9.3.3. Пути уменьшения чувствительности несущих конструкций к неравномерным осадкам

Как сказано выше, в большинстве случаев развитие не­равномерных осадок неизбежно. Они, в частности, зависят от осадок расструктуривания. Меры же по сохранению природной структуры грунтов в основании иногда приводят к очень доро­гим решениям. В ряде случаев целесообразнее уменьшать чув­ствительность конструкций к развитию неравномерных осадок. Ранее было отмечено, что абсолютно гибкие сооружения не чувствительны даже к значительным неравномерностям осадок, так как их искривление не приводит к развитию в них допол-

208

нительных усилий. В связи с этим иногда стремятся сделать со­оружения максимально гибкими, применяя разрезные конструк­ции перекрытий, покрытий, эстакад и т. п. В таких конструк­циях не возникает дополнительных усилий при неравномерных осадках отдельных опор. Однако неравномерные осадки не должны приводить к нарушению водостоков и трубопроводов.

В одноэтажных зданиях слабым местом являются стены, ко­торые обладают некоторой жесткостью. При неравномерной осадке по длине фундамента стены искривляются, что может вызвать появление в них трещин. Для исключения этого целе­сообразно, например, делать кладку кирпичных стен на мед­ленно твердеющем известковом растворе, который способен развивать деформации ползучести.

Уменьшения чувствительности к неравномерным осадкам кладки стен зданий достигают устройством вертикальных оса­дочных швов, которыми стена разрезается на части, способные противостоять местным неравномерностям осадок. Однако увле­каться устройством осадочных швов не следует, так как, во-первых, осадочный шов — предусмотренная проектом трещина в стене — при некачественном исполнении может продуваться, во-вторых, в зоне швов усложняется прокладка трубопроводов, поскольку их нельзя жестко крепить с обеих сторон осадоч­ного шва, в-третьих, разрезка стен здания осадочными швами приводит к необходимости разрезки перекрытий и других конструкций, что снижает пространственную жесткость зда­ния.

Неравномерные осадки иногда приводят к развитию крена. При продольном крене отдельных частей сооружения осадоч­ные швы могут закрываться либо раскрываться. В первом слу­чае происходит навал одной части стены на другую. Возникаю­щая при этом горизонтальная реакция способна привести к разрушению кладки, поскольку осадочный шов не сможет в полной мере обеспечить самостоятельность осадок отдельных участков стены.

Для обеспечения самостоятельно­сти осадок отдельных частей здания необходимо делать осадочные швы с надлежащими зазорами (рис. 9.10). Размер зазора следует назначать с учетом ожидаемых неравномерностей осадок здания как в продольном, так и в поперечном направлении. Упругая

Рис. 9.10. Осадочный шов

1 — упругий непродуваемый материал; 2 — примы­кающие участки стены; а — размер зазора (по расчету)

209

прокладка должна обеспечивать непродуваемость шва даже при увеличении ширины раскрытия его в 2 раза.

Таким образом, первым на­правлением уменьшения чувстви­тельности сооружений к возмож­ным неравномерностям осадок является увеличение гибкости надземных несущих конструкций. Вторым направлением — уве­личение прочности конструкций, обладающих жесткостью, что­бы они могли перераспределить давление по подошве фунда­ментов и тем самым уменьшить ожидаемые неравномерности осадки.

Абсолютно жесткие сооружения с повышенной прочностью конструкций способны выравнивать осадки благодаря умень­шению давления по подошве фундаментов в местах, где ос­нование испытывает большие деформации, и передаче этого давления на участки, где де­формации меньше. Под края­ми и особенно под углами жестких фундаментов происхо­дит концентрация давления (см. рис. 6.10, б). Аналогичная картина наблюдается и под жестким сооружением.

Рассматривая распределение давления от жесткого со­оружения и распределение реактивных сил основания (рис. 9.11), можно отметить их неуравновешенность в от­дельных точках подошвы фун­дамента. Рассчитывая соору-

210

жение как балку или плиту на упругом основании, можно найти дополнительные усилия, возникающие в несущих конструкциях сооружения.

Аналогичная картина наблюдается и у сооружений с конеч- ной жесткостью. Однако чем меньше жесткость сооружений, тем в меньшей степени они способны уменьшить неравномерно- сти осадки и тем меньшие дополнительные усилия будут возни­кать в их конструкциях. Поскольку кладка стен, как правило, хорошо сопротивляется сжатию и плохо растяжению, при из­гибе в ней образуются трещины. Для исключения таких дефор­маций в свое время Б. Д. Васильев предложил устраивать в стенах зданий железобетонные пояса. Позднее в утолщенный шов стали укладывать арматуру. Этот прием позволяет суще­ственно уменьшить чувствительность стен и зданий в целом к неравномерным осадкам. В Ленинграде успешно эксплуати­руется много зданий высотой 5...12 этажей с армированными кирпичными стенами, хотя осадка этих зданий достигала 60 см и более.

Армирование фундаментов кладки стен показано на рис. 9.12. Если местоположение по длине здания участков осно­вания с большей податливостью неизвестно, пояса армирова- ния размещают в фундаменте, по обрезу фундамента (2) и на урове перекрытий в каждом этаже (1) или через этаж. Верх­ний пояс зажимают кладкой верхнего этажа, иначе он не рабо­тает. В каждом поясе обычно укладывают арматуру с пло­щадью сечения 5... 10 см². Пояса делают непрерывными вдоль всех наружных и внутренних стен.

9.4. Комплексная взаимозависимость факторов, подлежащих учету при проектировании фундаментов

В соответствии со сказанным выше конструкции coopy- жений зависят также от ожидаемых неравномерностей осадок, способа производства работ по устройству фундаментов, и на­оборот, в зависимости от чувствительности конструкций соору­жения приходится проектировать фундаменты и способы их устройства. К сожалению, часто в проектах ограничиваются указанием необходимости сохранения природной структуры грунтов в основании, даже в тех случаях, когда это выполнить невозможно вследствие значительной разгрузки основания при отрывке относительно глубоких котлованов и неизбежном воз­действии метеорологических факторов и подземных вод.

Поэтому при проектировании фундаментов иногда должен решаться вопрос о способах их устройства, которые гаранти­руют требуемую сохранность структуры грунтов основания.

211

Однако при возведении малочувствительных к неравномерным осадкам сооружений нет необходимости прибегать к проведем нию дорогостоящих мероприятий, поскольку даже сильное на­рушение природной структуры грунтов в основании не отра­зится на их благополучном существовании.

Таким образом, при проектировании надо считаться не толь­ко с указанными выше инженерно-геологическими условиями и характером возводимого сооружения (его чувствительностью к неравномерным осадкам), но и со способами производства работ, направленными на сохранение природной структуры грунтов в основании.

Коротко это можно сформулировать так: при проектирова­нии и устройстве фундаментов необходимо комплексно рассмат­ривать три фактора: что строится (насколько чувствительны конструкции к неравномерным осадкам), на чем возводится со­оружение (каковы инженерно-геологические условия строитель­ной площадки) и как строится (какие меры принимаются для сохранения природной структуры грунтов основания). В неко- торых случаях приходится дополнительно учитывать возмож­ность развития осадок во время эксплуатации сооружения (на­пример, при возведении зданий на подрабатываемых террито­риях и т. п.).

Если при проектировании и строительстве фундаментов не учитываются одновременно три указанных фактора (или комп­лексность задачи), возможно развитие чрезмерных неравномер-мостей осадок, иногда даже неосуществимо производство раз­работанного проекта.

Проектирование и строительство фундаментов без комплекс­ного решения задачи недопустимо. Однако учет трех исходных факторов при изложении отдельных разделов курса очень усложнил бы усвоение материала. По этой причине в после­дующих главах вопросы проектирования и вопросы устройства фундаментов рассматриваются в большинстве случаев раздель­но (без учета комплексности задачи). Лишь иногда обращается внимание на взаимозависимость некоторых факторов. Только в п. 17 после рассмотрения различных методов проектирования и устройства фундаментов выбор наиболее рациональных ре­шений изложен с учетом комплексного подхода к проектирова­нию фундаментов.

9.5. Выбор типа и глубины

заложения подошвы фундаментов