Здания длястроительства в районах с особыми условиями
ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Здания, возводимые на просадочных грунтах.
2. Здания, возводимые на подрабатываемых территориях.
1. Здания, возводимые на просадочных грунтах.
Промышленные здания и сооружения нередко приходится возводить на просадочных грунтах.
В отличие от обычных, просадочные грунты, находятся в напряженном состоянии от действия внешней нагрузки и собственной массы, при замачивании дают просадку.
К просадочным грунтам относятся лёссы, лёссовидные суглинки, супеси, покровные суглинки и некоторые другие.
Причинами повышения влажности просадочных грунтов могут быть: замачивание их сверху из внешних источников или снизу при подъеме уровня грунтовых вод, а также постепенное накопление влаги в грунте вследствие инфильтрации поверхностных вод и экранирования поверхности. При определении просадок грунтов и их неравномерности учитывают:
- инженерно-геологический состав площадки строительства;
- физико-механические характеристики грунтов основания и их неоднородность;
- размеры, глубину заложения и взаимное расположение фундаментов;
- нагрузки на фундаменты и прилегающие площадки;
- конструктивные особенности сооружения (наличие подвалов, тоннелей и т.п.);
- характер планировки территории (наличие выемок, срезок или насыпей);
- возможные виды, размеры и места расположения источников замачивания грунтов.
Грунтовые условия площадок, сложенных просадочными грунтами, в зависимости от возможной просадки грунтов под воздействием собственной массы подразделяют на два типа: I-й тип просадочности; II-й тип просадочности.
I-й тип просадочности – грунтовые условия, в которых возможна в основном просадка грунтов от внешней нагрузки, а просадка грунтов от собственной массы отсутствует или не превышает 5 см.
II-й тип просадочности – грунтовые условия, в которых помимо просадки грунтов от внешней нагрузки возможна их просадка от собственной массы и ее размер превышает 5 см.
Просадочные грунты с их большими и неравномерными деформациями могут повредить или разрушить конструкции здания, если не будут предусмотрены специальные меры.
Строительные мероприятия – устройство искусственных оснований – достигается: уплотнением грунтов (трамбование тяжелыми трамбовками, устройство грунтовых свай, вытрамбование котлованов под фундаменты, предварительное замачивание грунтов; глубинное гидровиброуплотнение, использование вибрационных машин, катков); полной или частичной заменой в основании грунтов с неудовлетворительными характеристиками свайными подушками из песка, гравия, щебня и т.п. Строительные мероприятия предусматривают преобразование свойств грунтов основания, исключающие или снижающие до допустимых пределов просадки оснований или уменьшающие их влияние на эксплуатационную пригодность сооружения.
Более подробно строительные мероприятия рассматриваются в курсе «Основания и фундаменты».
Водозащитные мероприятия – предусматривают при разработке генеральных планов, планировке территории предприятия, устройстве оснований под полы, размещении трубопроводов.
Планировка застраиваемой территории проводится в данном случае с целью обеспечить быстрый и беспрепятственный сток атмосферных вод.
Чтобы предотвратить инфильтрацию в просадочный грунт поверхностных вод, следует до минимума сократить срезку верхнего слоя грунта. Для планировочных насыпей (включая основание под полы), засыпки пазух котлованов непригодны: песок, строительный мусор и другие дренирующие материалы. Вокруг зданий устраивают водонепроницаемую отмостку шириной 1-1,5 м с уклоном около 3 %, а по ее периметру – водоотводящий кювет (рис. 9.1 а).
В качестве основания под полы в цехах с мокрым технологическим процессом, возводимых на просадочных грунтах II типа, предусматривают водонепроницаемый экран толщиной не мене 1 м уплотнением грунта тяжелыми трамбовками или устройством грунтовой подушки.
Конструктивные мероприятия – предусматривают с целью обеспечить прочность, устойчивость и эксплуатационную надежность здания при возможных просадках от замачивания грунтов основания. Необходимо также создавать условия для быстрого восстановления проектного положения отдельных конструктивных элементов здания.
Рис. 9.1 Конструктивные элементы зданий, возводимых на просадочных грунтах: а – отмостка с кюветом; б – фундамент с консолями в пределах башмака; в – крепление подкрановых балок на консолях; г – крепление кранового рельса; 1 – жирный цементный раствор; 2 – литой асфальт (20-30мм); 3 – мощение булыжником с заливкой швов битумом; 4 – взрыхленный и утрамбованный глинистый грунт; 5 – щебеночная подготовка (100-120 мм), пропитанная горячим битумом; 6 – консоль для подъема колонны домкратом; 7 – подкрановая консоль; 8 – стальная шпала; 9 – скоба болта.
Основными конструктивными мероприятиями являются следующие:
- применение конструктивной схемы, малочувствительной к неравномерным осадкам;
- разрезка здания на блоки осадочными швами;
- устройство стыков, равнопрочных с соединяемыми элементами на воздействие неравномерной просадки основания;
- усиление отдельных конструкций дополнительным армированием;
- устройство армированных поясов по капитальным стенам, непрерывных в пределах каждого осадочного блока;
- увеличение площадей опирания в местах сопряжения конструктивных элементов;
- приспособление конструкций к быстрому восстановлению их просадки.
Малочувствительные к неравномерным осадкам конструкции подразделяются на два вида – жесткие и податливые.
Жесткие конструкции – обладают большой прочностью, исключают взаимные применения отдельных элементов и оседают как одно пространственное целое. В зданиях и сооружениях с такими конструкциями необходимо ограничивать возможные просадки и их неравномерность.
В податливых конструкциях элементы связаны с собой шарнирно, поэтому их взаимное перемещение вследствие неравномерной просадки основания практически не отражается на устойчивости здания в целом. Для зданий с такими конструкциями учитывают возможность отклонения колонн и стен от вертикали при просадке основания. С этой целью в проектах предусматривают не только шарнирные связи ферм (балок) и других элементов с колоннами, но и мероприятия по быстрому восстановлению нормальных условий эксплуатации в зданиях.
Для уменьшения длины изгибаемых участков при неравномерной просадке здания, его разрезают осадочными швами, которые совмещают с температурными.
В необходимых случаях по капитальным стенам устраивают железобетонные пояса, размещая их на уровне оконных перемычек в одноэтажных зданиях и на уровне междуэтажных перекрытий в многоэтажных. Кроме того, во всех типах зданий предусматривают армирование пояса в пределах подошв фундаментов. Количество поясов и их сечение определяют расчетом; во всех случаях их должно быть не менее двух.
Под несущие стены зданий устраивают монолитные или сборно-монолитные ленточные фундаменты. В каркасных зданиях фундаменты аналогичны зданиям, возводимым на обычных грунтах. При нежестких (податливых) несущих конструкциях фундаменты под отдельно стоящие колонны устраивают с консолями или отдельными площадками, предназначенными для подъема домкратами просевших колонн (рис. 9.1 б).
Подкрановые балки в зданих на просадочных грунтах следует применять разрезные металлические. Их опирают и крепят, как правило, на консолях (рис. 9.1 в). Такое крепление позволяет производить рихтовку подкрановых путей наименее трудоемким способом – путем изменения положения крановых консолей.
Крепление рельсов к подкрановым балкам должно быть подвижным и иметь конструкцию, допускающую выравнивание пути в вертикальном направлении подъемом рельсов не менее чем на 100 мм и в поперечном – не менее 50 мм. Один из способов крепления рельсов показан на рисунке 15.1 г. Рельс укладывается на стальные шпалы и крепится к балке лапками; между шпалами и балкой можно предусматривать прокладки.
В зданиях и сооружениях податливой конструкции необходимо предусмотреть мероприятия, исключающие возможность выпадения отдельных участков кровельного покрытия при неравномерной просадке. Для чего ограждающие элементы покрытия укладывают внахлестку или применяют элементы многопролетного типа (асбестоцементные, стальные и алюминиевые волнистые листы, стальной ребристый профилированный настил и др.).