Анализ результатов наблюдений деформации сооружений

Анализ результатов наблюдений деформации сооружений

Данные наблюдений за марками, установленными на ряде объектов, показывают, что подъем сооружений происходит в результате набухания грунта. Причинами набухания, как правило, являются утечки из водопроводов. Подъемы сооружений начинаются сразу после пуска объекта в эксплуатацию и протекают в первый период с высокой скоростью.

В первый год наблюдений скорости подъема составляют в среднем 5,5 — 10,5 мм/мес (максимальные 15 — 20 мм/мес). После второго года скорости падают и составляют 0,5 — 1,5 мм/мес, а после третьего года подъем отсутствует. Таким образом, в условиях распространения хвалынских глин, залегающих слоем 4 — 5 м, процесс набухания грунта в основании сооружений в случае интенсивного замачивания протекает в течение 1,5-2 лет. Дальнейшие наблюдения показывают, что вертикальных перемещений не происходит.

Иная картина набухания наблюдается у зданий, для которых характерно медленное нарастание подъемов. Так, скорость подъема ремонтной базы благодаря отсутствию источников увлажнения значительно меньше (в 3,5 — 8 раз) и составляет в первый год всего лишь 1,7 мм/мес. Уменьшение скорости подъема во времени происходит значительно медленнее.

Так, если для зданий, где имелись интенсивные утечки, скорость подъема после второго года уменьшилась в 7 раз, то для здания ремонтной базы — лишь в 2 раза. Для этого здания характерно медленное нарастание подъемов, которое продолжается 5 лет и объясняется тем, что здесь отсутствуют значительные источники увлажнения, способные увлажнить грунт в пределах всей площади, а набухание происходит вследствие накопления влаги в пределах всего массива за счет уменьшения испарения в результате застройки.

Для обычных грунтов существует зависимость между средней осадкой и ее неравномерностью: равномерность осадки возрастает с увеличением средней осадки. При перегибе 0,0003 наблюдаются трещины с величиной раскрытия около 10 мм. Этой неравномерности соответствует средний подъем здания в 10 — 20 мм. При f = 0,0014 здания находятся в аварийном состоянии. Если допустить неравномерность подъема, равную 0,0007, как это рекомендовано СНиП, то сооружения будут иметь значительные деформации с величиной раскрытия трещин более 15 мм.

Известно, что при назначении допускаемых деформаций для кирпичных конструкции исходят из появления трещин в стенах. За недопустимые деформации принимаются такие, при которых не появляются видимые невооруженным глазом сквозные трещины. Если принять это положение, то в случае перегиба здания сквозные трещины появляются при неравномерности подъема 0,0002 — 0,0003.

При назначении допустимых деформаций следует исходить из условий эксплуатации сооружений. Так, для жилых зданий недопустимы сквозные трещины независимо от величины их раскрытия. Кроме того, в жилых зданиях очень чувствительными к неравномерным осадкам элементами являются внутренние перегородки.

При нарушении их целостности и появлении даже небольших трещин ухудшается звукоизоляция, нарушаются нормальные условия эксплуатации и требуются частые ремонты квартир. Поэтому для жилых зданий следует принять наиболее жесткие требования к недопустимым неравномерным деформациям (для малоэтажных кирпичных зданий без армирования стен они равны 0,0003). Армирование стен в продольном направлении способствует выравниванию неравномерности деформаций.

Однако в обычных грунтах на возможные нераномерности осадки влияют два фактора: 1) сжимаемость основания; 2) жесткость и прочность сооружений. При этом чем больше сжимаем грунт основания, тем легче выравнивать неравномерности осадки основания.

Армирование увеличивает прочность стены и поэтому при местных подъемах можно ожидать увеличения напряжений, передающихся на грунт в месте его набухания. Это увеличение давления в известной мере уменьшает подъем. Для малоэтажных зданий, имеющих армированные пояса, можно допустить неравномерность подъема около 0,0004 — 0,0005.

В промышленных зданиях можно не предъявлять таких жестких требований к деформациям, как в жилых. В этом случае допускается появление небольших трещин, которые не угрожают устойчивости и не осложняют эксплуатацию сооружения. Поэтому, как показывают имеющиеся данные, предельная неравномерность подъема может быть принята для одноэтажных 0,0006, а для зданий, имеющих железобетонные пояса, — 0,0006 — 0,0007.

В настоящее время отсутствуют данные о наблюдениях за многоэтажными зданиями. Однако визуальные наблюдения позволяют сделать следующие выводы. Нарушения конструкций в многоэтажных зданиях наблюдаются реже, чем в одноэтажных, при этом величина раскрытия трещин здесь относительно неве-лика. В промышленных зданиях трещины практически отсутствуют. Для многоэтажных жилых зданий без армирования можно допустить неравномерность подъема около 0,0005, а с армированием — 0,0006. Эти данные показывают, что допустимый относительный перегиб при подъеме здания составляет 0,5 относи-тельного прогиба, допустимого при осадке сооружения.

В свою очередь предельные средний и максимальный подъемы составляют 0,25 соответствующих допустимых осадок. В этом случае средние и максимальные допустимые абсолютные подъемы равны: для гражданских и промышленных зданий с полным каркасом в виде железобетонных рам — 20 мм; для многоэтажных зданий с несущими стенами из крупных панелей или блоков без армирования — 25 мм; для многоэтажных зданий из крупных блоков или кирпичной кладки с армированием — 35 мм; для элеваторов на сплошной плите — 100 мм. В отдельных случаях при соответствующих обоснованиях эти значения могут быть увеличены.

Д. Дженнигс и Д. Керрих на основании наблюдения за большим числом зданий, построенных на набухающих грунтах в Южно-Африканской Республике, предложили классификацию набухающих грунтов и методы устройства фундаментов для каждой из рассмотренных категорий грунтов. Авторы считают, что при подъеме более 12 — 50 мм необходимо осуществлять специальные мероприятия, направленные на обеспечение эксплуатационной пригодности сооружений, возводимых на набухающих грунтах.

По данным Хольтца и Гиббса, специальные строительные мероприятия следует осуществлять при подъеме, превышающем 20 мм; по другим данным — превышающем 12 мм.