Какие виды деформаций испытывают фундаменты зданий

Виды деформаций фундаментов и оснований

Виды деформаций фундаментов и оснований — это:

1. перекос — разность осадок двух соседних фундаментов, отнесенная к расстоянию между ними (характерен для зданий каркасной системы);
2. крен — разность осадок двух крайних точек фундамента, отнесенная к расстоянию между этими точками; характерен для абсолютно жестких сооружений компактной формы в плане;
3. относительный прогиб или перегиб фундамента — отношение стрелы прогиба к длине изогнувшейся части здания или сооружения.
4. закручивание — вращение фундамента вокруг своей оси.
5. сдвиг — горизонтальное смещение от сейсмических и других нагрузок.

Вертикальные деформации оснований зданий и сооружений подразделяются на два вида:

1. осадки — деформации уплотнения грунта под нагрузкой, не сопровождающиеся коренным изменением сложения грунта;
   1. абсолютная осадка отдельного фундамента;
   2. средняя осадка здания или сооружения, определяемая по абсолютным осадкам не менее чем трех его отдельных фундаментов или трех участков общего фундамента;
   3. дополнительная осадка от увлажнения грунтов оснований дождевыми и талыми водами, снижение их несущей способности, отсутствии планировки прилегающей территории, неисправности отмосток, промерзании основания при недостаточной глубине заложения фундаментов, наличии под фундаментами старых, небрежно засыпанных выработок, оползневых и карстовых явлений, увеличении давления на грунт при дополнительной нагрузке фундаментов (установка более тяжелого оборудования, надстройка зданий и т.д.), динамических воздействий ударного или вибрирующего оборудования на фундаменты и основания при водонасыщенных песчаных грунтах, неисправности сетей водопровода, канализации, теплофикации, утечки из них воды и, как следствие, чрезмерное увлажнение или размыв грунта оснований, утечки под фундаменты агрессивных производственных сточных вод из неисправных сетей канализации и других факторов.
2. просадки — деформации провального характера, вызываемые коренным изменением сложения грунта (уплотнением лёссовидных грунтов при их замачивании, уплотнением песчаных грунтов рыхлого сложения при динамических воздействиях, выпиранием грунта из-под подошвы фундамента, оттаиванием мерзлых грунтов и т.д.).

Теории расчётов осадок фундаментов

Для вычисления расчётных осадок фундаментов зданий и сооружений выбирают расчётную схему основания исходя из характера напластования грунтов, конструктивных особенностей сооружения и размеров фундамента. Существует более двухсот методов (теорий) расчёта деформаций оснований, все они имеют свои достоинства и недостатки, как правило, вот некоторые из них:

1. метод линейно деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи H_с;
2. метод линейно деформируемого слоя конечной толщины (Егорова К.Е.), применяется в следующих случаях:
   1. если в пределах сжимаемой толщины Hс, определенной как для линейно деформируемого полупространства, залегает слой грунта с модулем деформации Е₁ ≥ 100 МПа и толщиной h₁ ≥ H_с (1 — (Е₂/Е₁)^1/3), где Е₂ – модуль деформации подстилающего слоя грунта с модулем Е₁ (пп. 7, 8 [4]);
   2. ширина (диаметр) фундамента b ≥ 10 м и модуль деформации грунтов основания Е₁ ≥ 10 МПа.

Примечание. По схеме линейно деформируемого пространства осадка фундамента может быть определена и методом эквивалентного слоя по Цытовичу

1. метод эквивалентного слоя грунта (Цытовича Н.А.)
2. метод послойного суммирования — точность прогноза осадок понижается с увеличением площади фундаментов и глубины отрываемого котлована

Источник

Виды деформаций фундаментов

Основа любого здания — фундамент. Ошибки в проекте, природные факторы или недобросовестность подрядчиков часто приводят к его деформации, последствия которой исправить сложно, а иногда и невозможно. Процесс восстановления требует серьезных материальных вложений и профессиональных знаний.

Какими бывают деформации фундаментов

В зависимости от процессов, протекающих внутри — в самом фундаменте и снаружи — в почве, выделяют следующие типы деформаций:

Перекос. Может возникнуть, как результат неравномерных осадок, двух соседних фундаментов. Характерен для зданий каркасной системы.

Крен может произойти с высотным зданием при его высокой изгибной жёсткости. Возникает такая деформация вследствие неравномерного проседания почвы и характеризуется разными её уровнями в крайних точках основания здания. Если величина крена растёт, то это грозит полным разрушением строения.

Прогиб. Такая деформация фундамента возникает в домах, которые не обладают высокой жёсткостью. Чем выше жёсткость, тем меньше значение прогиба. Характерными признаками таких изменений в фундаменте являются трещины, которые похожи на перевёрнутую букву Y.

Осадка – это вид деформации, характеризующийся вертикальным смещением грунта под подошвой фундамента, происходящий при уплотнении грунта. Такая проблема может произойти в результате увеличения нагрузки самим зданием либо рядом стоящими сооружениями. Структура грунта при этом не изменяется.

Просадка. По своей сути — это та же осадка, но с изменением структуры грунта под действием дополнительных факторов, например, грунтовых вод. Характеризуют просадку вертикальные трещины, которые кверху расширяются. Их начало указывает на место изгиба. Такое нарушение основания строения вызвано, обычно, естественными процессами, происходящими в грунте.

Признаки, указывающие на изменения в фундаменте

Если вами замечены следующие изменения в здании, то это является поводом для вызова специалиста, который сможет провести оценку состояния фундамента и степень необходимости проведения ремонтных работ.

• Появились сложности при открывании и закрывании окон и дверей;
• Образуются трещины на стенах;
• Подтопление подвальных помещений;
• Изменения в лестницах и стенах, видимые глазом.

Причины, провоцирующие деформацию фундамента

Среди причин, которые могут привести к разрушению фундамента, можно выделить основные:

• Изменение конструкции самого строения. Например, постройка дополнительного этажа. Результатом такой модернизации может стать осадка;
• Проведение строительства рядом с исследуемым зданием других сооружений. Следствием различной нагрузки на грунт может стать крен или перекос здания;
• Несоответствующая подготовка почвы под новый фундамент;
• Некачественный состав цемента, который может стать причиной прогиба готового основания;
• Отсутствие слоя гидроизоляции или её неправильный монтаж;
• Неверно выбраны материалы либо их низкое качество;
• Ошибки в проекте или неверный расчёт глубины фундамента. Несоблюдение правил его возведения;

Но, несмотря на множество причин, провоцирующих деформации, на первом месте стоит вода.

• Влага за счёт пористой структуры цемента, находит себе дорогу внутрь фундамента, где планомерно ведёт свою разрушающую деятельность. Превращаясь в лёд в холодное время года, она расширяет поры цемента;
• Грунтовые воды могут изменять свой уровень или увеличивать объём. Это приводит к изменениям состава почвы, что провоцирует просадку строений.

В зависимости от причин, вызывающих разрушение фундамента можно судить о том, можно ли устранить последствия самостоятельно либо придётся вызывать специалистов. Кроме того, некоторые деформации не подлежат восстановлению совсем.

Источник

Фундамент на грунтовом основании

Тел: +7 (495) 728-94-19
Тел: +7 (963) 659-59-00
Москва, Олонецкий пр. д. 4/2

выполняем работы по г. Москве
и всей Московской области

Библиотека

Фундаменты:

Фундамент — общие сведения
Конструкции фундаментов
выбор типа фундамента
ленточный фундамент
столбчатый фундамент
свайный фундамент
мелкозаглубленный
Влияние грунтов на фундамент
оценка геологических условий
физико-механические свойтва
просадки фундамента
осадки грунтов фундамента
основные причины просадок
морозное пучение фундамента
сильносжимаемые грунты
пучинистые и набухающие грунты
выпирание пород основания
фундаменты на торфах
Расчет фундамента
типичные ошибки проектов
виды деформации фундамента
величины деформаций
усиление фундаментов

Библиотека

ООО «Буровики»:

Контакты
Рекомендательные письма
Допуски и Лицензии
Цены и сроки, прайс лист
Написать письмо

Виды деформаций оснований и сооружений и причины развития неравномерных осадок

1 400 рублей за метр. Подробнее
Почему стоит заказать именно у нас

Во время строительства и эксплуатации сооружений грунты основания деформируются, что, как правило, приводит к развитию неравномерных осадок фундаментов и, соответственно, сооружений.

В связи с этим может возникнуть и часто возникает необходимость в обследовании оснований и фундаментов или сооружения в целом. Программа, объем и методы обследования намечаются в зависимости от того, для каких целей ведется обследование, каков характер здания, его состояние, в какой период произошли деформации и т. п.

Аварии и деформации зданий и сооружений происходят не столько из-за ошибок в инженерных расчетах надземных конструкций, сколько из-за просчетов, допускаемых при проектировании (около 18%) и возведении (около 80%) фундаментов. Еще в 1570 г. выдающийся итальянский архитектор и строитель Палладио в трактате «Четыре книги об архитектуре» писал, что «. из ошибок, происходящих на постройке, наиболее пагубны те, которые касаются фундамента, так как они влекут за собой гибель всего здания и исправляются с величайшим трудом».

Ежегодные результаты Госглавэкспертизы России свидетельствуют о массовом характере грубых нарушений норм и правил проектирования и строительства, в т. ч. связанных с обеспечением надежности оснований и фундаментов сооружений различного назначения.

Опыт показывает, что повреждения конструкций или авария здания редко происходят по какой-либо одной причине. Обычно это результат взаимодействия многих факторов, один из которых может играть решающую роль. Установление главной причины деформации здания является довольно сложной задачей, разрешение которой требует от специалиста всестороннего учета работы конструкций здания и его основания, а также тщательного изучения обстоятельств, вызвавших развитие деформаций.

При появлении аварий или деформации зданий и сооружений необходимо руководствоваться «Положением о порядке расследования причин аварий зданий и сооружений, их частей и конструктивных элементов на территории Российской Федерации» (№ 17-48,1994), градостроительным кодексом РФ (статья 62).

При неравномерных конечных осадках и неравномерном затухании их во времени основания опускаются на различную величину, вызывая перераспределение усилий и деформаций в надземных частях зданий и сооружений. Неравномерные осадки ухудшают эксплуатацию сооружений, вызывают перенапряжение в отдельных конструкциях и элементах и их повреждение. Поэтому предельные величины неравномерных осадок устанавливаются не только по эксплуатационным (физиологи ческим, эстетико-психологическим) и технологическим требованиям, но и по прочности, деформации (трещинностойкости) и устойчивости сооружений.

Полные деформации сооружения и его фундамента складываются из отдельных деформаций, которые происходят от различных условий загружения и различных сочетаний нагрузок и др.

Основными причинами развития неравномерных осадок уплотнения являются неоднородность основания и неоднородность напряженного состояния.

К неоднородности основания относятся: выклинивание слоев под отдельными частями здания, линзообразное залегание грунтов, неодинаковая толщина слоев, различие в плотности грунта, использование различных слоев грунта под отдельными частями здания (скала и сжимаемый грунт, скопление валунов, старые фундаменты) и др.

Неоднородность напряженного состояния грунтов в основании обуславливается неодинаковой загрузкой фундаментов, взаимным влиянием загрузки соседних фундаментов, неодновременной консолидацией грунтов в основании и пр.

Развитие неравномерных осадок уплотнения обычно не заканчивается в период строительства, а продолжается в первые годы или же десятилетия эксплуатации (на пылевато-глинистых грунтах).

Неравномерные осадки разуплотнения связаны с откопкой котлована и уменьшением напряжений ниже его дна. Величина их неравномерности зависит от неоднородности основания и изменения напряженного состояния при откопке (глубины котлована, наличия подземных вод и других факторов). Эти осадки обычно заканчиваются в период строительства.

Неравномерные осадки выпирания связаны с развитием пластических деформаций грунта основания. Они могут развиваться, если давление по подошве фундамента превышает расчетное сопротивление грунта. Это чаще всего происходит при увеличении нагрузки на фундаменты во время эксплуатации зданий (при заниженной величине заглубления подошвы фундамента по отношению к полу подвала).

Неравномерные осадки расструктуривания связаны с нарушением структуры природного грунта в период производства строительных работ, особенно работ нулевого цикла. Развитие осадки расструктуривания, как правило, заканчивается в период строительства и значительно реже — в первые годы эксплуатации.

Неравномерные осадки в период эксплуатации зданий могут развиваться под воздействием уплотнения грунтов, различных вод (грунтовых, ливневых, производственных), ослабления подземными и котлованными выработками, динамики, геологических процессов и других факторов.

Следует учитывать три характеристики осадок сооружения: 1) максимальную величину осадки; 2) разность осадок соседних частей, которая приводит к их относительному повороту; 3) разность осадок фундамента, которая приводит к деформациям и искажениям всей конструкции. В зависимости от характера сооружения, его чувствительности воздействие двух последних величин может иметь серьезные последствия.

Общая величина осадки, не ведущая к повреждению здания, может быть достаточно большой, если она равномерная. Например, Национальный музей искусств в Мехико за время своего существования (построен в 1909 г.) дал осадку в 3,6 м и, несмотря на это, нет никаких признаков деформации самого здания. Однако при большой величине осадки могут повреждаться входы, пристройки, санитарно-технические коммуникации, дренажные и другие устройства.

Неравномерная же осадка отдельных частей и сооружения в целом имеет обычно более серьезные последствия. Она является одним из главных факторов, влияющих на прочность и эксплуатационную пригодность зданий.

Классификация видов неравномерных деформаций зданий и причин, их вызывающих может служить основой для диагностики повреждений зданий и сооружений.

При наличии достаточно большой толщи однородных пылевато-глинистых грунтов и равномерно приложенной нагрузки по длине здания происходит блюдцеобразное понижение поверхности (прогиб), которое распространяется иногда далеко за пределы загруженной площадки. Средняя часть здания вогнута, а края наклоняются к центру загруженной площадки. Такой характер деформации объясняется тем, что на угловых участках нагрузка распределяется по большей площади, распространяясь вперед за пределы конца стены. Следовательно, концы стен, получая большую площадь опоры, имеют и меньшую осадку. При такой деформации по краям стен могут возникать наклонные трещины, идущие от краев к середине под углом примерно 45°. Нижние концы трещин направлены в сторону меньших осадок. В средней части здания часто образуется трещина в виде перевернутого знака у: более широкая внизу и сужающаяся кверху. В верхней части стены по середине здания могут быть признаки разрушения кладки от раздробления. Если в стенах имеются горизонтальные пояса, то под ними в средней части здания могут появиться горизонтальные трещины. Деформации прогиба могут появляться, если под фундаментами в средней части здания имеются участки слабых грунтов или пустот, если средняя часть здания несет большую нагрузку, если в основании торцевых частей здания имеются твердые включения (скала, скопления валунов).

Деформацию выгиба испытывают здания с тяжелыми каменными стенами и слабонагруженными внутренними колоннами, а также при наличии слабых или ослабленных оснований в торцевых частях здания, расположенных рядом котлованов или траншей (за счет выдавливания грунта из-под несущего пласта основания), построек около торцевых частей зданий, значительного количества жестких включений под серединой здания и т. п. Углы в этом случае садятся больше и наклонные трещины имеют большую ширину вверху. Направление нижних концов трещин — также в сторону меньших осадок, т. е. к середине здания. Наружные стены могут наклоняться кнаружи, образуя v-образные трещины в соединениях с поперечными стенами. Особенно часто это встречается при внецентренном загружении фундаментов наружных поперечных стен. В зависимости от конфигурации общей осадки соответствующие наклонные трещины появляются во внутренних стенах. При этом перекашиваются дверные рамы (проемы являются ослабленными местами в стенах и здесь концентрируются напряжения). Перекрытия, опирающиеся на рамы каркаса, могут испытывать большие осадки без повреждений, но если они опираются непосредственно на грунт или на отдельные фундаменты, оседающие независимо от стен, могут возникать серьезные повреждения и расстройства в стыках. Деформация выгиба значительно опаснее прогиба, так как трещины раскрываются вверху, а это может привести к тому, что торцевые стены потеряют устойчивость, перекрытия обрушатся и т. п.

Осадка крайних частей здания или сооружения возникает обычно по причинам, указанным выше, но оказывающим влияние на одну из торцевых частей здания. Этот вид деформации также является опасным.

Перекос здания или сооружения возникает в результате разности осадок соседних или нескольких расположенных в ряд фундаментов за счет разной нагрузки на рядом расположенные фундаменты или наличия слабых или ослабленных грунтов под одним из фундаментов. Перекос приводит к возникновению косых трещин, что особенно опасно в узких простенках.

Крен (наклон) испытывают жесткие сооружения при неравномерных осадках отдельных фундаментов. Причинами этого вида деформаций могут быть различные факторы. Крен фундамента приводит к повороту нижней части конструкций.

Скручивание сооружений возникает при развитии крена в разных частях длинного сооружения в противоположные стороны. Наибольшие повреждения получают, как правило, верхние этажи отдельных конструкций или здания в целом.

Обычно сооружения подвергаются одновременно различным деформациям, некоторые из них могут являться преобладающими, а другие — слабо выраженными.

Необходимо помнить, что не все трещины в сооружении появляются в результате неравномерной осадки, хотя их часто относят на ее счет. Температурное расширение и сжатие также являются важной причиной растрескивания в тех случаях, когда материалы с различными коэффициентами линейного расширения работают совместно. Однако эти трещины отличаются от трещин, вызванных осадкой, тем, что при изменении температуры они то раскрываются, то закрываются.

Наиболее характерный вид повреждений стен крупноблочных зданий — разрывы пе-ремычечных поясов и образование вертикальных или косых трещин в простенках. В некоторых случаях вертикальные трещины распространяются на всю высоту стен, что приводит к разрыву здания на отдельные температурные отсеки. Причина разрыва — недостаточная прочность связей перемычечных поясов, которые при значительном понижении температуры разрываются.

Частой причиной растрескивания стен является усадка материала. Пластичный бетон и кирпичная кладка на очень пластичном растворе дают большую усадку. Штукатурка дает трещины в тех случаях, когда ее усадка отличается от усадки материала стены, на которую она нанесена. Усадочные трещины имеют вертикальное и горизонтальное направление, равномерны по ширине или сужаются к обоим концам.

Вибрация и удары также могут вызвать трещины. Такие трещины обычно имеют форму буквы X по концам стены и форму плюса (+) в центре. Вибрация от проходящих поблизости поездов, тяжелых автомашин, от сейсмических воздействий, взрывов, рыхления мерзлого грунта, забивки свай и т. д. может вызвать образование и вертикальных трещин между частями сооружения, имеющими разную жесткость, в том числе отделение вертикальными трещинами мест примыкания широкого здания к узкой пристройке. Если здание имеет сложную конфигурацию в плане, то происходит отделение вертикальными трещинами мест примыкания широкого здания к узкой пристройке; наличие в толстых стенах больших, расположенных по одной вертикали проемов вызывает трещины по линиям этих проемов; подстилающие фундамент слабые грунты, насыщенные водой, и культурные напластования вызывают разделение вертикальными и косыми трещинами отдельных стен между собой из-за увеличивающихся в таких грунтах амплитуд колебаний.

Источник