Деформация зданий и сооружений
|
Причинами появления деформаций в сооружениях являются ошибки, допущенные при проведении инженерно-геологических изысканий и проектировании, при отступлении от требований норм в процессе строительства, а также при нарушении нормальной эксплуатации. Наиболее тяжелые последствия вплоть до полного выхода сооружения из строя отмечаются при сложных инженерно-геологических условиях: в случае залегания грунтов с особыми свойствами (например, просадочных, засоленных); при наличии оползней (рис. 6.1, а) и карста (рис. 6.1, б); в сейсмических районах и при распространении горных выработок. Наиболее типичными ошибками, допускаемыми в процессе изысканий, являются не совсем точное установление границы, разделяющей смежные инженерно-геологические элементы, особенно при наличии в одном из элементов сильносжимаемых и других грунтов с особыми свойствами (рис. 6.1, в, г); пропуски в обнаружении линз слабых грунтов или, наоборот, прочных скальных пород (рис. 6.1, д) и др.; пропуски в обнаружении карстовых полостей (это может привести к появлению воронки на поверхности массива). Причинами этих ошибок является недостаточное число разведывательных скважин и незначительная их глубина.  В практике встречаются случаи неправильного определения свойств грунтов, главным образом деформационных и прочностных, величин их относительной просадочности или набухания и т.д. Наконец, в процессе изысканий наблюдаются ошибки при оценке гидрогеологических условий площадки, при прогнозировании изменения уровня подземных вод. В результате неправильной или недостаточной инженерно-геологической информации не представляется возможным выбрать оптимальный вариант фундамента. При устройстве фундамента мелкого заложения ошибка в определении толщины сжимаемой толщи приводит к искажению величин осадки. Наиболее тяжелые последствия отмечаются при неправильных определениях прочностных свойств грунтов, В этом случае может произойти потеря устойчивости основания, что приведет к разрушению сооружения в целом. Одной из причин, приводящих к неправильным определениям свойств грунтов, являются недостатки технологии отбора, хранения и транспортирования монолитов грунта, особенно водонасыщенных биогенных грунтов, просадочных грунтов, набухающих илов и т. п.  К числу ошибок при проектировании относится неправильная оценка величины и состава действующих нагрузок. Так, например, знакопеременные, циклические нагрузки могут вызвать дополнительные осадки (рис. 6.2, a), a динамическая составляющая ветра — недопустимый крен всего сооружения. Различные, резко отличающиеся по величине нагрузки, передаваемые на фундаменты приводят к появлению значительных неравномерных осадок и, следовательно, к деформациям конструкций. Недооценка возможной неравномерной загрузки полов в процессе эксплуатации может вызвать не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения конструкций (рис. 6 2, б). И наконец, не всегда учитываются особенности деформирования основания, заключающиеся в распределительной способности грунта, что проявляется в опускании поверхности за пределами пятна загружения, увеличении напряжения в основании фундамента при возведении рядом с ним нового здания (рис. 6.2, в). Использование расчетных схем, не в полной мере отражающих фактические условия работы, приводит к перераспределению усилий, что вызывает неравномерные осадки здания. Этому способствуют принимаемые зачастую в проектах фундаменты, резко отличающиеся по размерам один от другого. Устанавливаемое оборудование вызывает динамические воздействия, не учитываемые при проектировании, что приводит к появлению дополнительных не равномерных деформаций (рис. 6.2, г). Ошибки, допускаемые при производстве строительных работ, являются наиболее частыми причинами появления деформации в фундаментах и надземных конструкциях К таким ошибкам в первую очередь относится нарушение структуры грунта после разработки котлована вследствие его высыхания после увлажнения атмосферными водами, разуплотнения при наличии напорных под земных вод, а также набухания. Осуществляемый открытый водоотлив подземных и атмосферных вод приводит, как правило, к нарушению верхнего слоя основания. Особенно неудовлетворительно производятся работы в зимнее время, в результате чего происходит промораживание грунта. Кроме того, в процессе работ встречаются случаи, когда разрабатывают котлованы большей глубины, чем требуется по проекту. Последующую подсыпку грунтом, местную или общую, производят без уплотнения, особенно когда толщина ее составляет 10—20 см. Опыт показывает, что даже не большой по высоте неуплотненный слой грунта может привести к значительным осадкам (рис 6 3, а) Около 70—75 % всех наблюдающихся деформаций зданий обусловлено указанными выше при чинами В процессе строительных работ допускают и другие нарушения: неправильная разбивка осей фундаментов, что приводит к появлению эксцентриситета, отсутствие уплотнения грунта обратной засыпки, осуществление обратной засыпки пазух фундамента до окончания работ по монтажу перекрытия над подвалом и устройства полов (рис. 6.3, б), что является причиной наклона стен. Устройство траншей или котлованов в непосредственной близости от сооружений, а также откачка подземных вод приводят к значительным деформациям (рис. 6.3, в).  При эксплуатации также весьма часто допускаются ошибки, приводящие к появлению недопустимых деформаций. Здесь в первую очередь следует отметить замачивание грунтов основания технологическими или атмосферными водами (рис. 6.4, а). Кроме того, встречаются случаи увеличения нагрузки основания в результате установки дополнительного оборудования, надстройки, установки кранов и др. Разработка траншей, устройство подвалов или увеличение их глубины (рис. 6.4, б), откачка подземном воды и другие причины также вызывают нарушение нормальной эксплуатации зданий и сооружений. Приведенные причины в отдельных случаях приводят в аварийное состояние сооружения, для устранения которого требуется осуществление усиления фундаментов надземных конструкций или закрепления грунта. |
