Не одинаковый характер нагрузки

Причины развития неравномерных осадок в сооружении

Равномерная осадка сооружений обычно никаких трудностей не вызывает.

(Известны отечественные сооружения, получившие осадку 50…60 см и более и прекрасно существующие.) В Китае в г. Шанхае эксплуатируется здание с равномерной осадкой в 120 см.

В общем случае суммарная осадка сооружения слагается из 5 составляющих, каждая из которых вызывается различными причинами:

S = S_упл. + S_выпир. + S_{разупл.} + S_расст. + S_экспл.

S_упл. – осадка, развивающаяся вследствие уплотнения грунтов;

S_выпир. – осадка выпирания, возникающая за счет развития пластических деформаций грунтов в основании (выпирание грунта из-под подошвы фундамента);

S_{разупл.} – осадка за счет разуплотнения грунта, приводящая к поднятию дна котлована при разгрузке грунтов основания во время выполнения земляных работ (снятие бытового давления);

S_расст. – осадка за счет нарушения структуры (расструктуривания) грунтов основания во время строительства (зависит от производства работ);

S_экспл. – осадка, возникающая при эксплуатации здания.

Неравномерность осадки фундамента вызывает дополнительные напряжения в надземных конструкциях здания и, как следствие, их деформации.

Причины развития неравномерных осадок уплотнения

1. Сложное (неоднородное) напластование грунтов

Выклинивание слоев Линзообразное залегание

Не одинаковая мощность слоев Если m_v1 > m_v2 – выгиб

Если m_v2 > m_v1 – прогиб

2. Не однородный грунт

3. Не одинаковое загружение фундаментов

b₂ > b₁ S = h_э m_v p = Awbm_vp;

S₂ > S₁

Влияние загружения соседних фундаментов

5. Не одновременность загружения фундаментов

S₁ S₂

6. Не полная загрузка фундаментов

7. Неравномерность консолидации грунтов

Не одинаковый характер нагрузки

9. Не одинаковый несущий слой грунта в основании

Причины развития неравномерных осадок выпирания

Данные осадки возникают за счет появления зон пластических деформаций оснований и выдавливания грунта в стороны.

При давлении Р = R глубина зон пластических деформаций достигает ¼ в. Чем слабее грунт, тем более глубина развития данных зон пластики. Дополнительная осадка для квадратного фундамента за счет развития зон пластических деформаций достигает до 20% от общей величины.

Данные осадки в основном неравномерно по тем же причинам, что и осадки уплотнения.

Причины развития неравномерных осадок разуплотнения

S_{разупл.} – развивается под действием нагрузки, не превышающей величину природной, т.е. нагрузки, равной весу вынутого грунта при откопке котлована. Эти деформации приводят к поднятию дна котлована.

Пример: Вьетнам. Работы производились вручную, грунт носили корзинками и высыпали на бровку.

глина ил суглинок

Днем выкопают, а утром котлован на той же самой отметке, или даже ещё выше. Происходило выдавливание грунта за счет дополнительной пригрузки краев.

В большинстве случаев при возведении зданий и промышленных сооружений на фундаментах, имеющих заглубление не более 5 метров, осадки разуплотнения незначительны.

В Москве при строительстве высотных зданий эти осадки составляли 4-6 см. Как учитывать эти деформации? И надо ли их учитывать?

Эти осадки нас интересуют только, если пригрузка от фундамента меньше, чем природное давление грунта на этой глубине.

h	Р < h Sразупл   При Р= h –“плавающий фундамент”     Рдоп

Если же возникает Р_доп.- что чаще бывает, то осадки разуплотнения не учитываем, т.к. Р_доп = Р - h

Другое дело для зданий глубокого заложения (зданий с подземными этажами, заглубленных емкостей и т. д.), где вес от нагрузки меньше веса вынутого грунта.

Причины развития неравномерных осадок расструктуривания

Наибольшее влияние на развитие общих осадок могут оказать осадки расструктуривания, S_{расстр.} вызванные нарушением структуры грунтов основания при отрывке котлованов и устройстве фундаментов.

К причинам развития неравномерных осадок расструктуривания грунтов основания относится:

1. Метеорологические факторы.

а) действие мороза (замерзание и оттаивание, пучение).

Замерзая, а затем, оттаивая грунт, превращается в разжиженную массу (резко снижает свои прочностные характеристики). В результате выпор грунта - неравномерные деформации.

Оттаивание промороженного основания, как правило, происходит тоже неравномерно (сначала с южной стороны, затем с северной) – это также способствует неравномерным осадкам.

а)	s - нормальные силы пучения; t - касательные силы пучения

б) увлажнение грунта (осадки)

S1 > S2

Поэтому при отрывке котлована необходимо всегда иметь на готове насос и приступать к осушению немедленно. Кроме этого оставлять недобор грунта на дне котлована.

в) высыхание грунта (действие солнечной радиации).

Характерно для районов Средней Азии, Индии, Африки.

Солнечная радиация

2. Грунтовые воды.

а) гидростатическое действие воды.

у.г.в. глина Н h

Если Н > h - поднятие основания – возможен прорыв воды в котлован. Аналогичное влияние могут оказать и обычные воды при наличии ленточной глины в 50…100 раз.

Избавиться от этого можно искусственным понижением У.Г.В.

б) гидродинамическое действие воды.

У.Г.В. вода

Гидродинамическое давление действует вверх и, преодолевая силы тяжести песка, производит его разжижение. Необходимо В > А- для уменьшения градиента давления, или осушения из зумфа. При наличии водоупора (шпунт тогда необходимо забивать в водоупор).