15.2. Классификация деформаций оснований и сооружений

По вышеизложенным причинам в результате смещения частиц грунта смещаются и части сооружений и их фундаментов. Общая конструкция претерпевает изменение формы, то есть деформации. Если принять начальное (проектное) положение плоскости фундамента за исходное, то в результате ранее указанных факторов эта плоскость будет представлять деформированную поверхность. Ее точки могут перемещаться вверх, вниз и в сторону. Эти перемещения называют соответственно осадкой, подъемом и сдвигом.

Осадки – характеризуются (математически) величиной перпендикуляров, опущенных с начальной горизонтальной плоскости фундамента до пересечения с деформируемой поверхностью. Если эти перпендикуляры равны, то осадки называются равномерными – они не снижают прочности и устойчивости сооружений, но могут быть опасными (накопление грунтовых вод в подвале, нарушение инженерных сетей и др.). Если перпендикуляры не равны, то осадки – неравномерные. Это наиболее опасные осадки. Они приводят к различным деформациям сооружений или его частей (поломка лифта, перенапряжения в несущих конструкциях, трещины и т.д.). Опасность тем больше, чем значительнее разность осадок и чем чувствительнее конструкция.

Подъем – математически характеризуется как и осадка, но имеет противоположный знак.

Сдвиг – математически характеризуется радиусами-векторами перемещения точек фундамента (основания) в горизонтальной плоскости.

В результате осадки, подъема или сдвига могут наступить следующие деформации здания:

а) осадка или подъем всего здания (всех его частей) только в вертикальной плоскости на одинаковую величину (равномерные осадки);

б) перемещение всего здания в горизонтальной плоскости без поворота или с поворотом вокруг вертикальной оси;

в) перекос конструкций (для относительно жестких зданий), измеряемый максимальной разностью неравномерных осадок двух соседних опор, отнесенной к расстоянию между ними;

г) крен (для абсолютно жестких зданий и сооружений) – наклон или поворот основных плоскостей всего сооружения в результате неравномерных осадок без нарушения его цельности и геометрических форм, выражаемые в угловой, линейной или относительной мере (различают крен вертикальных сооружений и крен фундаментов);

д) относительный прогиб (или перегиб) – частное от деления величины стрелы прогиба на длину изогнувшейся части здания или сооружения;

е) кручение здания или сооружения – поворот его параллельных поперечных сечений вокруг продольной оси в разные стороны и на разные углы;

ж) трещины – разрывы в отдельных конструкциях сооружений, возникающие в результате неравномерных осадок и дополнительных напряжений.

Таким образом, осадка, подъем и сдвиг являются источниками всех деформаций. Зная их, можно определять и прогнозировать возможные деформации, а следовательно и предотвращать их. Поэтому важно знать методы этих видов перемещений точек сооружений.

15.3. Методы и точность измерений осадок и деформаций

Наряду с определением величин осадок и деформаций проводят физико-механические наблюдения (свойства грунтов, измерение напряжений и температуры фундамента, колебаний уровня грунтовых вод и т.д.). Геодезические и другие измерения должны быть тесно связаны для выявления причин и закономерностей осадок и деформаций.

Негеодезические измерения дают величину относительной осадки или деформации, приборы устанавливаются на сооружении и перемещаются вместе с ним (отвесы, клинометры, щелемеры, микрокренометры, и др.).

Геодезические измерения позволяют определить и относительную, и абсолютную величину вертикальных и горизонтальных перемещений сооружений по отношению к неподвижным знакам, устанавливаемым на некотором расстоянии от сооружения.

Существует несколько геодезических методов измерений перемещений точек:

а) геометрическое нивелирование 1, 2, 3 классов – измерение вертикальных смещений точек;

б) гидростатическое нивелирование – вертикальное смещение труднодоступных точек, расположенных приблизительно на одной высоте;

в) тригонометрическое нивелирование – измерение вертикальных смещений отдаленных и труднодоступных точек;

г) угловые засечки – измерение смещений точек в горизонтальной плоскости;

д) фотограмметрические методы – определение смещений точек в вертикальной и горизонтальной плоскости путем измерения на стереоприборах фотоснимков осадочных марок на сооружении.

Геодезические осадочные знаки делают специальной формы и располагают их вне зоны влияния осадок и деформаций и с учетом специальных требований. Приборы для измерений необходимо выбирать с учетом требуемой точности (современные приборы позволяют определять осадки с точностью до 0,01 мм).

Точность работ определяется чувствительностью конструкции к осадкам, скоростью осадок, значимостью сооружения. Точность определения осадок

±1 мм является достаточной, так как расчет конструкций производится с точностью до миллиметра.