8)Виды деформаций оснований и сооружений. Уменьшение чувствительности конструкции к неравномерным осадкам.

В зависимости от характера развития неравномерных осадок и от жесткости сооружения возникают деформации и перемещения сооружений следующих простейших видов: про­гиб, выгиб, перекос, крен, скручивание, горизонтальные пере­мещения фундаментов.

Прогиб и выгиб связаны с искривлением сооружения. Такие деформации могут возникать в зданиях и сооружениях, не обладающих очень большой жесткостью. Иногда на одних участках возникает прогиб, на других — вы­гиб. При прогибе наиболее опасная зона растяжения находится в нижней части, сооружения, при выгибе — в верхней.

Растягивающие усилия, появляющиеся в конструкциях, за­висят от неравномерной податливости основания и от жестко­сти сооружения. Чем большей жесткостью обладает сооруже­ние, тем большие усилия при тех же грунтовых условиях п являются в конструкциях и тем меньше величина прогиба или выгиба.

Перекос (рис. 9.1,в, г) возникает в конструкциях, когда резкая неравномерность осадок проявляется на участке неболь­шой протяженности при сохранении относительно вертикального положения конструкции.

Крен сооружения (рис. 9.1,5) — поворот по отношению к горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести площади подошвы фундамента — возможен, если основание сооруже­ния загружено несимметрично или имеет несимметричное на­пластование грунтов относительно вертикальной оси сооружения. Наибольшую опасность представляет крен высоких сооружений (дымовых труб, высоких зданий, имеющих лифты, и др.). В этом случае он приводит к развитию дополнительного момента, который, в свою очередь, способствует увеличению крена и потере устойчивости сооружений на опрокидывание.

Колонны и стены, жестко не связанные с другими конструкциями, также могут получать крен вследствие неравномерной осадки (рис. 9.1, е). Если перемещение их верхней части в го­ризонтальном направлении исключено, то при развитии неравномерной осадки под отдельным фундаментом в несущих кон­струкциях (колоннах, перекрытиях и др.) возникают дополни­тельные усилия, которые должны определяться при оценке со­вместной работы конструкций с основанием.

Скручивание возникает при неодинаковом крене сооружения по его длине, особенно при развитии крена в двух сечениях сооружения в разные стороны (рис. 9.1, ж). При этом виде деформаций дополнительные усилия развиваются не только в элементах стен, но и в конструкциях перекрытий, которые могут изгибаться в горизонтальном направлении-

Горизонтальные перемещения фундаментов возможны, если опирающиеся на них конструкции передают значительные горизонтальные усилия (например, распорные конструкции, подпорные стенки). Такие перемещения могут наблюдаться также при горизонтальной подвижке массива грунтов в случае оползней откосов и подработке территории.

Пути уменьшения чувствительности несущих конструкций к неравномерным осадкам

По чувствительности сооружений и неравномерным осадкам их можно разделить на 3 вида:1. Абсолютно гибкие сооружения (во всех точках следует за деформацией грунтов основания).2. Абсолютно жёсткие (дымовые трубы, доменные печи, элеваторы, силосы, резервуары и т.д.)3. Сооружения с конечной жесткостью (для обычных сооружений)

Меры по уменьшению чувствительности зданий к неравномерным осадкам

1. Стремятся сделать сооружение максимально гибким.

Для того чтобы сделать сооружение как можно более гибким не нарушая его целостности, устраивают разрезные конструкции. Например, при возведении моста на слабых грунтах устраивают разрезные пролеты. На скальном основании возможно устройство неразрезных конструкций. В здании это делается путем деления его на осадочные швы (см. схему на рисунке).

Схема конструктивного решения для здания по устройству осадочных швов.

Шов – это законная трещина, а возникновение трещин способствует перераспределению напряжений. Раскрытие трещины (шва) нужно для того, чтобы при неравномерной осадке не произошло его закрытие. Поэтому и швам должно предъявляться особое значение.

При проектировании осадочного шва необходимо учитывать расположение санитарно-технического оборудования. Осадочный шов не должен пересекать внутренние инженерные сети во избежание их разрушений.

Осадочные швы устраиваются:

В местах изменения конфигурации здания в плане.

В местах изменения этажности.

Особое внимание необходимо уделять проектированию высотных зданий с пристройками.

Схема примыкания двухэтажной части здания к многоэтажной.

При развитии осадки здания осадочный шов закрылся, и появились горизонтальные усилия в перекрытиях пристроек, в результате возникли трещины в несущих и ограждающих конструкциях двух этажных зданиях и уклон в дисках перекрытий с i » 0,02. Комплекс зданий был подвержен реконструкции. Причины подобных деформаций - влияние загруженных соседних площадей. В таких случаях необходимо устройство разделительного шпунта.

Принципиальная схема устройства разделительной шпунтовой стенки в месте осадочного шва показана на приведённой схеме (см. рисунок).

Схема необходимости устройства разделительного шпунтового ограждения для снятия взаимного влияния двух частей здания.

2. Устройство зданий на консолях.

Использование консольного примыкания зданий позволяет либо отказаться от устройства осадочного шва (левая схема на нижнем рисунке), либо отодвинуть здания друг от друга и тогда убрать эффект взаимного влияния фундаментных конструкций (правая схема на нижнем рисунке).

Схема конструктивного решения примыкания малоэтажной части здания к многоэтажной.

3. Увеличение жёсткости здания.

Для повышения жёсткости здания выполняют железобетонные (ж/б) пояса, располагая их в уровне междуэтажных перекрытий.

Схема конструктивного решения для здания по увеличению жёсткости с использованием железобетонных (ж/б) поясов.

Если предполагается деформация здания в виде прогиба, то ж/б пояса целесообразно устанавливать в уровне первого этажа (1) для восприятия возникающих растягивающих усилий.

Если предполагается деформация здания в виде выгиба, то ж/б пояса целесообразно устанавливать в уровне верхнего этажа (2) для восприятия возникающих растягивающих усилий.

Часто делают ж/б пояса в плоскости нескольких перекрытий (3). Это необходимо в период постройки здания, когда ж/б пояса могут включаться в работу по мере возникновения осадок (ставят их примерно через два этажа).

4. Увеличение прочности зданий с сохранением жёсткости.

Для увеличения прочности зданий – их делают с поперечными несущими стенами (требование к конструктивным особенностям).

Схема конструктивного решения по увеличению прочности здания, устройством поперечных несущих стен.

Для выравнивания неравномерной осадки устраивают сплошные ж/б фундаменты в виде плит.