некоторые другие.

Укрепление свайного основания

Ремонтники используют несколько методов укрепления железобетонной ленты свайного основания. Во время проведения ремонта повреждений, расположенных на внешнем бетонном слое применяют цементный раствор. Под давлением его наносят на поверхность дефектного участка фундамента. Перед тем, как начать эту работу, ремонтируемую поверхность необходимо очистить, продуть и промыть.

Для выполнения ремонтных работ будет необходима сетка из металла, с размером ячеи 50х50 или 100х100 мм. Диаметр проволоки составляет 5 мм. Затем, используя электрический перфоратор на поврежденной стороне ростверка, проделывают отверстия глубиной 150 – 250 мм. В них будут установлены анкера, к которым будет зафиксирована заранее подготовленная сетка.

Укрепление кирпичного основания

Существует несколько способов укрепление фундамента дома, выполненного из кирпича.

  1. Устройство нового фундамента радом со старым или поверх него.
  2. Устройство дополнительного армирования.
  3. Монтаж свайных систем.

Применение первого способа имеет смысл в том случае, если имеется возможность устройства новой фундаментной опоры по бокам от старого. В этом случае придется сооружать новую армированную конструкцию, который станет дополнительной опорой, принимающей на себя нагрузки. Армирующую конструкцию устанавливают на бетонную подушку, которую укладывают в непосредственной близости от разрушающегося фундамента. Для изготовления конструкции потребуются арматурные прутья, которая должна быть сварена как решетка. Размер ячеи должен составлять 200х200 мм. Допустимо изготовление из специального проволочного проката, но для этого необходим вязальный станок.

После монтажа каркаса на место, обнажают угловые участки фундаментной конструкции. Глубина обнажения лежит в пределах одного метра. При обнаружении трещин и других дефектов необходимо их зачистить и заполнить укрепляющими составами.

После обработки цоколя необходимо установить крепежные анкеры. То есть необходимо просверлить сквозные отверстия. Их проделывают вертикальной линии по периметру всего фундамента. Расстояние между рядами отверстия должен лежать в диапазоне от 0,6 до 1 метра. В них необходимо вставить арматурные прутки. В последствие их необходимо приварить к вновь установленной арматурной конструкции. После соединения всех установленных прутков и окончания сварки полученную конструкцию можно заливать бетоном.

Читать еще:  Африканский стиль в интерьере квартиры фото

Укрепление основания деревянного дома

С течением времени, фундаментные основания деревянных домов начинают приходить в негодность. Повреждения, которые могут проявиться на фундаменте деревянного дома можно разделить на несколько групп:

К ним можно отнести отслоение внешней отделки. Они оказывают какого-либо влияния на несущую способность и устраняются без особых сложностей.

Повреждения средней степени тяжести

Наличие трещин – это уже серьезный сигнал. Горизонтальные трещины не так страшны. Гораздо опаснее вертикальные или зигзагообразные трещины. Их наличие говорит, что разрушение прогрессирует. Уточнить этот вопрос можно используя бумажные маяки. То есть на трещину приклеивают бумажную полосу. Если через какое-то время бумажка порвется, это будет означать то, что фундамент продолжает движение. Если подвижка фундамента имела временный характер, то маячки останутся целыми. Для устранения трещины в фундаменте необходимо проделать следующие манипуляции:

Расширить обнаруженную трещину, очистить ее от выпадающих кусков фундамента, удалить пыль и грязь. После этого обработать ее грунтовкой, по мере ее высыхания заполнить трещину или восстановительной смесью, или цементным раствором.

К этим дефектам относят те, которые в состоянии разрушить дом в целом. Если в основании дома установлен ленточный фундамент, то, как вариант можно рассмотреть следующей вариант его усиления. По периметру здания необходимо выкопать траншею. Ее ширина должна лежать в пределах полуметра, а глубина не должна превышать глубину залегания основной конструкции.

В эту траншею устанавливают дополнительную арматурную конструкцию. В теле старого фундамента проделывают отверстия для установки стальных прутьев. Они будут выступать связующим звеном между новой арматурной конструкцией и старым фундаментом. Установленные прутья приваривают к новой арматуре. Затем ее заливают бетоном. Таким образом, получают бандаж, ограничивающий движение старого фундамента.

Еще один вариант – это замена фундамента целиком. Это довольно сложная работа, которая потребует использование гидравлических домкратов, создания подпорок и привлечения помощников.

Перед началом работ из дома надо вынести все, что возможно. Вполне возможно, придется снять окна и двери. Под углы дома заводят домкраты и начинают подъем. Во избежание повреждения кровли подъем должен осуществлять синхронно. Высота одного подъема не должна превышать 4 – 5 см. после этого необходимо установить заранее подготовленные подпорки. То есть подъем выполняют в несколько подходов, его продолжают до достижения той высоты, пока не станет возможным выполнять работы по созданию опалубки.

Демонтаж старого основания выполняют до самого грунтового основания и затем на этом месте производят установку опалубки под заливку нового основания. В качестве нового фундаментного основания можно использовать традиционный ленточный, установить сваи, которые будут исполнять его роль. Кстати, сваи могут быть выполнены из железобетона, но можно использовать и винтовые. Как вариант, иногда на месте старого фундамента выполняют кладку кирпича в несколько рядов. На которую потом укладывают деревянную или металлическую конструкцию, которая будет служить новым основанием деревянного дома.

При выполнении работ по восстановлению фундамента деревянного дома нельзя забывать и о гидроизоляции, которую необходимо уложить на новое основание.

На самом деле существует множество методов укрепления фундамента дома, выбор конкретного способ необходимо осуществлять, руководствуясь следующими факторами:

  • тип установленного фундамента.
  • тяжесть повреждений.
  • состояние грунта.

И еще, для выполнения работ по восстановлению или реставрации фундаментного основания целесообразно привлекать специалистов, которые владеют всеми нюансами этой непростой работы. Квалифицированно выполненные работы, гарантируют то, что дом простоит многие годы.

Видео по теме укрепление фундамента

1 укрепление фундамент

2 Усиление фундамента

Осадочные деформации

Повреждения в конструкциях зданий, вызванные деформациями оснований, наиболее часто проявляются в виде трещин в фундаментах и стенах. Деформации бывают следующих видов:

• осадки-деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок, не сопровождающиеся коренным изменением его структуры;

• просадки-деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок и дополнительных факторов, таких, как, например, замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек и т. п.;

• набухания и усадки-деформации, связанные с изменением объема некоторых видов глинистых грунтов, например морозным пучением;

• оседания-деформации земной поверхности, вызванные разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий и т. п.

В зависимости от причин возникновения различают деформации оснований, вызванные деформацией фунтов от нагрузок, передаваемых на основание зданием (осадки, просадки), а также деформациями, не связанными с нагрузкой от здания (оседания, набухания, усадки и т. п.).

Совместная деформация оснований и зданий может характеризоваться:

• абсолютной осадкой оснований отдельного фундамента Sj; о средней осадкой основания или здания ^ср; о относительной неравномерностью осадок As/l двух фундаментов, т. е. разностью их вертикальных перемещений, отнесенных к расстоянию между ними;

• креном фундамента или здания в целом i, т. е. отношением разности осадок крайних точек фундамента к ширине (или длине);

• относительным прогибом (выгибом) f/L, т. е. отношением стрелы прогиба (выгиба) кдлине однозначно изгибаемого участка здания; о кривизной изгибаемого участка или здания в целом К; о относительным углом закручивания xi о горизонтальным перемещением и.

Деформации возникают и наиболее активно развиваются в период строительства и продолжаются в разной степени в период эксплуатации.

При анализе надежности системы «здание — основание» рассматривают надежность обеих составляющих:

где Рн — начальная потенциальная надежность к моменту завершения строительства; — надежность функционирования.

Отказ оснований фундаментов как системы, состоящей из отдельных элементов, вызывается отказом одного или нескольких элементов.

Для оснований фундаментов наиболее опасны факторы, вызывающие внезапные отказы. Наиболее важные факторы, взаимодействие которых может привести к отказу фундамента, можно выделить в отдельные группы:

1) воздействие окружающей среды (агрессия, вибрация, морозное пучение, землетрясение, увлажнение, набухание грунта и др.);

2) отклонения от СНиПа и ТУ по изготовлению, перевозке конструкций, монтажу, забивке свай, хранению, эксплуатации, контролю качества и несущей способности и др.;

3) неправильные исходные данные (неточность расчета, неправильное определение характеристик грунта и др.);

4) функциональные воздействия (расположение рядом с существующим зданием новых свай или фундаментов, ограниченность площадки строительства и др.).

При расчете надежности наиболее важным является описание процесса возникновения отказов и обоснование функций наработки на отказ. На рис. 7.12 показаны полученные А.Н. Тетиором зависимости роста параметра потока отказов и расходов на ремонт для панельных и отдельно стоящих фундаментов на фунтах, подверженных пучению.

Осадочные трещины в конструкциях зданий, как правило, возникают лишь при неравномерных осадках. Установлена определенная связь средних и неравномерных осадок (рис. 7.13).

Неравномерность осадки здания можно характеризовать показателем

Величина т зависит от сжимаемости оснований, формы и размеров подошвы фундаментов, общей жесткости здания и его фундамента. Эти условия для кирпичного здания обобщены в показатель гибкости

где Е0 — модуль деформации основания; — коэффициент бокового расширения основания; а — половина длины стены; b — половина ширины стены; EI — жесткость стены и ее фундамента.

Различают следующие виды неравномерных деформаций (рис. 7.15): прогиб, выгиб, кручение коробки здания, перекос. Причинами этих деформаций могут быть:

• неравномерность удельного давления на грунты оснований под подошвой фундаментов;

• неоднородность и разнопрочность грунтов оснований;

• неоднородность сжимаемости из-за различных факторов (например, наличие жестких включений, карстовых или других пустот, местное замачивание лессовых грунтов или оттаивание вечномерз-лых грунтов и т. д.);

• влияние горных выработок (подработок) или отрывки открытых котлованов и траншей вблизи от здания;

• влияние вибрации (например, забивки свай в непосредственной близости от здания).

При обследовании деформированных зданий составляют чертежи и фото, характеризующие расположение трещин и других деформаций, их величину и развитие, характер раскрытия трещин (кверху или книзу), расположение поперечных стен, расчленение здания трещинами на блоки и условия устойчивости отдельных блоков. Деформации прогиба, выгиба и перекоса часто вызываются различными модулями деформаций грунтов под разными участками зданий. При прогибе трещины концентрируются у фундамента и расширяются книзу. Они угасают к подоконникам первого этажа (реже второго). При выгибе трещины образуются в карнизе. Их количество и раскрытие уменьшается книзу. Обычно прогиб здания менее опасен, чем выгиб. При прогибе здание почти никогда не теряет общей связи и не разламывается, не появляется опасности отдельно стоящих блоков. Вместе с тем в практике эксплуатации зданий (особенно старых кирпичных) наиболее часто наблюдается выгиб. Это объясняется перегрузкой

Читать еще:  Дорожки в дизайне сада

продольных стен наиболее тяжелыми торцовыми (часто глухими) стенами. Устройство в зданиях арочных проездов у торцов зданий еще более способствует этому явлению.

Наклонные трещины в стенах, цоколе, фундаменте с одинаковыми направлением и раскрытием являются действием поперечных

Рис. 7.17. Деформация зданий при пристройках к ним новых зданий:
а — схема трещин; б — сечение фундаментов; 7 — существующее здание; 2 — пристраиваемое здание; 3 — зона наложения дополнительной нагрузки на основания существующих фундаментов

сил, а не изгибающих. При изгибе трещины имеют форму параболы (рис. 7.16), причем при внезапных сильных осадках парабола имеет значительную величину оси по сравнению с хордой. По наклону трещин нетрудно судить, какая часть здания оседает.

Наиболее характерные осадочные деформации зданий в случае пристроек к ним вплотную новых зданий при необеспечении специальных конструктивных мер приведены на рис. 7.17.

В табл. 7.13. приведены предельно допустимые осадочные деформации, полученные в ходе эксплуатации зданий.

Таблица 7.13. Предельно допустимые осадочные деформации

Максимальная абсолютная осадка

железобетонные рамы с заполнением

стальные рамы с заполнением

Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают дополнительные усилия от неравномерных осадок

кирпича без армирования и крупных блоков

кирпича и крупных блоков с армированными или железобетонными поясами

На рис. 7.18 представлены зависимости относительного прогиба стены fотн от размеров стен (а) и максимального угла поворота q> от этажности (б), определяющие условия и возможности появления трещин в кирпичных зданиях при неравномерных осадках.

Осадочные деформации можно классифицировать и по степени последствий (табл. 7.14).

Факторы, определяющие надежность оснований эксплуатируемых зданий, возможность увеличения нагрузок и условия ремонта, можно разделить на две группы:

1) факторы конструктивного порядка, характеризующие жесткость коробки, способы передачи нагрузок;

2) факторы, связанные со свойствами грунтов (оснований).

Учет этих факторов позволяет в каждом конкретном случае более точно определить причины повреждения зданий.

Учет этих факторов позволяет в каждом конкретном случае более точно определить причины повреждения зданий.
Принципиальные схемы устройства фундаментов влияют на их надежность как при одинаковом, так и при разном количестве элементов. При одинаковом количестве элементов принципиальная схе

ма фундаментов может увеличивать или уменьшать их надежность. Например, сваи-стойки более надежны, чем висячие сваи, так как их несущая способность незначительно связана с характеристиками грунта у боковой поверхности.

Для современного расчета конструкций характерны системный подход, вызывающий необходимость рассматривать конструктивную систему здания в целом, и вероятностный анализ, который требует учитывать изменчивость различных факторов, влияющих на прочность и деформации конструкций. В практических расчетах принимаются детерминированные нагрузки, а также детерминированные характеристики прочности конструкций, соответствующие определенной вероятности их достижения. Учитывая многократную статическую неопределимость систем жилых зданий, их расчеты принципиально могут быть только проверочными. В связи с этим после выяснения схемы и конструкций зданий целесообразна такая последовательность проверочных расчетов: определение жесткостных характеристик и обобщающих усилий, уточнение усилий в элементах и повторная проверка на них прочности и деформации отдельных элементов.

При определении жесткостных характеристик реального эксплуатируемого сооружения возникает много вопросов: как оценить податливость связей всех панелей, как учесть влияние поперечных стен на общую изгибную жесткость, каким образом выявить влияние на прочность различной степени обжатия раствора в разных швах по высоте сооружения, как учесть пространственную работу сооружения, как правильно оценить депланацию коробки, каким образом отразить в расчете изменение во времени модуля деформации бетона, как оценить работу перекрытий, как учесть трещинообразование в бетоне панелей и т. д. Естественно, что учесть все эти факторы в одном расчете невозможно, поэтому становится понятным стремление различных исследователей выделить ту или иную особенность в поведении конструкций.

Следует отметить, что в зависимости от вида деформации основания методику определения изгибной жесткости здания необходимо корректировать. Укажем для примера степень учета плит перекрытий, не скрепленных между собой горизонтальными связями, при прогибе и выгибе здания. При прогибе системы верхняя часть здания оказывается сжатой. Перекрытия, кроме самого верхнего, не нагруженные вышележащими конструкциями, работают на сжатие. Перекрытия нижней растянутой зоны нагружены верхними этажами, силы нормального давления q на них велики и оказывают значительное сопротивление различным подвижкам плит. Возникающие по

опорным поверхностям плит силы трения играют роль связей, поэтому при прогибе здания нужно учитывать в работе все плиты перекрытия совместно с продольными стенами (рис. 7.19). При выгибе системы перекрытия верхних этажей, находящихся в растянутой зоне, не придавлены вышележащими конструкциями в той степени, чтобы существенно воспрепятствовать их возможным подвижкам. В нижней зоне панели перекрытий, защемленные вышележащими конструкциями, к тому же работают на сжатие, поэтому при определении жесткости системы их нужно учитывать полностью (см. рис. 7.19). Если при прогибе системы нейтральная ось проходит по середине высоты здания, то при выгибе она будет сильно смещена вниз.

Особенностью поведения конструкций на податливом основании является то, что система «здание — основание» за время возведения и эксплуатации может претерпевать различные стадии деформирования. Если исходить из единой расчетной схемы, как это принято в настоящее время, то трудно учесть многообразие условий работы конструкций, характерные для той или иной степени деформирования. Одним линейным дифференциальным уравнением или их системой с неизменными жесткостными характеристиками нельзя описать все многообразие форм сооружений, учесть различные условия сопряжения элементов между собой, в том числе и однородных.

Стремление полнее осветить работу здания за все время его существования приводит к необходимости решать задачу либо в нелинейной постановке от начала и до конца (учитывая нелинейность деформирования здания и основания и используя нелинейные дифференциальные уравнения), либо в несколько приближений. В последнем случае на каждом этапе приближения используются свои линейные

дифференциальные уравнения, а жесткостные характеристики здания соответствуют стадиям деформирования системы «здание — основание». На первом этапе при расчете на изгиб здание рассматривается как призматическая оболочка с изгибной Е1о и вертикальной сдвиговой GF жесткостями, лежащая на податливом основании (рис. 7.20).

Если бы здание не обладало никакой изгибной жесткостью, то его прогиб соответствовал бы потенциально возможным деформациям основания: I0(z) = /огрСг)> £o(z) = т. е. в здании не возникало бы никакого напряженного состояния. С другой стороны, если бы здание было бесконечно жестким, Io(z) = 0, go(z) = СЬ/ф(г) = max, то условия были бы максимальными. В действительности здание обладает конечной жесткостью, поэтому на его напряженное состояние влияет разность возможных и реализующихся в натуре деформаций основания. В этих формулах может быть использована любая модель грунтового основания. При этом коэффициент пропорциональности Go должен учитывать жесткость основания, соответствующую принятой грунтовой модели и отвечающую уравновешенному состоянию системы.

На втором этапе расчета здание рассматривается как составной стержень, лежащий на податливом основании. В качестве стержней (стрингеров), воспринимающих сжимающие и растягивающие напряжения, принимают перемычные участки продольных стен здания, а в качестве связей, препятствующих сдвиговым деформациям, — простенки. Напряженно-деформированное состояние такого составного стержня описывается системой дифференциальных уравнений второго порядка. Составление и решение этой системы для нерегулярных стержней (имеющих различные площади поперечного сечения, неодинаковые расстояния друг от друга, разные жесткостные характеристики и т. п.) затруднено и тем сложнее, чем выше этажность здания. Однако эту сложную задачу можно упростить, если отделить верхнюю надфундаментную часть от фундаментной, определить приведенную жесткость верхней части и при решении контактной задачи рассматривать систему только из двух брусьев.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector