11.Характерные повреждения оснований и фундаментов зданий с анализом причин их возникновения и рассмотрения способов их предотвращения и устранения.

Осадочные повреждения и аварии зданий вызыва­ются, как правило, неблагоприятными геологически­ми и гидрогеологическими условиями площадки, ко­торые не были учтены при строительстве здания или которые изменились в процессе эксплуатации. Эти условия могут быть как общими (зоны просадочных, вечномерзлых заторфованных и других особых видов оснований), так и конкретными условиями площадок (насыпи, бывшие отвалы, слоистые напластования, подземные колодцы, карсты и т.д.) (рис. 17). Непра­вильное выполнение строительных и особенно земляных работ в зоне эксплуатируемого здания может также вызвать осадочные повреждения и аварии зда­ний.

Рис. 17. Основные причины неравномерных осадочных деформаций зданий

а — неравномерная сжимаемость грунтов оснований; б — нахождение здания на призме обрушения;

в — наличие пустот в основаниях; г — расположение части здания на насыпных грунтах

д — жесткие включения под зданиями

Неблагоприятные условия площадки. Аварии и повреждения в конструкциях зданий, вызванные деформациями основания, наиболее часто проявляются в виде трещин в фундаментах и стенах. Деформации бывают следующих видов:

осадки-деформации, происходящие в результате уплотнения грунта под воздействием

I – приработка, проявление дефектов изготовления и возведения,

II – период нормальной эксплуатации, износ обусловлен коррозией и старением материала,

III – ускоренный износ, накопление избыточного износа вплоть до полной потери эксплуатационных качеств.

внешних нагрузок, не сопровождающиеся коренным изменением ел структуры;

просадки-деформации, происходящие из-за уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок и дополнительных факторов, таких, например, как замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек и т. п.; набухания и усадки-деформации, связанные с изменением объема некоторых видов глинистых грунтов, например, морозным пучением; оседания-деформации земной поверхности, вызван­ные разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий и т. п.

Совместная деформация основании и зданий может характеризоваться: абсолютной осадкой оснований отдельного фун­дамента S_i,

средней осадкой основания или здания S_ср;

относительной неравномерностью осадок ΔS/е двух фундаментов, т.е. разность их вертикальных переме­щений, отнесенных к расстоянию между ними; креном фундамента или здания в целом /, т. е. от­ношением разности осадок крайних точек фундамен­та к ширине (или длине); относительным прогибом (выгибом) f/L, т.е. от­ношением стрелы прогиба (выгиба) к длине однознач­но изгибаемого участка здания; кривизной изгибаемого участка или здания в це­лом К; относительным углом закручивания X) горизонтальным перемещением и. Отказ оснований фундаментов как системы, со­стоящей из отдельных элементов, вызывается отка­зом одного или нескольких элементов. Для основа­ний фундаментов наиболее опасны факторы, вызыва­ющие внезапные отказы. Наиболее важные факторы, взаимодействие которых может привести к отказу фундамента, можно выделить в отдельные группы: воздействие окружающей среды (агрессия, виб­рация, морозное пучение, землетрясение, увлажне­ние, набухание грунта и др.); отклонения от СНиПа и ТУ по изготовлению, перевозке конструкций, монтажу, забивке свай, хра­нению, эксплуатации, контролю качества и несущей способности и др.; неправильные исходные данные (неточность расчета, неправильное определение характеристик грунта и др.); функциональные воздействия (расположенные Рядом существующие здания, сваи или фундаменты, ограниченность площадки строительства и др.). Осадочные трещины в конструкциях зданий, как

Рис. 18. Зависимость неравномерности осадок ΔS от средней осадки S

При изгибе стены (в ее плоскости) вследствие неравномерных осадок возникают трещины.

Наклонные трещины в стенах, цоколе, фундаменте с одинаковыми направлением и раскрытием являются действием поперечных сил, а не изгибающий моментов. При изгибе трещины имеют форму параболы (рис. 21), причем при внезапных сильных осадках парабола имеет значительную величину оси по сравнению с хордой. По наклону трещин нетрудно судить, какая часть здания оседает. В табл. 7 приведены предельно-допустимые осадочные деформации полученные во время эксплуатации зданий.

Рис. 22. Характеристики неравномерных осадок зданий а - зависимость относительного прогиба f_QT от размеров стен; б - зависимость максимального угла поворота ф от этажности; 1 - деформации, замеренные в надстроенных зданиях с армо-кирпичными поясами; 2 - по нормам для армированных кирпич­ных стен; 3 - по нормам для неармированных кирпичных стен; 4 - по данным Р. А. Токаря для неармированных кирпичных стен

Для предупреждения осадочных повреждений зданий необходимо тщательное исследование объекта и ряда его основных характеристик.

Наиболее серьезными дефектами фундаментов являются их деформа­ции. Они могут быть местными, распространенными на отдельных участ­ках, и общими по всему периметру здания или его части. В основе дефор­маций лежат не только неравномерные осадки, но и просчеты, допущенные при строительстве и эксплуатации. Возможно некоторое перераспределение нагрузки в связи с включением в работу перегородок, трансформацией кон­структивной схемы перекрытий и т.п. В бутовых и крупноблочных фундаментах могут быть: просадки, вер­тикальные и косые трещины, выщелачивание солей из цементного раство­ра, расслоение кладки и выпадение отдельных камней. В железобетонных фундаментах, кроме того, может быть отслоение или разрушение защитно­го слоя, коррозия бетона и арматуры. Стены подвалов и цокольные панели зданий имеют те же дефекты и ко всему прочему в них могут быть: клиновидное раскрытие стыков, искрив­ление горизонтальных линий стыков, перекосы конструктивных элементов, отклонение от вертикали, увлажнение стен и т.д. Повреждению и разрушению фундаментов способствуют вымывание грунта оснований, насыщение влагой прилегающего к ним грунта, появле­ние в грунтовых водах агрессивных для материала фундаментов веществ, пучение грунтов оснований, состоящих из суглинков и глин. В практике эксплуатации встречаются случаи, когда в осенне-весенний период происходит наполнение подвалов поверхностной и грунтовой водой. Это происходит в результате некачественного устройства вертикальной ги­дроизоляции стен подвалов и фундаментов, а также отсутствия учета в про­цессе проектирования и строительства подъема уровня грунтовых вод. От­вод вод из подвалов должен быть организован таким образом, чтобы при от­качке воды не вымывались из-под фундамента частицы фунта и он не ста­новился бы рыхлым. Как правило, для отвода используют устройство за­крытого дренажа, насосы, иглофильтры. Фундаменты и стены подвалов повреждаются обычно в результате не­достаточной глубины заложения и площади фундамента (недостаточная не­сущая способность); неоднородности несущего и подстилающего слоев ос­нования по длине и ширине здания; некачественной кладки блоков (нет пе­ревязки блоков); замачивания и промораживания основания в процессе строительства и эксплуатации; подтопления подвалов грунтовыми, поверх­ностными или эксплуатационными водами; дополнительных нагрузок на фундамент (при надстройках, неправильном складировании материалов); а также из-за разрушения кладки фундаментов от переувлажнения и действия знакопеременных температур. Большое значение при устройстве монолитных бетонных фундаментов имеет соблюдение температурного режима бетонирования для предотвра­щения замораживания бетона при низких температурах (минимальной су­точной температуры ниже 0°С) и обезвоживания бетонной смеси (при тем­пературе воздуха выше 25°С). Иногда в результате осадки обратно засыпанного грунта образуется трещина между фундаментом и отмосткой, способствующая проникнове­нию влаги к стенам подвалов и фундаментам. Разрушению цокольной части зданий способствует (при неорганизо­ванном водоотводе с кровли) малый вылет карнизной части кровли, из-за чего влага попадает на стены цоколя и происходит их замораживание и от­таивание, разрушающее наружную часть стен. При организованном водоот­воде с кровли важно надежное устройство мест водосброса из труб ливне­вой канализации с тем, чтобы исключить попадание влаги на цоколь.

ПРИЧИНЫ ВОЗНИКНОВЕНИЯ:

• Отсутствует перевязка каменной кладки;

• Недостаточная прочность кладки;

• Перегрузка фундамента в связи с надстройкой

- Действие агрессивной среды в грунте (поднятие УГВ или поступление химических продуктов вследствие их пролива в сооружении);

- Применение в фундаменте на стойкого к агрессивной среде материала

- Морозное пучение вследствие не правильного конструирования и возведения (подтопление фундамента при поврежденной отмостке или поднятии УГВ и др.)

- недостаточная ширина фундамента;

- увеличение нагрузок на фундамент в связи с надстройкой;

- снижение несущей способности основания в связи с его увлажнением

• Просадочные грунты;

• Плывуны;

• Недостаточное уплотнение грунта