Цель и необходимость определения перемещений фундаментов
Целью расчета оснований по деформациям является ограничение абсолютных и относительных перемещений фундаментов, а также надфундаментных конструкций такими пределами, при которых гарантируется нормальная эксплуатация сооружения и не снижается его долговечность вследствие появления недопустимых осадок, подъемов, кренов, прогибов.
Расчет оснований по деформациям производится исходя из условия
s ≤ su,
где s совместная деформация основания и сооружения, определяемая расчетом; su предельное значение совместной деформации основания и сооружения. Деформации оснований подразделяются на:
осадки деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием внешних нагрузок и не сопровождающиеся коренным изменением его структуры;
просадки деформации, происходящие в результате уплотнения и сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов (замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замершем грунте и др.);
подъемы и осадки, связанные с изменением объема некоторых грунтов при изменении их влажности или воздействии на них химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта);
оседания деформации земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, понижением уровня грунтовых вод, проявлением карста;
горизонтальные перемещения деформации, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных конструкций, подпорные стены) или со значительными вертикальными перемещениями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса.
Наиболее опасны для конструкций зданий и сооружений неравномерные деформации основания, которые вызывают дополнительные усилия в конструкциях. При этом чем больше деформация, тем больше могут быть усилия, которые при определенной их величине приводят к возникновению трещин в конструкциях.
Основными причинами возникновения неравномерных деформаций являются:
неравномерная сжимаемость грунтов из-за их неоднородности, выклинивания и непараллельности залегания отдельных слоев (рис. 5.1);
Рис. 5.1. Выклинивание разных по сжимаемости пластов грунта под сооружением
неодинаковая нагрузка на фундаменты, вынуждающая предусматривать различные размеры их подошвы, а это при одной и той же интенсивности давления на основание вызывает неравномерные осадки уплотнения;
неравномерное увлажнение просадочных и набухающих грунтов, приводящее к различным деформациям (просадки или подъема фундаментов);
неодновременное загружение фундаментов в процессе строительства и эксплуатации зданий, особенно при строительстве зданий вблизи существующих;
неравномерное распределение нагрузок на полы производственных зданий, а также наличие различающейся пригрузки вблизи здания или сооружения.
Расчет оснований по деформациям производится из условия совместной работы сооружения и основания. При этом совместная деформация оценивается следующими расчетными показателями, величины которых не должны превышать их нормируемых значений:
абсолютной осадкой основания отдельного фундамента s;
средней осадкой основания сооружения
;относительной неравномерностью осадок двух фундаментов Δs/L;
креном фундамента или сооружения в целом i;
относительными прогибом или выгибом f/L отношением стрелы прогиба или выгиба к длине однозначно изгибаемого участка сооружения;
кривизной изгибаемого участка сооружения 1/R;
относительным углом закручивания сооружения
горизонтальным перемещением фундамента u.
Средняя осадка определяется по формуле
где si абсолютная осадка i-го фундамента с площадью подошвы Ai.