Скальные грунты

При обследовании деформированных зданий составляют чертежи и выполняют фотоснимки, характеризующие расположение трещин и других деформаций, их размер 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 уменьшаются книзу. Обычно прогиб здания менее опасен, чем выгиб. При прогибе здание почти никогда не теряет общей  связи и не разламывается, не появляются опасные отдельно стоящие блоки.

В практике эксплуатации зданий (особенно старых кирпичных) наиболее часто наблюдается выгиб, что  объясняется перегрузкой продольных стен наиболее тяжелыми торцевыми (часто  глухими) стенами. Устройство в зданиях  арочных проездов у торцов еще  больше способствует этому явлению.

При изгибе стены (в  ее плоскости) вследствие неравномерной  осадки возникают трещины. По гипотезе наибольших касательных напряжений (О.Мор) первичные поверхностные  разрушения всегда обнаруживают признаки сдвига. Эти поверхности всегда покрыты  мельчайшей пылью, в то время как  вторичные поверхности, обусловленные  разрывом, обладают гладкой и твердой  поверхностью. Наклонные трещины  в стенах, цоколе, фундаменте с одинаковыми  направлениями и раскрытием являются действием поперечных сил, а не изгибающих моментов. При изгибе трещины имеют  форму параболы, причем при внезапных  сильных осадках парабола имеет  большую величину оси по сравнению  с хордой. По наклону трещин нетрудно судить, какая часть здания оседает.

Зависимости относительного прогиба  стен и максимального угла поворота определяют условия и возможности  появления трещин в кирпичных  зданиях при неравномерных осадках. Осадку зданий можно классифицировать и по степени ответственности 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация деформаций по степени повреждения  несущих конструкций

Перекос (рис. 1, а) определяется по разности осадок двух соседних опор (от наиневыгоднейшей, но возможной  комбинации загружения), отнесенной к  расстоянию между осями этих опор, если статическая схема сооружения обеспечивает при неравномерности  осадки сохранение вертикального положения  этих опор.

Рисунок 1. Виды неравномерных осадок

а — перекос; 

б — крен фундамента; 

в — прогиб;

 г — выгиб;

 д — крен  сооружения

 

Крен имеет место при  неравномерных осадках, когда сооружения или его части получают отклонение от вертикали, а также в случае неравномерных осадок краевых точек  отдельных фундаментов (рис. 1,б). Он определяется как разность осадок, отнесенная к соответствующему размеру  фундамента или расстоянию между  крайними или осевыми точками  фундаментов, жестко завязанных конструкцией сооружения (рис. 1,д).

Относительный прогиб характерен для конструкций стен, способных  оказывать сопротивление изгибу. Относительный прогиб характеризуется  стрелой прогиба или выгиба (рис. 1,в и рис. 1,г), отнесенной к длине  части здания или сооружения, получающей изгиб.

Величины неравномерностей осадок ΔS не должны превышать соответствующих  предельных значений:

ΔS ≤ ΔS_пр 

Предельные значения неравномерности осадок ограничиваются нормами в зависимости от вида деформации, характера несущих конструкций  зданий или сооружений и состава  грунта. Их величины указаны в 

Большее значение неравномерности предельной деформации основания ΔSпр (по табл. 6) для глинистых грунтов, находящихся в пластичном состоянии, объясняется тем, что эти деформации развиваются во времени медленно. В процессе медленного нарастания неравномерности осадки в материалах несущих конструкций зданий и сооружений возникают деформации ползучести, и дополнительные усилия, появляющиеся в конструкциях при неравномерных осадках основания, существенно снижаются.

В тех случаях, когда по эксплуатационным соображениям к несущим конструкциям зданий и  сооружений предъявляются повышенные требования к стабильности их положения  или они более чувствительны  к неравномерным осадкам основания, чем конструкции, указанные в табл. 5 и 6, необходимо предварительно определить предельную величину неравномерности деформации основания ΔSпр

Величина ΔSпр должна устанавливаться исходя из учета влияния осадок, горизонтальных смещений основания, поворотов и деформаций тела фундамента на напряженное состояние конструкций, а также на условия эксплуатации зданий и сооружений и связанных с ними устройств.

В необходимых  случаях деформации оснований могут  рассматриваться раздельно для  периодов строительства и эксплуатации зданий и сооружений. Если скорость нарастания давления на основание не превышает 1 кГ/см2 в месяц, то в соответствии с нормами принимается, что осадки фундаментов на песчаных грунтах и глинистых (непросадочных) грунтах твердой консистенции при В<0 заканчиваются за период строительства. Однако иногда для глинистых грунтов при В<0 приходится учитывать деформации ползучести, а осадки фундаментов на таких грунтах с показателем консистенции В≥0 считают развивающимися за период строительства в пределах 50% их полной величины; остальная часть осадки развивается в период эксплуатации здания или сооружения.

Различают следующие виды деформаций оснований, величины которых  ограничены нормами: абсолютные осадки; средние осадки здания, сооружения или обособленной его части; перекос  или крен; относительный прогиб или  выгиб (перегиб).

Абсолютные осадки рассматриваются  при проектировании отдельных фундаментов  под колонны промышленных или  аналогичных им зданий. При расчете  оснований интересует максимальная величина абсолютной осадки отдельного фундамента, которая определяется исходя из наиболее неблагоприятных грунтовых  условий для данной группы фундаментов.

Средние осадки S_cp обособленной части, а также всего здания или сооружения определяются как средневзвешенное значение абсолютных осадок отдельных фундаментов, имеющих взаимосвязанную надземную конструкцию:

 

где S₁, S₂ S_n — абсолютные осадки разнотипных отдельных фундаментов или лент;

F₁ F₂F_n — площади подошвы соответствующих фундаментов;

n₁, n₂ n_n — количество фундаментов соответствующих типов.

При одном типе фундаментов  под рассчитываемой обособленной частью сооружения величина S_ср определяется по осадкам трех фундаментов (минимум), имеющих в основании различное напластование грунтов или различное влияние загружения соседних фундаментов, площадей. В случае устройства сплошного фундамента-плиты средняя осадка вычисляется по данным не менее, чем трех буровых колонок.

Определение предельного  состояния по абсолютному значению и средней величине осадок допустимо, если основание сложено по всей площади  рассчитываемой обособленной части  здания относительно горизонтально  залегающими слоями однородных грунтов, сжимаемость которых с глубиной не увеличивается, а также в тех случаях, когда отклонение абсолютных осадок от средней величины не превышает 50% последней.

Величины абсолютных и  средних осадок (S_аб и S_ср), установленные расчетом, не должны превышать предельных значений: (формула 6)

 

 

 

 

здесь S_np. _ср и S_np._аб — предельные значения соответственно средних и абсолютных осадок, устанавливаемые по табл. 5. Развитие неравномерности осадки характеризуется перекосом, креном и относительным прогибом или выгибом (рис. 5).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература :

    Механика грунтов, основания и фундаменты: Учебное пособие М55 для строит.спец.вузов. / С.Б. Ухов, В.В. Семенов, В.В. Знаменский и другие.; Под редакцией С.Б. Ухова. – 4- е из., стер. – М.: Высш.Шк., 2007. – 566с.

    Механика грунтов: Учебное пособие для строит.спец.вузов. / Цытович Н.А и другие.; Под редакцией Цытович Н.А. – 4- е из., стер. – М.: Высш.шк., 2007. – 566с.