Ф.6.7. Влияет ли жесткость здания или сооружения на неравномерность осадок?

Наблюдения за деформациями зданий и сооружений показывают, что для конструкций зданий наиболее опасным является неравномерность осадок их фундаментов. Поэтому в нормах [1] вводится ограничение не только на величину средней предельной осадки s_u, но и на относительную разность осадок ( s/L).

Большинство зданий и сооружений чувствительно к возникновению неравномерных осадок. Однако, повышая жесткость здания, можно снизить или полностью устранить неравномерность осадок. Примером зданий абсолютной жесткости, имеющих равномерную осадку, являются элеваторы, дымовые трубы, градирни, здания АЭС и ТЭЦ. Эти сооружения обладают способностью выравнивать осадки за счет перераспределения давления под подошвой фундамента.

Однако многие здания и сооружения выполняют конструктивно не из монолитного железобетона, а из кирпича и сборных железобетонных элементов. Поэтому жесткость таких зданий значительно меньше и они не могут погасить неравномерности деформаций. Согласно принятой классификации, подобные здания относятся к категории сооружений практической жесткости.

Ф.6.8. Какие виды деформации и смещения сооружений вы знаете?

В зависимости от характера развития неравномерных осадок основания и жесткости сооружения различают следующие формы деформаций сооружений: крен, прогиб, выгиб, перекос и кручение (рис.Ф.6.8.).

Рис.Ф.6.8. Проявление различных видов деформаций: а - прогиб; б - перекос; в, г, д - крен; е - прогиб и выгиб; ж - выгиб

Крен(см.рис.Ф.6.8,в,г,д)  поворот относительно горизонтальной оси. Крен возникает при неравномерной загрузке основания или при наличии в основании несимметричного напластования грунтов. Крен всего сооружения с фундаментами в виде сплошных железобетонных плит определяется как разность осадок его противоположных сторон, отнесенная к расстоянию между ними:

Предельная величина крена ограничена требованиями СНиП [1]. Наибольшую опасность крен представляет для высоких сооружений (элеваторы, дымовые трубы, антенны и др.).

При действии внецентренной нагрузки может возникнуть крен фундамента, который определяется из выражения

где E и  ₀ соответственно модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта основания (при неоднородном основании значения E и  ₀принимаются средними в пределах сжимаемой толщи); k_e  коэффициент, зависящий от формы фундамента; N  вертикальная составляющая равнодействующей всех нагрузок на фундамент на уровне его подошвы; e  эксцентриситет;a  диаметр круглого или сторона прямоугольного фундамента, в направлении которой действует момент; для фундаментов с подошвой в форме правильного прямоугольника (здесь A  площадь многоугольника); k_m  коэффициент, учитываемый при расчете крена фундамента по схеме линейно-деформируемого слоя при a  10 м и E  10 МПа.

Прогиб и выгиб(рис.Ф.5.2,е) вызваны искривлением сооружения по его длине. При прогибе наибольшие разрушения происходят в нижней части сооружения, а при выгибе  в верхней.

Перекос возникает в конструкциях, когда резкая неравномерность осадки развивается на коротком участке сооружения при сохранении вертикального положения конструкций.

Кручение сооружения возникает при различном его крене в двух параллельных сечениях.