Основания и фундаменты

Влияние внутренней среды производства

На предприятиях химической промышленности, где производятся или используются различного рода кислоты, щелочи и другие продукты, агрессивные по отношению к материалам фундаментов: бетону, строительным растворам, арматуре и др., фундаменты и основания сооружений могут подвергаться разрушающему воздействию указанных веществ по причинам:

а) отсутствия или нарушения гидроизоляции полов первых этажей, недостаточных уклонов половот стен к трапам производственной канализации;

б) проливов агрессивных жидкостей из технологических аппаратов, емкостей и трубопроводов и утечки их под полы первых этажей к фундаментам и в грунт оснований;

в) утечки под фундаменты агрессивных производственных сточных вод из неисправных сетей канализации и др.

Местные разрушения фундаментов по указанным причинам приводят к перенапряжениям грунта основания, на отдельных участках, к появлению трещин в стенах, к поперечным смещениям стен и угрозе обрушения перекрытий.

Вариант 2) Виды деформаций сооружений

Прогиб и выгиб (рис. 5, а, б) зданий возникает из-за неравномерной осадки основания. Наиболее опасная растянутая зона строений при прогибе находится у фундамента, при выгибе - у кровли.

Сдвиг (рис. 5, в) зданий возникает при увеличенной просадке основания с одной из сторон. Наиболее опасная зона строения - стена в средней зоне, где возникает большой сдвиг.

Крен (рис. 5, г) здания возникает при относительно большой его высоте (многоэтажный дом, башня, дымовая труба...), при высокой изгибной жесткости строения. Опасен дальнейший рост крена и последующее разрушение здания.

Перекос (рис. 5, д) возникает при неравномерных осадках, приходящихся на небольшой участок длинного сооружения.

Горизонтальное смещение (рис. 5, е) возникает в фундаментах, в стенах подвалов или в подпорных стенках, загруженных горизонтальными усилиями.

Допускаемая величина осадки и крена сооружений

Допускаемая величина осадки, неравномерности в осадке и крена зависят от типа здания, его силовой схемы и используемых материалов.

Относительная неравномерность осадки (? /L) - максимальное отношение разности в осадке двух участков фундамента к расстоянию между этими участками. По-другому: относительный прогиб (выгиб) характеризуется отношением стрелы прогиба к длине изгибаемого участка.

Из таблицы видно, что допустимые неравномерности в осадке дома тем больше, чем менее жесткий дом. Каркасные или деревянные дома допускают относительно большую неравномерность в осадке фундамента. Каменные, более жесткие дома, - нет.

Пример

Кирпичный двухэтажный дом просел в середине на 1 см (рис. 5, а). Расстояние по длине фундамента между точками замера - 600 см (длина дома - 12 м). Относительная неравномерность осадки - 1/600=0,0017. Допустимая неравномерность осадки для такого дома - 0,002. Поэтому осадка в 1 см для такого дома допускается.

Причины неравномерных осадок:

неоднородность основания, сложенного из пластов различной толщины или плотности;

переувлажнение какой-либо части основания или сложение части основания из насыпного грунта;

неравномерное давление на основание, вызванное несоответствием площади подошвы с действующей вертикальной нагрузкой (давление на фундамент в средней части здания больше, чем под внешними стенами, т.к. на внутреннюю стену опираются перекрытия с двух сторон);

неодновременное возведение отдельных частей здания;

механическая суффозия - перемещение водяными потоками частиц грунта - ведет к увеличению пористости и к уменьшению прочности грунта;

наличие в толще грунта материалов, подверженных гниению (корни деревьев, отходы древесины...);

воздействие механизмов - удаление лишнего грунта при рытье котлованов и траншей под фундамент - наиболее распространенная ошибка строителей, т.к. уложенная выравнивающая подсыпка под фундаментом не обладает прочностью нетронутого грунта;

уплотнение грунта в процессе эксплуатации сооружения, связанное со значительным увеличением веса (складские помещения, элеваторы....);

изменение уровня подземных вод (грунтовых или производственных);

подземные выработки (рытье туннелей метро, канализационных коллекторов и др.);

разрушение подземных магистралей систем водоснабжения, отопления, канализации и отвода дождевой воды часто приводит к вымыванию большого объема грунта из-под строений.

Из городской жизни

Прорывы трубы систем водоснабжения, центрального отопления или канализации, разрушенная отмостка вокруг зданий, под которую затекают ливневые осадки, могут привести строения в аварийное состояние и даже к разрушению. Происходит это не только из-за снижения несущей способности влажного грунта. Иногда возникает ситуация, когда под землей стихийно возникают большие и малые водяные потоки, уносящие грунт в магистральные ливнеотводящие коллекторы или в водоносные слои грунта. Подобные потоки при благоприятных условиях могут образовывать ручейки, способные создать в толще грунта полости достаточно внушительных размеров, способные поглотить не один грузовик или разрушить целое здание.

Из практики ТИСЭ

Фундамент и стены трехэтажного дома 9 х 12 м возводили по технологии ТИСЭ. В процессе возведения стен первого этажа в одном месте стены возникла трещина. Внизу у ростверка её ширина была около 1 мм. Полностью она исчезала на высоте около 1 м от ростверка. Сам ростверк, имеющий высоту около 20 см, не треснул (рис. 6). Стали разбираться, в чём причина.

Основная ошибка строителей заключалась в том, что песчаная подсыпка, играющая роль нижней части опалубки, из-под ленты своевременно не была удалена. По сути стены возводили на ленточном незаглубленном фундаменте, которым являлся ростверк.

Перед тем, как возникла трещина, в этом месте стены был брошен шланг, из которого постоянно текла вода, используемая при возведении стен. От переизбытка влаги несущая способность верхних слоев грунта в этом месте снизилась. Тонкая лента проармированного ростверка просела, не треснув. Бетонный массив в нижней части стены, испытывающий растяжение, лопнул, отчего и появилась эта трещина.

Правильная последовательность удаления песчаной подсыпки из-под ростверка всего дома и горизонтальное армирование стен позволили решить эту проблему. После нанесения шпаклевки эта трещина больше не проявлялась.

Причиной возникновения подобных трещин в стене часто становится разрушенная система ливнеотвода. Толстый слой снега на крыше и массивные сосульки становятся причиной поломки желобов и стояков системы. Если у хозяина руки не доходят до их восстановления, то после сильных дождей земля вокруг дома неравномерно увлажняется, как в предыдущем примере, что вызывает неравномерную осадку незаглубленного или мелкозаглубленного фундамента. В стенах возникают трещины, здание приходит в аварийное состояние, выйти из которого достаточно сложно.

Это было в Санкт-Петербурге

В Шипкинском пер. 17-этажный дом на плитном фундаменте накренился на 0,5%. Причина - ненормативное расположение траншеи ливневой канализации относительно фундаментной плиты (на расстоянии менее 2 м, ниже подошвы плиты на 1 м) и некачественное её выполнение. Это привело к замачиванию грунтов основания и к их утечке в ливнеотводящую систему. Осадка одной стороны здания приблизилась к предельно допустимой величине 24 см.

Восстановление вертикальности здания свелось к сознательному ухудшению несущей способности грунта под той частью плиты, которая не просела. Процесс возвращения дома в вертикальное положение занял почти три месяца. Когда дом начал приближаться к вертикальному положению, началось закрепление грунтов основания под всей плитой инъекцией твердеющих растворов под высоким давлением. После восстановительных работ дом оказался ниже исходной проектной отметки на 30 см.

Мероприятия по устранению неравномерных осадок

Устранение неравномерности осадки фундамента сводится к определенным конструктивным проработкам и к проведению некоторых профилактических мероприятий:

выбор площади подошвы фундамента, отвечающей величине предполагаемых нагружений;

рациональная компоновка зданий и сооружений, обеспечивающая более равномерную передачу нагрузки от веса здания на основание;

уменьшение чувствительности здания через увеличение его изгибной жесткости, если оно короткое, и через уменьшение изгибной жесткости здания, если оно длинное;

горизонтальное армирование стен и устройство сейсмопоясов;

устройство деформационных или осадочных швов между секциями сооружения;

устройство компенсирующего фундамента (столбчато-ленточный фундамент по технологии ТИСЭ);

придание сооружению или отдельным его частям строительного подъема, соответствующего величине прогнозируемой осадки;

проработка систем отвода ливневых осадков, систем водоснабжения и канализации с профилактическими мероприятиями по их обслуживанию, не допускающими неравномерного увлажнения грунта и возникновения подземных потоков.

Как можно уменьшить изгибную жесткость дома

У застройщика с большой семьей, но с ограниченными финансовыми возможностями было желание построить двухэтажный дом 11x8м с мансардой. Грунт был слабый и внушал определенные опасения: могли появиться трещины в стенах каменного дома. Было предложено разбить возведение дома на несколько этапов и ввести компенсационную вставку. Для этого дом разделили на три секции: две внешние - каменные, фундамент и стены которых возводились по ТИСЭ; и среднюю деревянную секцию, которая объединяла их в целый дом. У застройщика появилась возможность растянуть строительство, возвести и обживать сначала одну секцию (жилую, гараж...), а затем - и все остальные. Одновременно с этим деревянная секция дома могла скомпенсировать неравномерности в просадке грунта без каких-либо разрушений.

Размещено на Allbest.ur