Чувствительность конструкций к неравномерным осадкам.
Совместная работа основания и сооружения
Формы деформаций сооружений.
  1. Прогиб.  | Этот вид деформаций встречается очень часто, но раскрытие трещин незначительно и очень редко, т.к. появлению трещин препятствует трение грунта по подошве. |
Среди старинных домов, кладка которых возводилась на медленно твердеющем известковом растворе, можно найти много таких, стенки которых причудливо искривлены. В связи с искривлением стен перекошены оконные проёмы. Конечно, это явление не ошибка строителей, а проявление естественного свойства грунта. Стены медленно твердели и в первое время представляли гибкие конструкции, которые могли свободно искривляться применительно к деформациям грунта.
2. Выгиб (перегиб в СНиП).
               | Этот вид деформации встречается реже, но трещины раскрываются значительно. Для шлюза max нагрузка возникает по краям (под воротами шлюза). - характер деформации абсолютно гибкого сооружения (основания) - осадка абсолютно жесткого сооружения. - при наложении эпюр наибольшее сопротивление грунта возникает в центральной части сооружения. - характер эпюр контактных напряжений изгибает сооружение вверх – выгиб. | ||||||||||||
                              
Smax Smax
|
Smin
R R3. Крен.
L
| В рамных конструкциях от этого появляются дополнительные усилия (мостовые краны перестают работать). Крен может быть и всего сооружения в целом (для жесткого здания) – неравномерность осадки. Пример: завод «Пигмент». |
Такие покосившиеся, накренившиеся здания можно видеть очень много. В зданиях с креном даже при i=0,01 – уже чувствуется уклон для людей.
4. Перекос.
 | |||
 | |||
                                  | Фундаменты дают разную осадку на небольшом по длине участке стены. В результате появляются косые трещины (особенно опасны косые трещины по простенкам - возможен их выкал – укрепление Ме обоймами.) несущая кирпичная стена |
5. Скручивание (кручение).
 | Один торец здания перемещается (крен) в одну сторону, а другой торец – в другую сторону. В этом случае в работу вступают перекрытия. |
Часто одновременно в здании развиваются несколько видов деформаций.
 |
Чувствительность конструкций к неравномерным осадкам.
   А В С           q
| Оказывается, что особенно чувствительны к неравномерным осадкам статически неопределимые системы.   прогиб балки Следовательно, при относительной просадке опоры В на 3,3 см и больше, двухпролетная балка превращается в однопролетную - на двух опорах.    |
q
l1 l1
l2
Изгибающий момент на опоре В для 2х пролетной балки
Изгибающий момент на опоре В для 1 пролетной балкиСамые незначительные осадки, будучи неравномерными, приводят по расчету к катастрофическому перераспределению напряжений. И, если не происходит моментального разрушения, то объясняется это некоторой пластичностью, свойственной бетону.
По чувствительности сооружений и неравномерным осадкам их можно разделить на 3 вида:
А) абсолютно гибкие(во всех точках следует за деформацией грунтов основания).
В этих конструкциях не возникает дополнительных напряжений. Примером такому сооружению может служить земляная насыпь. Стадион им. Кирова – проектировался на слабых грунтах, поэтому фундаменты пришлось бы закладывать очень глубоко. Было решено сделать насыпь по периметру стадиона.
 | Никаких видимых повреждений не было замечено, насыпь равномерно просела, за исключением тоннелей для входа на поле. Нужно было делать их со строительным подъемом. |
Б) абсолютно жесткие (дымовые трубы, доменные печи, элеваторы, силосы, резервуары и т.д.)
   М М                 R R | При симметричной нагрузке и согласованном напластовании – равномерная осадка. Будут ли здесь возникать усилия? - деформация основания. - осадка абсолютно жесткой плиты Sср – const. При этом плита встречает значительное сопротивление от грунта в краевых зонах, где Smin< Sconst, т.е. возникновение более интенсивного давления на этих участках. |
Поскольку такие сооружения достаточно прочны – жестки, то вследствие перераспределения контактных напряжений (давлений) по подошве фундамента и возникновения дополнительных усилий, возможны крены таких сооружений (не симметричное залегание грунтов, нагружение соседних площадей). Но в таких конструкциях возможны и деформации - косые трещины в углах (в 30-х годах марка бетона была не велика 100-110 кг/см2 – отсюда деформации в угловых банках). В углах возникают колоссальные напряжения.
Сейчас тоже можно встретиться с подобным явлением:
|
В) сооружения с конечной жесткостью (для обычных сооружений).
| Деформации абсолютно жесткого сооружения. Деформация сооружения с конечной жесткостью. Деформация грунта основания (или сооружения с абсолютной гибкостью). |
Отсюда вывод:
Чем жестче сооружение, тем больше усилия в нем возникают.
3. Меры по уменьшению чувствительности зданий
К неравномерным осадкам.
1. Стремятся сделать сооружение максимально гибким (делать разрезные конструкции - мост на слабых грунтах – разрезные пролеты. На скальном основании - не разрезная конструкция). В здании это делается путем деления его на осадочные швы.
 |
     | Шов – это законная трещина, а возникновение трещин способствует перераспределению напряжений. |
  а     в | 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
 |
о.ш.
|  
|
Особое внимание необходимо уделять проектированию зданий с пристройками. Пример: гостиница «Россия» в СПб.
|  При развитии осадки шов закрылся и появились горизонтальные усилия, возникли трещины и уклон i  0,02 Причины подобных деформаций - влияние загруженных соседних площадей. | ||||||||||||||||||||||||||||||
  Устройство зданий на консолях | 
| ||||||||||||||||||||||||||||||
                                            консоль
6-9 м | 
|
2. Увеличение жесткости здания.
          | Арматура для восприятия растягивающих напряжений (ж/б пояса). При прогибе. |
   | В плоскости пола верхнего этажа, т.к. на слабых грунтах мы не знаем будет прогиб или выгиб? |
     | Часто делают так. Это необходимо в период постройки здания, когда ж/б пояса могут включаться в работу по мере возникновения осадок (ставят их примерно через два этажа). |
2. Увеличение прочности зданий с сохранением жесткости.
Для увеличения прочности зданий – их делают с поперечными несущими стенами (требование к конструктивным особенностям).
 |
     | Для выравнивания неравномерной осадки устраивают сплошные ж/б фундаменты в виде плит. |
4. Комплексная взаимозависимость факторов