Чувствительности сооружений к неравномерным осадкам

В большинстве случаев возведения сооружений на сильносжимаемых грунтах развитие неравномерных осадок неизбежно, а прогнозы их величин сложно определить с достаточной точностью. Невозможно также заранее предсказать форму деформации сооружения. По этой причине стремятся уменьшить давление, передаваемое на грунты основания, применяя фундаменты с большой опорной площадью: сплошные, плитные, коробчатые, ленточные из перекрещивающихся лент. Такие фундаменты увеличивают общую жесткость сооружения и позволяют выравнивать осадки основания.

Хорошие результаты достигаются при усилении фундаментов и стен железобетонными поясами или армированием швов кладки. Нижний железобетонный пояс выполняют по подошве фундаментов или поверх сборных фундаментных плит, затем следующий пояс – по верхнему обрезу фундаментов, а последующие – через этаж (на уровне междуэтажных перекрытий непрерывными по наружным и внутренним стенам). Если вместо внутренних стен предусмотрены столбы, то они должны покоиться на ленточных монолитных железобетонных фундаментах, а на уровне поясов в стене должны быть связаны железобетонными балками.

Жесткость сплошных фундаментных плит и усиление поясами могут иногда оказаться недостаточной мерой, В таких случаях можно добиться хороших результатов устройством жесткого железобетонного коробчатого фундамента, пространство которого используется в качестве подвалов или подземных этажей различного назначения. При определенных условиях такой фундамент может быть плавающим.

Чувствительность конструкций к неравномерным осадкам может быть снижена разрезкой здания на отдельные жесткие блоки осадочными швами. Для обеспечения самостоятельности осадок отдельных частей здания необходимо делать осадочные швы с надлежащими зазорами. Размеры зазора следует назначать с учетом ожидаемых неравномерностей осадок здания как в продольном, так и в поперечном направлениях.

Таким образом, одним из направлений уменьшения неравномерности осадок и перераспределения усилий в элементах здания является повышение его пространственной жесткости. Поэтому предпочтение следует отдавать бескаркасным конструкциям сооружений простой конфигурации, а для каркасных зданий применять фундаменты плитные или из перекрещивающихся монолитных железобетонных лент. Вторым направлением в решении поставленных задач является увеличение гибкости (податливости) сооружений за счет применения гибких или разрезных наземных конструкций, в которых не возникает дополнительных усилий при неравномерных осадках отдельных опор. Следует в некоторых случаях предусматривать устройство приспособлений для выравнивания конструкций сооружений и рихтовки технологического оборудования, а также соблюдать соответствующие требования при прокладке и вводе трубопроводов.

К мероприятиям, позволяющим уменьшить усилия в конструкциях при неравномерных осадках основания, относятся размещение сооружения на площади застройки с учетом особенностей ее инженерно-геологического строения и возможных источников вредного влияния (неравномерная толщина пластов, наличие линз и включений биогенных грунтов и ила, характер их размещения; возможное расструктуривание грунтов при отрывке котлована, подготовке основания и др.); регулирование сроков замоноличивания стыков сборных и сборно-монолитных конструкций; обоснование скорости и последовательности возведения отдельных частей сооружения.

При подготовке оснований в условиях слабых грунтов должны быть обеспечены устойчивость откосов и креплений стенок котлованов, предохранение грунтов от увлажнения и промерзания, защита грунта основания от повреждения механизмами и подтопления подземными водами. Слабые водонасыщенные грунты являются, как правило, сильнопучинистыми (морозоопасными) при промерзании. После промерзания прочность оттаивающих грунтов резко уменьшается и повышается сжимаемость, поэтому в процессе производства работ в зимних условиях грунты стенок и дна котлована должны быть защищены от промерзания.

При использовании слабых грунтов в качестве оснований сооружений необходимо обеспечить также сохранение неизменным напряженного состояния грунтов, возникшего после приложения нагрузок, в течение всего эксплуатационного периода. Изменение напряженного состояния в слабых грунтах может быть вызвано возведением тяжелых сооружений около существующих, выполнением подсыпки территории, понижением уровня подземных вод и другими причинами. Особенно опасно опускание уровня подземных вод ниже слоев заторфованных грунтов и торфов. В образующейся при этом зоне аэрации происходят процессы гниения органических остатков, которые приводят к медленно развивающимся, но значительным по величине осадкам сооружений. В свайных фундаментах осадки будут обусловлены возникновением отрицательного трения. Указанные дополнительные осадки и оседания оснований могут явиться причиной нарушения нормальной эксплуатации зданий и сооружений.