Interested Article - Осадка оснований

Деревянно-каркасное здание со значительной, но допустимой осадкой основания

Осадка оснований — процесс постепенного погружения здания или сооружения в землю за счёт уплотнения грунта под фундаментом .

Описание

Различают следующие виды осадок:

неравномерную осадку, за счет того что только часть здания попала в мульду оседания (англ. subsidence trough );
усадка, например, в зданиях с деревянным каркасом, когда каркас теряет влажность (конструктивная усадка);
осадка вследствие чрезмерных нагрузок, воздействующие на здание после его первоначальной постройки .

Осадку не следует путать с просадкой, которая возникает из-за опускания участков дневной поверхности вследствие уменьшения объёма почвенно-грунтовой массы, например, в районах горных выработок , где шахты обрушиваются под землёй. Просадки также возникают в просадочных грунтах. В промерзающих и сезонно-талых грунтах имеет место осадка .

Допустимая осадка вполне нормальна после завершения строительства, но неравномерная осадка может вызвать серьёзные проблемы для зданий. Так, традиционные здания с каркасом из зелёного дуба рассчитаны на то, что со временем здание начинает оседать по мере того, как дуб сменяется сезонами и деформируется, из-за его эластичных свойств используется известковый раствор , а не портландцемент , а в остеклении часто используются небольшие светодиодные фонари , которые могут легче воспринимать движение, чем большие стекла.

Важность учёта осадки

В случаях, когда конструкция здания или сооружения чувствительна к быстрой осадке (например, железобетонные каркасы и статически неопределимые системы — бетонные тротуары , асфальтовые дороги), происходит нарушение структурной целостности . Т. к. абсолютно гибкие сооружения (например, транспортные) следуют за деформациями основания, то есть осадка в каждой точке будет определяться исключительно величиной нагрузки и жесткостью основания.

Меры предотвращения осадки

Меры для предотвращения чрезмерной осадки определяются в проекте и могут быть основаны на инженерных расчётах и/или приняты по конструктивным соображениям. Максимальная осадка основания зависит от типа здания (каркасное, монолитное и т. д. ), материалов использования (железобетон, дерево, сталь, камень), степени ответственности и регулируется строительными нормами .

Если рассчитанная осадка больше допустимой, то может предусматриваться так называемая грунтовая подушка (подсыпка), выполняемая из местного пригодного грунта, песка, гравия, щебня или их смеси ( ПГС , ЩГС ). Толщина подушки определяется инженерными расчётами и/или конструктивными требованиями в зависимости от типов и размеров залегаемых слоёв грунта под фундаментами. При невозможности применения подсыпок используются другие меры для предотвращения чрезмерной осадки как: полная замена грунта, увеличение заглубления здания или сооружения, применение бетонной подушки, распределяющей нагрузки на большую площадь грунта, либо применяются сваи .

Примеры неравномерной осадки

Пизанская башня является типичным примером неравномерной осадки, которая остаётся постоянной благодаря вмешательству специалистов в области геотехники , направленных на укрепление грунта под её фундаментом . Другим часто упоминаемым примером в Бразилии являются здания на окраине города Сантус .

Расчёт осадки

Последовательность расчета:

строят геологический разрез строительной площадки на месте рассчитываемого фундамента c нанесением размеров фундамента;
строятся эпюры напряжений от собственного веса грунта и дополнительного напряжения от внешней нагрузки;
определяется сжимаемая толща;
сжимаемая толща разбивается на слои толщиной hi≤0,4b;
определяется осадка элементарного слоя грунта по формуле $S={\frac {P*h}{E}}$

Расчёт осадки оснований через коэффициент объёмной сжимаемости грунта

$\Delta H=m_{v}H\Delta \sigma _{'}={\frac {a_{v}}{1+e_{0}}}H\Delta \sigma _{'}$

Расчёт осадки согласно нормам Eurocode

Основной геотехнический нормативный документ объединенной Европы Eurocode 7 Геотехника в приложении F выделяет следующие способы определения осадок :

Метод, основанный на зависимости напряжений от деформации, англ. strains integration method или Stress-strain method , Calculation of settlements resulting from vertical stresses . Схож методом послойного суммирования, приведеный в Приложении В СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений как Определение осадки основания фундамента методом линейно деформируемого слоя . . В общем виде определение осадки этим методом можно представить формулой $S={\frac {P*h}{E}}$ . Этот метод рекомендован СНиП 2.02.01-83* и СП 22.13330.2016 при расчётах осадок фундаментов оснований . В основу метода положены следующие допущения: осадка основания определяется по вертикальной, центральной оси подошвы фундамента; при определении напряжений грунт рассматривается как линейно-деформируемое тело (неоднородность основания учитывается при определении деформаций каждого слоя грунта); осадка обуславливается только действием дополнительных вертикальных напряжений. Экстензометр показывает перемещения грунта, не фундамента. Обычно фактическая сжимаемая толща грунта меньше чем при расчёте осадки оснований методом послойного суммирования .
Скорректированный метод теории упругости, англ. Simplified adjusted elasticity method
Осадки фундамента при отсутствии дренажа
Осадки фундамента за счет консолидации , через равенства ${\frac {\Delta H}{H_{0}}}={\frac {\Delta e}{1+e_{0}}}={\frac {\Delta V}{V_{0}}}$ и $C_{C}={\frac {\Delta e}{\Delta log\sigma _{'}}}$
Зависимость время-осадка

Примечания

Curl, James Stevens. . — Second. — Oxford University Press, 2006. — P. pages. — ISBN 0-19-860678-8 .
(неопр.) . Дата обращения: 9 ноября 2022. 9 ноября 2022 года.
(неопр.) . Дата обращения: 11 января 2023. 11 января 2023 года.
(неопр.) . Дата обращения: 25 октября 2022. 25 октября 2022 года.
(неопр.) . Дата обращения: 31 марта 2023. 14 марта 2022 года.
(неопр.) . Дата обращения: 3 апреля 2023. 6 июля 2022 года.
(неопр.) . Дата обращения: 25 октября 2022. 1 апреля 2022 года.
(неопр.) . Дата обращения: 31 марта 2023. 31 марта 2023 года.