- •9.1.1. Основные принципы проектирования
- •9.1.2. Предельные состояния оснований сооружений
- •9.1.3. Основные типы
- •9.1.4. Виды деформаций и смещений сооружений
- •9.2.1. Основные слагаемые осадок фундаментов
- •9.2.2. Неравномерные осадки уплотнения Sупл
- •9.2.3. Неравномерные осадки разуплотнения Sразупл
- •9.2.4. Неравномерные осадки выпирания Sвып
- •9.2.5. Неравномерные осадки расструктуривания Sрасстр
- •9.2.6. Неравномерные осадки в период эксплуатации сооружений Sэкспл
- •9.3.1. Основная постановка расчета
- •9.3.2. Выравнивание ожидаемых неравномерностей осадок
- •9.3.3. Пути уменьшения чувствительности несущих конструкций к неравномерным осадкам
- •9.5.1. Общие положения
- •9.5.4. Климатические факторы
- •9.6.3. Учет внецентренного действия нагрузки
- •10.2.1. Исходные положения
- •10.2.2. Нагрузки, учитываемые при расчете оснований по деформациям
- •10.2.4. Определение размеров подошвы внецентренно нагруженных фундаментов
- •10.3.1. Общие положения
- •10.3.2. Основные расчетные модели оснований
- •11.2.8. Сваи, работающие на выдергивание
- •11.2.9. Сваи, работающие
- •12.3.4. Уплотнение грунта статической нагрузкой
- •12.3.6. Фундаменты в вытрамбованных котлованах
- •13.2.1. Назначение крепления и требования, предъявляемые к нему
- •13.3.2. Искусственное понижение уровня подземных вод
- •13.4.1. Особенности погружения опускных колодцев в грунт
- •13.4.2. Конструкции колодцев
- •13.4.4. Особенности погружения колодцев
- •13.5.2. Глубокие опоры
- •13.5.3. Особенности работы
- •13.6.1. Типы анкерных креплений
- •14.3.3. Конструктивные решения
- •14.4.1. Принципы проектирования
- •14.4.8. Фундаменты в условиях пучинистых грунтов
- •15.2.3. Расчеты фундаментов под машины с вращательным и возвратно-поступательным движением
- •15.3.1. Учет сейсмических сил
- •16.1.2. Разрушение кладки фундамента
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