Осадка фундамента: определение, методы диагностики, устранение

Экспертиза фундамента – причины проведения и методы исследования конструкций

Обследования подземной части здания могут производиться как в процессе ее возведения, так и при реконструкции или капитальном ремонте строения. Экспертиза фундамента выполняется специализированными организациями с использованием инструментов, а при необходимости – профессионального оборудования. Проверка осуществляется неразрушающими методами непосредственно в исследуемой зоне или с отбором проб для лабораторного изучения. По ее результатам составляется письменное заключение, включающее анализ ситуации и рекомендации опытных экспертов. Только после этого принимается решение о дальнейших действиях.

Когда требуется проверка

Обследование оснований и фундаментов бывает плановым и внеплановым. В последнем случае проверки проводят:

  • при покупке или наследовании земельного участка с частично возведенным строением;
  • при увеличении этажности дома или устройстве различных надстроек;
  • при появлении на стенах трещин, а в проемах – перекосов;
  • при визуальных просадках, не сопровождающихся видимыми деформациями несущих ограждений;
  • при сомнениях в правильности проведения фундаментных работ;
  • при значительном увеличении нагрузок на основание сооружения, в том числе при установке массивного оборудования;
  • при необходимости реконструкции старого строения;
  • при физическом износе фундамента, приводящем к снижению конструктивной прочности элементов;
  • при постоянном присутствии воды в подвале;
  • при обращении в суд в случае возникновения спорных ситуаций.

Присутствие на участке готового фундамента недостроенного дома требует профессионального обследования его подземной части для выяснения глубины заложения подошвы и габаритов, а также оценки прочностных характеристик конструкции. Экспертиза помогает определить перспективы дальнейшего строительства даже без наличия прежней проектной документации на здание. Дело в том, что не защищенный фундамент, находящийся долгое время в земле, теряет свою прочность, поэтому требует тщательной проверки.

Отказ от технического обследования фундаментов, остающихся долгий период под дождем, солнцем и снежным покровом, может привести к дорогостоящему ремонту или разрушению дома в дальнейшем.

Надеяться лишь на визуальный осмотр проблемных участков подземных конструкций не следует – экономия здесь неуместна. Исправлять последствия окажется намного затратнее по времени, труду и материальным средствам. Рачительный хозяин постарается, скорее, предупредить аварийную ситуацию, нежели попытаться ее обойти или просто не заметить.

Реконструкция зданий с увеличением нагрузок на основание или переоснащение производства может привести к пагубным результатам в том случае, если не будет проведено обследование фундаментов на предмет их несущей способности. Кроме инструментальной экспертизы и возможных лабораторных исследований, выполняются соответствующие расчеты. В результате выясняется запас прочности поземной конструкции, а при необходимости – определяются способы ее усиления.

Трещины на стенах свидетельствуют о просадках основания, сдвиге или начавшемся разрушении фундамента. Проблемы возникают из-за подтоплений или наличия на участке застройки пучинистых грунтов, в результате циклического оттаивания и размораживания почвы. В этом случае специалисты проводят одновременное обследование оснований и фундаментов, после чего дают заключение о причинах просадки, а также рекомендации по их устранению.

Нередко появляется необходимость проведения экспертизы при приемке заказчиком нулевого цикла строительства объекта. В нее включается проверка проектных параметров, в том числе габаритных размеров фундамента и отметки его заложения, а также марок бетона и правильности закладки арматуры. Кроме того, выясняется конкретный объем произведенных работ, их качество и соблюдение технологий.

При судебных разбирательствах требуется независимая экспертиза фундамента с подробнейшим заключением специалистов. Выполненный по всей форме и правилам документ может использоваться при обращении в судебные инстанции в случае спорных ситуаций. Стоимость выполнения подобных обследований довольно высока, а минимальные сроки изготовления доходят до 5-10 рабочих дней в зависимости от сложности процесса.

Причины потери прочности

Фундамент является основанием всего строения. Он располагается под землей, а его конструкция воспринимает все нагрузки и усилия, передавая их на окружающие почвенные слои. В результате создается определенная система, взаимно связывающая между собой здание и грунт. При ее правильном функционировании силы уравновешивают друг друга, но при малейшем нарушении стабильности начинают происходить различные подвижки фундамента или основания в горизонтальном, вертикальном или наклонном направлении.

Определить уровень равновесия «грунт-фундамент» помогают расчеты, выполняемые в процессе проектирования дома. Но иногда по халатности или незнанию исполнителей в вычислениях не учитываются некоторые факторы. Нередко в процессе эксплуатации случаются и непредвиденные ситуации:

  • подтопление территории в результате аварий;
  • систематические утечки из подземных трубопроводов;
  • проведение в непосредственной близости работ, связанных с колебаниями грунта, а именно – с ударными, взрывными или вибрирующими нагрузками (забивка свай, разработка подземных выработок);
  • отголоски от землетрясений;
  • вымывание грунта из-под подошвы фундамента;
  • суровые зимы, не свойственные региону строительства.

Причиной, приводящей к просадкам, часто является несоблюдение технологии проведения работ или банальное желание застройщика сэкономить. Кроме того, обследование фундамента и основания может выявить такие негативные факторы, как блуждающие токи или неоднородность грунтов, колебания химического состава подземных вод или их сезонное поднятие. Словом, источников неприятностей существует достаточно много, а грамотно определить их происхождение и влияние на конструкции подземной части дома под силу лишь профессионалам.

Методы проведения обследования

Экспертиза фундаментной части дома осуществляется разными способами, зависящими от требований, возможных вариантов доступа к конструктивным элементам и узлам, а также от степени их разрушения. Самым простым является визуальный метод осмотра, включающий фиксацию выявленных недостатков на видео или фотоаппарат с целью дальнейшего наблюдения за дефектом. Специалисты составляют Акт, в котором кратко описывают повреждения, и дают, как правило, устные рекомендации по их устранению.

Визуальное обследование фундаментов происходит достаточно быстро и составляет не более одного дня, но оно менее эффективно, нежели инструментальная экспертиза.

Проверка состояния фундаментов и оснований затруднена их расположением. Даже при визуальном осмотре нередко приходится откапывать шурфы, так как наличие в строении подвала не всегда дает возможность определения причин появления дефектов.

Прочность бетона проверяют с помощью следующих инструментальных методов:

  • импульсно-ударного;
  • отрывного со скалыванием;
  • упругого отскока;
  • сдавливающего – под прессом;
  • ультразвукового и т.д.

Кроме исследований на прочность, материал фундамента проверяется на водопроницаемость и морозостойкость. Железобетон, к тому же исследуется на степень армирования и толщину защитного слоя, предохраняющего арматуру от контакта с грунтом, водой и кислородом. Такие обследования производятся по месту с использованием специальных приборов, к примеру – ультразвуковых тестеров.

Обследование фундаментов зданий преследует несколько целей:

  • выяснение фактического состояния конструкции и грунтов, залегающих в основании;
  • определение остаточного прочностного ресурса;
  • оценку эксплуатационных качеств;
  • установление причин разрушения или осадки дома;
  • уточнение геометрических размеров;
  • расположение арматурных каркасов;
  • обнаружение внутренних пустот;
  • проверку целостности гидроизоляционного слоя;
  • степень коррозии металлических частей фундамента, а также сварных швов;
  • диагностику факторов, влияющих на снижение несущей способности;
  • выбор оптимальных вариантов устранения дефектов.

Наиболее доступное инструментальное обследование фундамента включает в себя ряд мероприятий. Прежде всего, на определенном расстоянии вдоль его стен и на углах, либо вблизи подземных столбов, откапывают шурфы ниже глубины расположения подошвы фундаментной части дома. После этого производят визуальную оценку состояния конструкции и документальное описание дефектов. Также, выполняют линейные замеры для выяснения ее геометрических параметров. Далее из грунта основания и тела фундамента извлекаются пробы различными доступными способами, но без нарушения их общей целостности. Полученные образцы отправляют в лабораторию для исследования.

Железобетонный фундамент нуждается в определении диаметра арматуры, ее местоположения и толщины защитного слоя.

Выводы, заключения и рекомендации по проведенной экспертизе даются на основании:

  • протоколов лабораторных испытаний отобранных проб;
  • актов непосредственного обследования фундаментов;
  • архивной документации, касающейся подземной части дома и гидрогеологических исследований;
  • результатов экспертной диагностики;
  • соответствующих расчетов.

Обследование фундаментов заканчивается в момент выдачи заказчику технического отчета с перечнем рекомендуемых мероприятий по устранению выявленных дефектов. Владелец вправе самостоятельно решать необходимость их выполнения, но только в том случае, если не затрагиваются интересы третьих лиц, а возможное разрушение строения не влияет на безопасность окружающих.

Визуальное обследование

Чаще всего наружный осмотр фундамента без применения инструментов и приборов производится в доступных местах, хотя в некоторых случаях требуется откапывать неглубокие шурфы. Как правило, визуальному обследованию подвергается цоколь, ростверк, приямки и верхняя часть фундамента. Основное внимание при визуальном контроле уделяют:

  • коррозии бетона;
  • зазорам и трещинам, образовавшимся в период эксплуатации;
  • арматуре, обнажившейся в результате сколов защитного бетонного слоя;
  • пятнам ржавчины;
  • нарушениям целостности монолита;
  • разрушениям кладки.

Инструментальное обследование

Более детальная экспертиза фундамента проводится в случаях:

  • нарушения пространственного положения конструкции (сдвиг, осадка, наклон);
  • суммарной площади деформированных участков, составляющей более 10%;
  • наличия сколов глубиной более 1-1,5см.

Перечень работ, входящих в план мероприятий, и необходимая документация, присутствующая в отчетах, заранее оговариваются с заказчиком. Сторонам рекомендуется заключить договор о проведении экспертизы с расчетом стоимости услуг. Данное правило поможет избежать конфликтных ситуаций.

Неравномерная осадка фундамента загородного дома

Владельцы загородных домов часто сталкиваются с появлением в основании зданий трещин и перекосов. Вызывает их процесс смещения, называемый осадкой фундамента. Это обычное явление, вызываемое сжатием почвы.

Осадка фундамента может привести к появлению трещин или перекосу всей конструкции здания. Чтобы избежать таких последствий нужно произвести расчет осадки.

Обнаружив на своем доме трещины, не следует паниковать. Главное здесь – правильно контролировать происходящее и вовремя уловить момент, когда осадка превысит все допустимые нормы.

Причины появления осадки основания дома

Важным фактором, от которого напрямую зависит степень осадки фундамента, следует считать состав грунта. Все почвы делятся на типы, каждый из которых отличается большой или маленькой прочностью. Самыми прочными являются скальные грунты, в основном состоящие из монолитов. Второе место занимают дисперсные почвы, основой которых являются минеральные зерна различного диаметра. Эти почвы также имеют название несвязных, потому что не способны удерживать влагу.

Связными специалисты называют грунты, обладающие способностью к поглощению и удержанию жидкости. Важным компонентом в таких грунтах служит глина, которая делает их пластичными и подвижными. Грунты данного вида имеют высокий показатель вспучивания, что объясняется замерзанием жидкости между их частицами в холодное время года.

Схема разрушения дома.

Первая причина появления осадки фундамента – тип почвы. Дома, построенные на связных грунтах, могут подвергаться повышенной и неравномерной осадке. Вторым фактором, оказывающим большое влияние на появление трещин и перекосов, следует считать конструктивные особенности строения. Дополнительная осадка может возникнуть в случае, когда отмечается неравномерная нагрузка стен здания на основание, обусловленная их различным весом: например, в одной половине дома много арочных проемов, в другой же выстроены только глухие стены.

Может влиять на степень осадки и непосредственно процесс возведения дома. Так, часть здания, выстроенная летом, даст осадку, отличную от той, которая будет наблюдаться при зимнем строительстве. Если по каким-либо причинам нет возможности полностью отстроить здание летом, и вы планируете продолжить работы в другое время года, специалисты рекомендуют использовать для более позднего строительства облегченные виды материалов.

Методы проведения диагностики осадки

Что же делать, если в стенах фундамента появились трещины? В первую очередь необходимо провести определение процесса осадки и наблюдение за ними, исключив или выявив расширение. Методы диагностики могут быть различны и зависят от типа строения и материалов, из которых оно изготовлено.

Дома из газобетонных, керамзитобетонных блоков и кирпича

Для определения степени осадки в стенах фундамента домов из вышеуказанных материалов используется простой, но очень эффективный метод:

  • В месте появления трещины отбивается слой штукатурки, и на кладку ставится маяк, который изготавливается из цементного раствора или плиточного клея. Обычно маяк имеет форму песочных часов, низ и верх которых упираются в края трещины, а середина проходит по ее центру. Раньше было принято изготавливать цементные лепешки, которые просто накладывались на трещины. Но такая технология себя не оправдала: со временем лепешки просто отваливаются, не давая возможности определить процесс расширения.
  • Следует завести специальный журнал, в который через каждые 2 месяца необходимо записывать данные наблюдений. Отмечается, треснул маяк или нет, записывается ширина трещины. Даже в том случае, если размер трещины в стене фундамента увеличился до 1,5 или 2 см, это еще не грозит обрушением дома.

    Деформации мелкозаглубленного фундамента на столбах.

    По результатам наблюдений проводятся следующие действия:

  • За 2 месяца ширина трещин стен фундамента выросла на 6-10 мм, при этом в течение нескольких месяцев процесс продолжает нарастать – требуется срочно принять меры для усиления основания и наземных конструкций постройки.
  • За 1 год трещины достигли 1,5-2 см, при этом затухания процесса не наблюдается – необходимо усилить стены и фундамент.
  • За 1 год размеры трещин незначительно увеличились (от 1 до 5 мм). Если затем будет наблюдаться стабилизация процесса, дополнительных действий предпринимать не нужно. В случае увеличения размера повреждений в течение 3-5 лет с начала наблюдений потребуется усиление конструкций.
  • Маяк незначительно потрескался (не более 0,5 мм), при этом размеры трещины не изменились – это обычное явление, обусловленное изменениями температур.

    Каркасные дома, постройки из бруса и дерева

    Как правило, деревянные здания считаются наименее чувствительными к такому процессу, как осадка фундамента. Но, несмотря на это, она и здесь может проявляться перекошенными окнами, полами или дверью. При этом к обрушению дома процесс не приводит, если при строительстве балки надежно закреплялись гвоздями.

    Трещины, появляющиеся в стенах фундамента деревянного дома, можно контролировать таким же образом, как и в кирпичных домах, то есть установкой маяка. Но можно обойтись и без него. Так, достаточно лишь регулярно измерять размеры повреждений. Например, если размеры трещины не превышают 30-40 мм на 10 м длины фундамента и при этом визуально не наблюдается перекос здания, беспокоиться не о чем.

    Появление осадки столбчатого основания требует более внимательного отношения. Необходимо измерить наклон каждого столба. Столбы могут постепенно заваливаться, что со временем приведет к разрушению дома. Если дефект выявлен, потребуется поменять фундамент. Хорошим вариантом в этом случае послужит основание из стальных свай.

    Причины появления неравномерной осадки в зависимости от вида фундаментов

    Часто осадка стен основания загородного дома, приводящая к появлению деформаций и трещин, возникает вследствие ошибок при проведении строительных работ. При этом большое значение имеют виды фундамента. Устранять итоги ошибок требуется, учитывая возможности и правила эксплуатации того или иного вида основания.

    Ленточные мелкозаглубленные фундаменты

    Динамика пучинистых грунтов.

    На целостность мелкозаглубленных ленточных фундаментов могут повлиять следующие факторы:

    • малая толщина песчаной подушки (при возникновении морозного вспучивания силы воздействуют не на песок, а непосредственно на фундамент);
    • не обустроен дренаж песчаной подушки (скапливающая влага приводит к проседанию основания);
    • некачественное армирование фундамента;
    • неоднородность плотности подушки под основанием;
    • заиливание песчаной подушки, приводящее к сильному вспучиванию.

    Если наблюдается деформация стен мелкозаглубленного ленточного основания, необходимо принять следующие меры:

    • при выявлении высокого уровня почвенных вод следует произвести обустройство качественной дренажной системы и отмостки с утеплением;
    • укрепить балки деревянного дома гвоздями, а основание и стены кирпичного дома – стальными стяжками;
    • при высокой степени деформации фундамента переставить постройку на свайное основание. В случае небольшой деформации можно ограничиться наблюдениями. Как правило, осадка данных фундаментов быстро стабилизируется.

    Свайноростверковые и свайные фундаменты

    Причины повреждения стальных и железобетонных свайноростверковых фундаментов заключаются в следующем:

    Читайте также:  Какой фундамент лучше для бани из сруба: бруса, бревна, ширина и тип

    • на боковую поверхность свай по касательной воздействуют силы морозного вспучивания;
    • подошва под основанием свай имеет неоднородную структуру;
    • малая толщина фундамента или некачественное армирование;
    • основание свай установлено выше уровня промерзания грунта;
    • опорой ростверка является грунт с высоким показателем вспучивания.

    Схема заглубленного столбчатого фундамента на пучинистом грунте.

    Для устранения проблем необходимо предпринять следующие меры:

    • провести утепление фундамента и обустройство утепленной отмостки;
    • откопать грунт вокруг свай и заменить его на смесь крупного песка и гравия или щебня, затем промазать сваи солидолом, завернуть слоем плотного полиэтилена и опять закопать;
    • в местах проседания основания установить несколько дополнительных свай;
    • убрать старые сваи, поставить новые и соединить их ростверком;
    • увеличить расстояние между грунтом и ростверком или произвести утепление отмостки.

    Фундаменты на сваях повреждаются в том случае, когда на них оказывают воздействие следующие факторы:

    • неоднородность основания под сваями;
    • большая сила трения верхнего слоя грунта, обладающего высокими сильносжимаемыми характеристиками.

    Для устранения проблем следует предпринять следующие действия:

    • установить дополнительные сваи в месте проседания основания дома;
    • исключить подсыпку грунта на территории рядом с домов более чем на 10-15 см;
    • не обустраивать в непосредственной близости от постройки площадок и парковок с бетонными плитами.

    Ленточные фундаменты, заложенные ниже уровня промерзания грунта

    В случае обустройства ленточных сильнозаглубленных фундаментов причины возникновения повреждений и деформаций могут быть следующими:

    Схема ремонта-укрепления поврежденного участка ленточного фундамента.

    • неправильно установлена несущая способность грунта, за счет чего нагрузка основания превышает допустимые нормы;
    • основание заложено на глубине, меньшей уровня промерзания почвы;
    • на боковую поверхность основания воздействуют силы морозного вспучивания;
    • фундамент плохо армирован и не оснащен специальными противоосадочными поясами;
    • здание не используется круглогодично, за счет чего промерзает в зимнее время года.

    Проблемы устраняются принятием следующих мер:

    • утеплением отмостки вокруг фундамента;
    • расширением подошвы основания;
    • в качестве обратной засыпки заменить обычный грунт на непучинистый;
    • провести усиление стен и основания;
    • регулярно отапливать дом в зимнее время года.

    Фундаменты, обустраиваемые на заболоченной местности

    Вопреки общепринятому мнению, участки, располагающиеся в заболоченной местности, не рекомендуется оснащать дренажной системой. Согласно законам физики вода оказывает на дом поддерживающее действие, уменьшая степень осадки. Устранение излишней влаги приведет к усилению осадки.

    Возводя фундамент на болотистой местности, необходимо использовать только самый прочный бетон, при этом прочность бетонного раствора должна быть не менее 10-15 мПа. Прочность раствора можно определить, воспользовавшись таблицей:

    Результаты удара по бетону молотком весом от 400 до 800 г Прочность в мПа

  • Удар по поверхности бетона оставляет слабый след. Удар по зубилу, установленному на бетон, оставляет неглубокий след, кусочки не откалываются. > 20
  • При ударе по поверхности остается слабый след, могут откалываться кусочки. При ударе по зубилу откалываются кусочки. 20-10
  • Удар по ребру поверхности приводит к раскалыванию. При ударе по зубилу смесь крошится, острие инструмента проникает вглубь бетона не менее чем на 5 мм. 10-7
  • При ударе остается глубокий след. При ударе зубилом острие входит в бетон на глубину более 5 мм. Дополнительный материал:

    Обследование фундаментов

    Фундамент здания или сооружения закладывает основу успеха всего строительства. В сметной документации возведение фундамента составляет около 20% от общей суммы. В случае необходимости усиления конструкции и увеличения несущей способности, стоимость работ поднимается до 50%. Такие величины обусловлены важностью проводимых работ и спецификой их проведения: высокая сложность, частое применение ручного труда, сжатое пространства для работы.

    После возведения фундамента или при принятии решения на реконструкцию здания, обязательным этапом является проведение обследования фундамента. Особенно важно выполнить комплекс обследовательских работ на должном уровне перед увеличением нагрузки на основание (строительство дополнительных этажей, рост нагрузки на перекрытия).

    Особенности дефектов и повреждений оснований и фундаментов

    Дефекты в конструкции оснований и фундаментов могут выявляться на двух этапах:

    1. На стадии строительства.
    2. На стадии эксплуатации здания или сооружения.

    В обоих случаях их появление можно предотвратить, проводя необходимые работы по оперативному выявлению деформаций. Чем раньше обнаружена проблема, тем проще её устранить.

    Главная трудность, которая возникает при экспертизе подземных частей здания – отсутствие возможности визуального контроля за состоянием элемента. Фундамент скрыт от глаз и не представляется возможным выявить дефекты. Поэтому для обследования фундаментов зданий используют уникальные технологии. Слежение за состоянием и оценка качества конструкции обязательны при строительстве и дальнейшей эксплуатации.

    На практике, обследованию основания уделяется неоправданно мало внимания. Строители ограничиваются соблюдением технологий на стадии возведения, а отслеживания дальнейшего поведения конструкции игнорируется. При этом, именно деформации фундаментов приводят к наиболее значимым разрушениям, вплоть до полного обрушения. Самые сложные и трудно ликвидируемые деформации связаны с фундаментами и грунтами основания.

    Порядок и методика обследования оснований и фундаментов

    Выработана определённая методика проведения обследования фундаментов зданий с целью определения его состояния и своевременного выявления дефектов и погрешностей. Специалисты, занимающиеся подобными экспертизами, начинают свои работы с закладки особых шурфов.

    Места расположения и глубина этих шурфов зависят от проекта строения, особенностей грунтов, категории сложности и безопасности будущего здания. Главная задача – определить прочность бетона под землёй. Дополнительно извлекаются образцы грунтов, на которых закладывается основание. Они подвергаются лабораторным исследованиям, и составляется подробный отчёт с описанием характеристик грунтов. Для получения необходимого грунта шурфы отрывают ниже подошвы фундамента.

    В зависимости от объекта, фундамент может быть различного типа:

    При проведении первичного обследования могут быть выявлены значительные деформации и повреждения фундамента. В таком случае выполняется инструментальное обследование.

    В таком случае специалисты проводят испытания кернов из конструкций – это позволяет составить полную картину параметров прочности элемента. Помимо этого, специальными методами и приборами производится неразрушающее обследование фундамента, в ходе которого выявляются трещины различной степени раскрытия. Специалисты должны обязательно установить причины их появления.

    Главным параметром, который определяется и анализируется при обследовании фундаментов, как существующих зданий, так и вновь возводимых, служит прочность бетона. Её определение – обязательная задача работника.

    Существует несколько методик для установления точной прочности бетона в фундаменте:

    • Неразрушающий контроль (при этом структура бетона не подвергается механическому воздействию и повреждениям)
    • Ультразвуковое обследование с помощью специального тестера
    • Упругий отскок
    • Способ ударного импульса
    • Метод отрыва со скалыванием
    • Изучение на особом прессе отобранных образцов конструкции
    • Важный метод – лабораторный анализ отобранных образцов грунтов

    Выбор подходящего метода обследования фундамента определяется особенностями конкретного объекта и техническими возможностями исполнителей.

    Ультразвуковое обследование фундамента

    По результатам проведённого комплекса мероприятий, составляется детальный технический отчёт. В нём должна содержаться следующая информация:

    1. Ведомость дефектного состояния фундамента
    2. Полные данные о повреждениях, осадке и дефектах фундамента
    3. Подробные результаты анализа кернов и сколок в лаборатории
    4. Параметры, полученные в ходе инструментального обследования
    5. Детальная оценка прочности основания
    6. Окончательные выводы по экспертизе и список рекомендаций для строителей

    Проведение обследования фундамента требует от специалистов особого внимания ко всем деталям. В ходе выполнения работ выделяются несколько этапов:

    1. Подготовительный этап (сбор основных данных, изучение документации, выбор методов обследования)
    2. Этап полевых работ (непосредственное обследование объекта в натуре, сбор актуальной информации)
    3. Этап лабораторных анализов и исследований
    4. Камеральный этап (обобщение собранных материалов, анализ и составление технического отчёта)

    Теперь более подробно о каждом из названных этапов.

    Подготовительный этап обследования фундамента

    На этой обязательной стадии перед специалистами стоит задача собрать максимуму имеющихся данных по объекту строительства, в том числе проектная документация, описание технологии производства, паспорта на материалы и прочее.

    Весь этап включает в себя:

    • Анализ и составление проектной документации
    • Составление материалов инженерно-геологического, гидрогеологического исследований, которые полностью описывают рассматриваемый объект и местность
    • Разработка и ведение журналов наблюдений за кренами, осадками, прогибами и прочими деформациями, происходящими с фундаментом
    • Разработка и проведение комплекса инженерных действий на строительной площадке

    Уже на подготовительном этапе специалисты проводят постоянный контроль и наблюдения за зданием или сооружением с целью оперативного выявления дефектов.

    Сбор проектной документации

    Полноценное проведение подготовительного этапа даёт возможность установить необходимость вскрытия фундамента. Если в грунтах происходит вымывание отдельных фракций, то работы по вскрытию фундаментов могут привести к полному разрушению. Если в ходе обследования выявляется некоторая осадка выше допустимого, то выполняют статистическое зондирование грунтов.

    Полевые работы

    Важнейший этап для сбора актуальной информации об объекте и быстрого принятия решения в конкретной ситуации. Он включает в себя следующие работы:

    • После анализа осадки на территории работ, при допуске, закладывают специальные обследовательские шурфы. После отрытия работник проводит полный анализ состояния подземной части конструкции. Здесь необходимо изучить состояние гидроизоляции фундаментов, техническое состояние конструкции, прочность материалов. Проводится тщательный осмотр на предмет выявления трещин и повреждений. По результатам работы в шурфах составляется подробный технический отчёт.
    • С помощью специальных инструментов осуществляется отбор образцов для последующего обследования в лабораторных условиях. Места отбора определяются дополнительно в соответствии с рекомендациями и правилами обследовании фундаментов.
    • Специалисты на полевом этапе проводят инструментальное выявление деформаций наземной части конструкции. При установлении их наличия следует выявить причину появления и сделать рекомендации по её устранению.

    к оглавлению ↑

    Комплекс лабораторных работ

    Перечень лабораторных работ включает в себя действия по изучению отобранных образцов с использованием соответствующего оборудования с целью выявления фактических параметров образца. На этом этапе перед работниками стоит задача точно определить физические и механические характеристики конструкции, а также свойства объекта исследования с позиции прочности и деформационных изменений. Все этапы работы и возможные результаты подробно описаны в соответствующих ГОСТах и инструкциях.

    Лабораторный анализ грунта

    Особое внимание уделяется анализу отобранных кернов грунтов, лежащих в основании фундамента. Характеристики грунтов определяют вероятность и величину осадки под воздействием строения. Для оптимального результата, обладающего достаточной точностью, определены правила отбора образцов и порядок их анализа.

    Камеральные работы

    На заключительном этапе обследования фундаментов перед исполнителем стоит задача обобщить проведённые работы и составить детальный отчёт по объекту, с полным описанием текущего состояния конструкции и рекомендациями для последующих работ.

    Специалисты, выполняющие обследование оснований и фундаментов, имеют широкие полномочия по организации строительства. В случае выявления по результатам работ несоответствия фундаментов нормативным требованиям, они могут приостановить строительство до устранения указанных замечаний. При необходимости, может проводиться дополнительное обследование.

    Методы определения прочности бетона при обследовании фундаментов

    Определение прочности используемого при строительстве фундамента бетона является ключевой задачей при обследовании. Для установления на практике характеристик материала существует несколько различных методов, которые делятся на несколько групп

    1. Разрушающие методы
    2. Прямые неразрушающие
    3. Косвенные неразрушающие

    В основе их разделения лежит механическое воздействие на бетон. При подборе оптимального метода отталкиваются от конкретного объекта и его характеристик, а также от имеющегося в распоряжении оборудования.

    Разрушающие методы являются классическими и требуют анализа заложенного фундамента на месте, с помощью механического воздействия. Наиболее популярным и принято считать точным методом служит метод определения прочности путём испытания отобранных из конструкции образцов. Несмотря на точность, с течением времени к этому способу прибегают всё реже. Причина кроется в нежелательности даже минимальных механических повреждений фундаментов.

    Испытания бетона на прессе

    Каждый материал имеет свой паспорт с описанием заводских характеристик. Бетон делится на несколько классов и для конкретного объекта необходимый рассчитанный класс описывается в проектной документации. Отклонение от класса недопустимо, так как нарушает все проектные расчёты. В лабораторных условиях технология определения класса бетона предельно проста: на специально предназначенном гидравлическом прессе производят раздавливание изучаемых кубиков бетона. Показатель прочности, полученный в ходе опыта, определяет класс материала.

    На данный момент лучшим способом обследования фундамента является применение способов неразрушающего анализа. С помощью специальных приборов создаётся ультразвуковое излучение необходимой длины волны, которое, проходя сквозь бетон, улавливается приёмником. Так специалисты получают все необходимые характеристики материала.

    В каких случаях проводят обследования фундаментов

    Главные причины необходимости в обследовании фундамента следующие:

    1. Требования класса безопасности возводимого объекта, которые предписывают обязательное обследование фундаментов
    2. Выявление дефектов в конструкции, которые могли быть спровоцированы фундаментом
    3. Дополнительное усиление имеющейся конструкции

    В последнем случае проведение обследования предшествует строительным работам. Потребность в этом возникает в случае:

    1. Возведения дополнительных этажей здания
    2. Монтаж технологических установок и оборудования
    3. При механическом износе существующего фундамента

    Во всех случаях требуется разработка проекта по усилению фундамента, которая невозможна без детального анализа существующей конструкции.

    Факторы, влияющие на техническое состояние фундаментов

    Фундамент, как подземная часть строения, непосредственно взаимодействует с грунтами. Поэтому перед закладкой основания проводится изучение характеристик грунтов. Осадки и колебания в структуре подосновы могут привести к значительным разрушениям фундамента. Взаимодействие с грунтами является ключевым фактором, влияющим на состояние основания конструкции.

    Фундамент подвергается воздействиям со стороны окружающей среды: перепады температуры, как суточные, так и годовые, приводят к микроразрушениям структуры материала и снижают его прочность. Прежде всего, это вызвано расширением влаги внутри фундамента.

    В некоторых ситуациях фундамент подвергается не типичным воздействиям. К таким относятся землетрясения, подземные работы и образование полостей. В зонах с возможными сейсмическими событиями, технология производства фундамента имеет ряд особенностей.

    Постоянное воздействие большой нагрузки веса всего объекта на фундамент требует периодического контроля за его состоянием.

    Экспертиза всех видов фундамента

    Обследования подземной части здания могут производиться как в процессе ее возведения, так и при реконструкции или капитальном ремонте строения. Экспертиза фундамента выполняется профильными специалистами организации с использованием инструментов и профессионального оборудования.

    Проверка осуществляется неразрушающими методами непосредственно в исследуемой зоне или с отбором проб для лабораторного изучения. По ее результатам составляется письменное заключение, включающее анализ ситуации и рекомендации опытных экспертов. Только после этого принимается решение о дальнейших действиях.

    Когда требуется проверка

    Обследование оснований и фундаментов бывает плановым и внеплановым.

    В последнем случае проверки проводят:
      при покупке или наследовании земельного участка с частично возведенным строением; при увеличении этажности дома или устройстве различных надстроек; при появлении на стенах трещин, а в проемах – перекосов; при визуальных просадках, не сопровождающихся видимыми деформациями несущих ограждений; при сомнениях в правильности проведения фундаментных работ; при значительном увеличении нагрузок на основание сооружения, в том числе при установке массивного оборудования; при необходимости реконструкции старого строения; при физическом износе фундамента, приводящем к снижению конструктивной прочности элементов; при постоянном присутствии воды в подвале; при обращении в суд в случае возникновения спорных ситуаций.

    Присутствие на участке готового фундамента недостроенного дома требует профессионального обследования его подземной части для выяснения глубины заложения подошвы и габаритов, а также оценки прочностных характеристик конструкции. Экспертиза помогает определить перспективы дальнейшего строительства даже без наличия прежней проектной документации на здание. Дело в том, что не защищенный фундамент, находящийся долгое время в земле, теряет свою прочность, поэтому требует тщательной проверки.

    Отказ от технического обследования фундаментов, остающихся долгий период под дождем, солнцем и снежным покровом, может привести к дорогостоящему ремонту или разрушению дома в дальнейшем.

    Надеяться лишь на визуальный осмотр проблемных участков подземных конструкций не следует – экономия здесь неуместна. Исправлять последствия окажется намного затратнее по времени, труду и материальным средствам. Рачительный хозяин постарается, скорее, предупредить аварийную ситуацию, нежели попытаться ее обойти или просто не заметить.

    Читайте также:  Класс ламината – что он значит?

    Реконструкция зданий с увеличением нагрузок на основание или переоснащение производства может привести к пагубным результатам в том случае, если не будет проведено обследование фундаментов на предмет их несущей способности.

    Кроме инструментальной экспертизы и возможных лабораторных исследований, выполняются соответствующие расчеты. В результате выясняется запас прочности поземной конструкции, а при необходимости – определяются способы ее усиления.

    Трещины на стенах свидетельствуют о просадках основания, сдвиге или начавшемся разрушении фундамента.

    Проблемы возникают из-за подтоплений или наличия на участке застройки пучинистых грунтов, в результате циклического оттаивания и размораживания почвы.

    В этом случае специалисты проводят одновременное обследование оснований и фундаментов, после чего дают заключение о причинах просадки, а также рекомендации по их устранению.

    Нередко появляется необходимость проведения экспертизы при приемке заказчиком нулевого цикла строительства объекта. В нее включается проверка проектных параметров, в том числе габаритных размеров фундамента и отметки его заложения, а также марок бетона и правильности закладки арматуры. Кроме того, выясняется конкретный объем произведенных работ, их качество и соблюдение технологий.

    При судебных разбирательствах требуется независимая экспертиза фундамента с подробнейшим заключением специалистов. Выполненный по всей форме и правилам документ может использоваться при обращении в судебные инстанции в случае спорных ситуаций. Стоимость выполнения подобных обследований довольно высока, а минимальные сроки изготовления доходят до 5-10 рабочих дней в зависимости от сложности процесса.

    Причины потери прочности

    Фундамент является основанием всего строения. Он располагается под землей, а его конструкция воспринимает все нагрузки и усилия, передавая их на окружающие почвенные слои.

    В результате создается определенная система, взаимно связывающая между собой здание и грунт.

    При ее правильном функционировании силы уравновешивают друг друга, но при малейшем нарушении стабильности начинают происходить различные подвижки фундамента или основания в горизонтальном, вертикальном или наклонном направлении.

    Определить уровень равновесия «грунт-фундамент» помогают расчеты, выполняемые в процессе проектирования дома. Но иногда по халатности или незнанию исполнителей в вычислениях не учитываются некоторые факторы. Нередко в процессе эксплуатации случаются и непредвиденные ситуации:

      подтопление территории в результате аварий; систематические утечки из подземных трубопроводов; проведение в непосредственной близости работ, связанных с колебаниями грунта, а именно – с ударными, взрывными или вибрирующими нагрузками (забивка свай, разработка подземных выработок); отголоски от землетрясений; вымывание грунта из-под подошвы фундамента; суровые зимы, не свойственные региону строительства.

    Причиной, приводящей к просадкам, часто является несоблюдение технологии проведения работ или банальное желание застройщика сэкономить.

    Кроме того, обследование фундамента и основания может выявить такие негативные факторы, как блуждающие токи или неоднородность грунтов, колебания химического состава подземных вод или их сезонное поднятие.

    Словом, источников неприятностей существует достаточно много, а грамотно определить их происхождение и влияние на конструкции подземной части дома под силу лишь профессионалам.

    Методы проведения обследования

    Экспертиза фундаментной части дома осуществляется разными способами, зависящими от требований, возможных вариантов доступа к конструктивным элементам и узлам, а также от степени их разрушения.

    Самым простым является визуальный метод осмотра, включающий фиксацию выявленных недостатков на видео или фотоаппарат с целью дальнейшего наблюдения за дефектом.

    Специалисты составляют Акт, в котором кратко описывают повреждения, и дают, как правило, устные рекомендации по их устранению.

    Визуальное обследование фундаментов происходит достаточно быстро и составляет не более одного дня, но оно менее эффективно, нежели инструментальная экспертиза.

    Проверка состояния фундаментов и оснований затруднена их расположением. Даже при визуальном осмотре нередко приходится откапывать шурфы, так как наличие в строении подвала не всегда дает возможность определения причин появления дефектов.

    Прочность бетона проверяют с помощью следующих инструментальных методов:

    В последнем случае проверки проводят:
      импульсно-ударного; отрывного со скалыванием; упругого отскока; сдавливающего – под прессом; ультразвукового и т.д.

    Кроме исследований на прочность, материал фундамента проверяется на водопроницаемость и морозостойкость. Железобетон, к тому же исследуется на степень армирования и толщину защитного слоя, предохраняющего арматуру от контакта с грунтом, водой и кислородом.

    Такие обследования производятся по месту с использованием специальных приборов, к примеру – ультразвуковых тестеров.

    Обследование фундаментов зданий преследует несколько целей:
      выяснение фактического состояния конструкции и грунтов, залегающих в основании; определение остаточного прочностного ресурса; оценку эксплуатационных качеств; установление причин разрушения или осадки дома; уточнение геометрических размеров; расположение арматурных каркасов; обнаружение внутренних пустот; проверку целостности гидроизоляционного слоя; степень коррозии металлических частей фундамента, а также сварных швов; диагностику факторов, влияющих на снижение несущей способности; выбор оптимальных вариантов устранения дефектов.

    Наиболее доступное инструментальное обследование фундаментавключает в себя ряд мероприятий. Прежде всего, на определенном расстоянии вдоль его стен и на углах, либо вблизи подземных столбов, откапывают шурфы ниже глубины расположения подошвы фундаментной части дома.

    После этого производят визуальную оценку состояния конструкции и документальное описание дефектов. Также, выполняют линейные замеры для выяснения ее геометрических параметров. Далее из грунта основания и тела фундамента извлекаются пробы различными доступными способами, но без нарушения их общей целостности.

    Полученные образцы отправляют в лабораторию для исследования.

    Железобетонный фундамент нуждается в определении диаметра арматуры, ее местоположения и толщины защитного слоя.

    Выводы, заключения и рекомендации по проведенной экспертизе даются на основании:

      протоколов лабораторных испытаний отобранных проб; актов непосредственного обследования фундаментов; архивной документации, касающейся подземной части дома и гидрогеологических исследований; результатов экспертной диагностики; соответствующих расчетов.

    Визуальное обследование

    Чаще всего наружный осмотр фундамента без применения инструментов и приборов производится в доступных местах, хотя в некоторых случаях требуется откапывать неглубокие шурфы. Как правило, визуальному обследованию подвергается цоколь, ростверк, приямки и верхняя часть фундамента. Основное внимание при визуальном контроле уделяют:

      коррозии бетона; зазорам и трещинам, образовавшимся в период эксплуатации; арматуре, обнажившейся в результате сколов защитного бетонного слоя; пятнам ржавчины; нарушениям целостности монолита; разрушениям кладки.

    Более детальная экспертиза фундамента проводится в случаях:

      нарушения пространственного положения конструкции (сдвиг, осадка, наклон); суммарной площади деформированных участков, составляющей более 10%; наличия сколов глубиной более 1-1,5см.

    Перечень работ, входящих в план мероприятий, и необходимая документация, присутствующая в отчетах, заранее оговариваются с заказчиком. Сторонам рекомендуется заключить договор о проведении экспертизы с расчетом стоимости услуг. Данное правило поможет избежать конфликтных ситуаций.

    Экспертиза фундамента

    Экспертиза фундамента дает возможность оценить несущие и другие эксплуатационные свойства строительного элемента конструкции.

    Основные методы определения осадок фундаментов: достоинства и недостатки

    Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Ноября 2011 в 21:15, курсовая работа

    Описание

    Для расчета оснований по второй группе предельных состояний необходимо уметь определять перемещения фундаментов, возникающие в результате деформаций оснований и знать величины предельно допустимых перемещений фундаментов, при которых еще не нарушается нормальная эксплуатация сооружения в целом или отдельных его частей.

    Содержание

    Содержание
    1. Необходимость определения перемещений фундаментов сооружения 3
    2. Факторы, обуславливающие деформативность грунтов 6
    3. О методах определения осадок 10
    4. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования 12
    5. Расчет осадок фундаментов во времени 15
    6. Расчет осадки фундамента методом эквивалентного слоя грунта 17
    7. Определение осадок фундаментов по данным краткосрочных
    геодезических измерений . 19
    8. Расчет осадки по методу Лалетина Н.В. 23
    9. Расчет осадки по методу Егорова К.Е. 25
    10. Практический метод расчета оснований фундаментов с
    использованием нелинейных методов. 27

    Работа состоит из 1 файл

    Осадки фундамента.doc

    7. Определение осадок фундаментов по данным краткосрочных геодезических измерений

    В соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.01-83 для ответственных, зданий и сооружений, проектируемых в сложных инженерно-геологических условиях, следует проводить геодезические измерения осадок.

    Такие наблюдения необходимо проводить при строительстве на площадках с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями (большая толща слабых грунтов, наличие насыпных или намывных грунтов, присадочных грунтов, закарстованных территорий); при возведении уникальных зданий и сооружений, освоении новых конструкций фундаментов или новых серий зданий, строительстве зданий в несколько очередей или при их примыкании к ранее выстроенным зданиям; при вскрытии глубоких котлованов; при надстройке зданий; при использовании новых строительных технологий, требующих экспериментальной проверки; а также при выявлении причин деформаций зданий и сооружений с целью разработки оптимальных решений по усилению строительных конструкций и стабилизации осадок.

    Геодезические измерения осадок должны проводится по разработанной программе с указанием точности, количества геодезических знаков (марок, реперов) и схемы их размещения в соответствии с ГОСТ 24846-81

    Результаты геодезических измерений осадок позволяют:

    – сопоставить прогнозируемое развитие осадок с фактическим.

    – обратным пересчетом уточнить деформационные характеристики грунтов,

    – принять правильное решение по усилению строительных конструкций при обследовании зданий, получивших чрезмерные деформации.

    По данным краткосрочных геодезических измерений можно дать прогноз развития осадок во времени с определением как конечной осадки, так и осадки, накопившейся («упущенной») до начала наблюдений.

    В случае, если наблюдения за осадками начаты после возведения здания, то есть в послестроительный период, то достаточно трёх циклов наблюдений для определения конечной и «упущенной» осадок.

    Используя данные трёх циклов наблюдений, точки НП, П1, П2 и закономерность развития осадок фундаментов во времени, предложенную проф. Н. М. Герсевановым, легко получить уравнения приращения осадки между двумя циклами наблюдений

    где ξ – коэффициент, зависящий от свойств грунта основания, толщины сжимаемого слоя и условий фильтрации воды при его уплотнении;

    Выражение легко привести к виду

    Из выражения методом последовательного приближения находим SК– SНП, далее находим параметр ξ

    Конечная осадка и осадка, накопившаяся до начала наблюдений, вычисляются по формулам

    Схема развития осадок фундаментов во времени.

    Если наблюдения за осадками начаты в период строительства (точки НС, С1, С2), то приложение нагрузки на основание нужно разбить на несколько частей (например, равные числу этажей n). Тогда конечная осадка от принятой доли нагрузки (Р/n) будет равна

    По аналогии можно получить

    Из выражения методом последовательного приближения находится SДК величина конечной осадки по формуле (5.43). Параметр ( можно вычислить по формуле

    Значение осадки, накопившейся до начала наблюдений, вычисляется по формуле

    где m – число равных ступеней нагрузок (число этажей), приложенных до начала наблюдений.

    8. Определение осадки по методу Н. В. Лалетина

    Все вышеперечисленные формулы по расчету осадки базируются на предпосылках линейно-деформируемой среды с использованием постоянных величин Е и μ по всей деформируемой толще грунта основания.

    Но, как известно из опытов, в песчаных и илистых грунтах наблюдаются деформации, не подчиняющиеся линейной зависимости от нагрузки. В этом случае модуль деформации Е не будет постоянным.

    В грунтах, менее уплотненных и обладающих более слабой структурой, роль остаточных деформаций приобретает решающее значение.

    Проф. Н. В. Лалетин, рассматривая уплотнение грунта под фундаментами, дал следующие формулы по определению осадки:

    а) для ленточных фундаментов

    б) для квадратных и круглых в плане фундаментов:

    где b — ширина подошвы фундамента;

    F — площадь подошвы фундамента;

    Eост — модуль остаточной деформации грунта;

    ξ— коэффициент бокового давления грунта;

    p — радиальное напряжение на границе зоны уплотнения грунта, где его структура сохраняет еще свое первоначальное состояние;

    К — коэффициент, оценивающий долю частиц грунта от общего их объема, расходуемых на уплотнение грунта.

    При малых упругих деформациях в сравнении с остаточными К=1. В остальных случаях К должен быть меньше единицы.

    Эти формулы получаются из следующих соображений. При деформации уплотнения грунта его частицы расходуются на уплотнение под фундаментом и на возмещение объемных изменений, имеющих место в окружающей грунт зоне уплотнения.

    Если в пределах зоны движения грунтовых частиц в створе угла выделить элементарную призму длиной в одну погонную единицу и сечением RdRdβ, то в этой призме объем пор уменьшится на величину

    Согласно работам проф. Н. В. Лалетина

    Подставим эти значения в выражение. Имея в виду, что общая деформация уплотнения грунта под фундаментом должна быть равна объему частиц, вытесненных при осадке фундамента, будем иметь

    Выражение интегрируем сначала в пределах изменения R от до R. Учитывая, что (задача Фламана для ленточных фундаментов), а и , подставляем их значения вместо R и интегрируем полученное выражение второй раз в пределах изменения β от 0 до π/2. В результате получим формулу для определения остаточной осадки ленточных фундаментов.

    Если вместо РR подставить ( по Буссинеску, фундамент работает в условиях пространственной задачи теории упругости).

    9. Расчет осадки фундамента по методу К. Е. Егорова

    При расчете осадки фундамента по методу проф. К. Е. Егорова исходят из следующих допущений:

    1) деформирующаяся толща грунтов ограничена по мощности;

    2) деформации в пределах каждого слоя пропорциональны напряжениям, т. е. грунт каждого слоя является линейно деформируемым;

    3) деформации отдельных слоев устанавливаются с: учетом всех составляющих напряжений;

    4) осадка фундамента равна средней величине осадки поверхности грунта под действием равномерно распределенной нагрузки;

    5) жесткость фундамента не учитывается;

    6) распределение напряжений в слое грунта принимается и соответствии с задачей однородного полупространства, а жесткость подстилающего слоя учитывается поправочным коэффициентом М.

    В соответствии с принятыми допущениями К.Е. Егоровым выведена формула для конечной осадки:

    где b — ширина фундамента;

    pД – среднее давление, под действием которого уплотняется грунт основания;

    Кi — коэффициент, зависящий от формы подошвы и отношения H/b определяемый по табл.

    М — коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений при наличии жесткого подстилающего слоя (принимается по таблице).

    Коэффициент M одновременно учитывает отсутствие перемещений по контакту сжимаемого слоя грунта и подстилающего недеформируемого массива. Величина М зависит от коэффициента Пуассона μ. К. П. Егоровым значение М определено для μ=0,30.

    Мощность активной зоны Н, в пределах которой следует учитывать деформации грунтов основания, по этому методу установить нельзя, поэтому

    К. Е. Егоров при отсутствии подстилающих скальных пород определяет ее в соответствии с методом суммирования. Кроме того, этот метод пока не позволяет определять осадку фундамента с учетом влияния загружения соседних площадей и фундаментов. Однако весьма ценно, что по методу К. Е. Егорова определяются деформации не под действием одного компонента напряжений, а с учетом напряженного состояния в пределах каждого рассматриваемого линейно деформируемого слоя.

    10. Практические методы расчета оснований фундаментов с использованием нелинейных методов

    В настоящее время наиболее широкое применение в практике проектирования фундаментов находит модель линейно – деформируемой среды в виде полупространства или слоя конечной толщины, предполагающие существование линейной зависимости между напряжениями и деформациями. Как известно, в основании в процессе загружения развиваются зоны предельного равновесия, взаимодействующие с областью грунта, находящейся в допредельном состоянии.

    В случае, если всё основание находится в предельном напряженном состоянии, расчет ведется с использованием теории предельного равновесия. Однако в этом случае остается неопределенным деформационное состояние оснований.

    Линейные методы расчета не позволяют:

    – провести расчет оснований по деформациям при давлении, превышающем расчетное сопротивление фунта;

    Повышение оригинальности

    Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp» , которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

    Читайте также:  Свойства и использование эфирных масел в бане

    Результат поиска


    курсовая работа Основные методы определения осадок фундаментов: достоинства и недостатки
    Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 16.07.2012. Год: 2011. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru:


    Курсовая работа
    «Основные методы определения осадок
    фундаментов: достоинства и недостатки»

    1. Необходимость определения перемещений фундаментов сооружения.

    Для расчета оснований по второй группе предельных состояний необходимо уметь определять перемещения фундаментов, возникающие в результате деформаций оснований и знать величины предельно допустимых перемещений фундаментов, при которых еще не нарушается нормальная эксплуатация сооружения в целом или отдельных его частей.
    Перемещения фундаментов определяют методами механики грунтов, которые являются в достаточной степени общими и пригодными для фундаментов различных сооружений. Величины же предельно допустимых перемещений и деформаций фундаментов зависят от вида сооружения и условий его работы. Для сооружений различных типов они будут различными.

    При действии нагрузок в плоскости симметрии жесткого, отдельно стоящего фундамента, его перемещения вследствие деформаций основания можно охарактеризовать тремя компонентами (рис. 2.1): вертикальным перемещением центра подошвы фундамента (осадкой) S, горизонтальным смещением u и углом поворота (креном) ?. В случае однородного основания осадка S зависит только от величины вертикальной центрально приложенной нагрузки Р. Угол поворота фундамента ? и горизонтальное смещение u зависят и от величины действующего момента М и от величины горизонтальной нагрузки Т.
    Если сооружение передает нагрузку на несколько отдельных фундаментов, то для оценки влияния деформаций основания на прочность сооружения и его эксплуатационную пригодность необходимо определить не только осадки каждого фундамента, но и разность осадок фундаментов. Для гибких фундаментных конструкций (например, фундаментных балок и плит), важно также знать разности осадок отдельных точек подошвы фундамента.
    Деформированное состояние гибких фундаментов оценивают не только по величинам осадок и их разностей, но и по такой характеристике, как относительный прогиб, представляющий собой отношению стрелы прогиба к длине фундамента.

    При проектировании фундаментов опор мостов нужно определять как абсолютные осадки фундаментов, так и разности осадок смежных фундаментов. Одинаковые, равномерные осадки всех опор моста не влияют на прочность пролетных строений и не вызывают разрушения проезжей части в пределах моста. Большие же равномерные осадки могут нарушить проезжую часть в местах сопряжения моста с земляным полотном дороги и уменьшить подмостовой габарит. Поэтому ограничения накладывают не только на разность осадок, но и на величину абсолютной осадки.
    Разность осадок смежных фундаментов опор мостов статически определимых систем также не снижает прочности пролетных строений, но может принести к недопустимым переломам профиля проезжей части моста и вызвать увеличение динамических воздействий на мост подвижных средств.
    Разность осадок фундаментов опор мостов внешние статически неопределимых систем оказывает большое влияние на распределение усилий в элементах пролетных строений. Если эта разность не была учтена при расчете пролетных строений или учтена не правильно, то ввиду изменения напряженного состояния пролетные строения могут получить серьезные повреждения и стать непригодными к дальнейшей эксплуатации. Перемещения фундаментов таких мостов следует определять с учетом совместной работы оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций и возникающего при этом перераспределения нагрузок на фундаменты.
    Для опор мостов ограничивают также горизонтальные смещения их верха uв и углы поворота ?в в уровне расположения опорных частей пролетных строений. Величину uв определяют по формуле
    (2.1)
    где h— расстояние от подошвы фундамента до верха опоры (рис. 2.1), а при свайных и столбчатых фундаментах —расстояние от подошвы плиты ростверка до верха опоры (рис. 2.2).
    К значению uв, определенному по выражению (2.1), прибавляют составляющую смещения за счет собственных деформаций опоры.
    Значение ?в определяют тоже путем суммирования ? с составляющей угла поворота, обусловленной собственными деформациями опоры.
    Перемещения верха опор вдоль моста могут нарушить нормальную работу опорных частей и деформационных устройств. Смещения опор в поперечном направлении приводят к деформациям проезжей части моста в плане и искажению его оси.
    Предельные значения перемещений опор нужно устанавливать с учетом конструкции опор, пролетных строений, опорных частей, деформационных швов и других устройств. Перемещения опор должны ограничиваться допустимыми значениями углов перелома продольного профиля проезда.
    Предельные перемещения опор не должны превышать значений, см, определяемых по следующим эмпирическим формулам, рекомендованным действующими нормами проектирования мостов:
    величины предельной равномерной осадки опоры
    (2.2)
    разности осадок смежных опор
    (2.3)
    горизонтального смещения верха опоры как вдоль, так и поперек оси моста
    (2.4)
    где l —длина меньшего примыкающего к опоре пролета, м принимаемая не меньше 25 м.

    2. Факторы, обусловливающие деформативность грунтов.

    Для определения величины осадки сооружений необходимо:
    1) установить зависимость между величинами напряжений и деформаций, возникающих в грунте от действия внешней нагрузки;
    2) определить закон распределения напряжений в полупространстве и величину напряжений в любой его точке;
    3) определить глубину активной зоны, на которую распространяется деформация основания от внешних нагрузок;
    4) иметь данные о физико-механических свойствах грунтов;
    5) знать конструкцию фундаментов.
    Зависимость между напряжениями и деформациями принимается по теории линейно-деформируемой среды (закон Гука), т. е.

    Графически это выражение изображается прямой линией, проходящей через начало координат и наклоненной под некоторым углом к оси абсцисс. Тангенс угла наклона представляет собой модуль сжатия Е.
    При использовании линейной зависимости между напряжениями и деформациями принимается, что деформативные характеристики (модуль сжатия, коэффициент бокового давления) не зависят от давления и остаются постоянными в процессе сжатия.
    Испытание грунтов на сжатие часто показывает нелинейный характер деформаций. Для некоторых грунтов при нелинейной зависимости напряжений и деформаций можно пользоваться законом Баха

    где n – опытный параметр, зависящий от свойств грунта (например, для гранита n=1,13).
    Для определения осадки сооружений существует три вида формул, полученных на основе:
    а) произвольных упрощающих предпосылок в отношении распределения в грунте вертикальных напряжений;
    б) теории линейно-деформируемой среды с учетом максимальных осевых вертикальных напряжений;
    в) теории линейно-деформируемой среды с учетом всех трех компонентов нормальных напряжений.

    Рис. Эпюры бытовых и дополнительных давлений для определения нижней границы активной зоны
    При расчете осадки сооружений весьма важным фактором является глубина сжимаемой активной зоны грунта под сооружением.
    Глубину сжимаемой толщи можно определить по СНиПу, методами В. М. Веселовского, Н. А.Цытовича, В. А. Флорина и X. Р. Хакимова.
    Согласно СНиПу за мощность сжимаемой толщи грунта под фундаментом принимается глубина, ниже которой вертикальные нормальные напряжения от веса сооружения составляют не более 20% от вертикальных напряжений, вызываемых собственным весом грунта, т. е.

    Согласно данным проф. Н. А. Цытовича глубину активной зоны можно рассматривать как двойную величину эквивалентного слоя грунта, т. е.

    где

    ? — коэффициент, зависящий от формы подошвы и жесткости фундамента; b — ширина подошвы фундамента.

    Рис. Графики влияния площади на величину осадки
    Следует отметить, что точного определения глубины активной зоны грунта hакт в механике грунтов до настоящего времени не существует.
    Большое влияние на осадку сооружений оказывает величина и конфигурация площади нагрузки и жесткость конструкции фундамента.
    На рисунке представлены графики влияния площади подошвы фундамента на величину осадки сооружений при равной интенсивности загружения этой площади. Из графиков видно, что при малых площадях имеет место уменьшение осадки с увеличением площади; при средних площадях (с диаметром штампа 30—45 см) наблюдается прямая пропорциональность величины осадки корню квадратному из площади штампа.

    График зависимости осадки от площади штампа в лёссовых грунтах
    На лёссовых суглинках осадка сооружения также пропорциональна корню квадратному из площади F, т. е.

    где К — коэффициент пропорциональности, постоянный для данного грунта.
    Эта пропорциональность может иметь место для штампов площадью примерно до 50 м 2 .

    3. О методах определения осадок.
    Перемещения фундаментов, обусловленные деформациями грунтов основания, определяют исходя из линейной зависимости между деформациями и напряжениями в грунте. Теоретические разработки, учитывающие нелинейный характер этой зависимости, еще недостаточно подтверждены опытными данными и не используются на практике.
    Положение о линейной деформируемости грунтов позволяет применить к ним решения о распределении напряжений и деформаций, полученные теорией линейно-деформируемого полупространства. В связи с этим для определения пределов применимости решений линейно-деформируемой среды важно знать значение того наибольшего нормального давления на грунт, до которого зависимость между деформациями грунта и напряжениями можно считать практически линейной. Значение этого давления принято называть пределом пропорциональности грунта основания.
    В механике грунтов исходят из положения о том, что линейная зависимость между осадками фундамента и напряжениями под его подошвой нарушается при развитии в грунте зон предельного равновесия. Поэтому пределом пропорциональности считают то давление, которое соответствует начальной стадии развитая областей сдвигов.
    Предел пропорциональности определяют по преобразованной формуле
    И. П. Пузыревского
    (2.5)

    гаг и —характеристики сдвига грунта основания, используемые расчетах по второй группе предельных состояний: —объемная масса грунта под подошвой фундамента; —то же, выше подошвы; —коэффициент условий работы грунта основания.
    Формула (2.5) получена исходя из условия, что зоны предельного равновесия у краев подошвы фундамента распространится в глубь основания на величину, равную ? ширины подошвы b.
    Теоретические основы различных методов расчета перемещений фундаментов рассматриваются в курсе «Механика грунтов». На практике при определении осадок фундаментов искусственных сооружений чище всего применяют метод послойного суммирования осадок. Это объясняется тем, что данный метод позволяет учитывать различные факторы, влияющие на перемещения фундаментов. В то же время его использование достаточно просто, а степень точности результатов — удовлетворительна.
    Метод послойного суммирования осадок позволяет учесть неоднородность основания, выражающуюся в изменении модуля деформации по глубине. Его можно применять для расчета осадок фундаментов, имеющих различную форму в плане. Этим методом можно также учитывать взаимное влияние фундаментов на их осадки и влияние различного рода боковых пригрузок, что имеет большое значение при определении перемещений фундаментов мостовых устоев, к которым примыкают высокие насыпи.

    4. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования.

    Осадки фундаментов этим методом определяют в порядке, описанном ниже. Для горизонтальных площадок, лежащих на вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента, вычисляют нормальные сжимающие напряжения от веса грунта (природные давления) и от воздействия сооружения. После этого строят эпюры природного давления 1 и дополнительного давления от сооружения 2 (рис. 2.3).
    На осадку фундамента влияет лишь толща грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, определенной мощности. Практически считается, что нижняя граница сжимаемой толщи 4 находится на такой глубине, где дополнительные напряжения от сооружения составляют 20% от природного давления в грунте. Эту границу можно легко найти графически — путем наложения на эпюру давления от сооружения эпюры природного давления 3, уменьшенного в пять раз (рис. 2.3). После этого сжимаемую толщу делят на участки. Толщину слоев выбирают с учетом очертания эпюры сжимающих напряжений. Она не должна превышать 0,4b.
    При делении сжимаемой толщи на элементы их границы необходимо совмещать с границами естественных слоев грунта, если модули деформации последних различны. Осадку фундамента определяют путем суммирования осадок отдельных слоев по формуле
    (2.6)
    где — среднее дополнительное напряжение от веса сооружения для данного слоя; — толщина слоя; — модуль общей деформации 1-го слоя грунта; Р — безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8 независимо от вида грунта.

    Рис. 2.3. Схема к примеру расчета осадки фундамента методом послойного суммирования
    Значение можно непосредственно определить для середины слоя или вычислить по формуле

    где и — напряжения на кровле и подошве слоя.
    Сжимающие напряжения в основании под подошвой фундамента определяют методом механики грунтов.
    Напряжение от давления, создаваемого сооружением под центром подошвы прямоугольного, круглого и ленточного фундамента на глубине z от подошвы, вычисляют по формуле
    (2.7)
    где — коэффициент, учитывающий изменение напряжений по глубине, принимаемый по приложению II в зависимости от m=z/b и n=a/b; b —ширина подошвы фундамента (размер меньшей стороны), для круглого —диаметр подошвы; а —длина подошвы прямоугольного фундамента.
    Напряжение на подошве фундамента, влияющее на его осадку,

    где — среднее фактическое напряжение по подошве фундамента.
    Осадки вычисляют не от полного давления , а от давления, уменьшенного на величину природного давления грунта на уровне подошвы фундамента.
    Для основания, состоящего из n слоев грунта, природное давление на глубине от поверхности вычисляют по формуле
    (2.8)
    где и h —объемная масса и толщина каждого слоя грунта.
    Природные давления водопроницаемых грунтов, расположенных ниже горизонта вод, определяют с учетом взвешивающего действия воды. В этом случае в выражении (2.8) вместо полной объемной массы водонасыщенного грунта следует учитывать уменьшенную величину равную
    (2.9)
    где ? и ? —плотности воды и грунта.

    5. Расчет осадки фундаментов во времени.

    сСхема?Схема
    1212
    0,10,020,120,0050,60,710,950,42
    0,20,080,250,020,71,001,240,69
    0,30,170,390,060,81,401,641,08
    0,40,310,550,130,92,092,351,77
    0,50,490,730,240,952,803,172,54

    6. Определение осадки фундаментов методом эквивалентного слоя грунта

    7. Определение осадок фундаментов по данным краткосрочных геодезических измерений

    В соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.01-83 для ответственных, зданий и сооружений, проектируемых в сложных инженерно-геологических условиях, следует проводить геодезические измерения осадок.
    Такие наблюдения необходимо проводить при строительстве на площадках с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями (большая толща слабых грунтов, наличие насыпных или намывных грунтов, присадочных грунтов, закарстованных территорий); при возведении уникальных зданий и сооружений, освоении новых конструкций фундаментов или новых серий зданий, строительстве зданий в несколько очередей или при их примыкании к ранее выстроенным зданиям; при вскрытии глубоких котлованов; при надстройке зданий; при использовании новых строительных технологий, требующих экспериментальной проверки; а также при выявлении причин деформаций зданий и сооружений с целью разработки оптимальных решений по усилению строительных конструкций и стабилизации осадок.
    Геодезические измерения осадок должны проводится по разработанной программе с указанием точности, количества геодезических знаков (марок, реперов) и схемы их размещения в соответствии с ГОСТ 24846-81
    Результаты геодезических измерений осадок позволяют:
    – сопоставить прогнозируемое развитие осадок с фактическим.
    – обратным пересчетом уточнить деформационные характеристики грунтов,
    – принять правильное решение по усилению строительных конструкций при обследовании зданий, получивших чрезмерные деформации.
    По данным краткосрочных геодезических измерений можно дать прогноз развития осадок во времени с определением как конечной осадки, так и осадки, накопившейся («упущенной») до начала наблюдений.
    В случае, если наблюдения за осадками начаты после возведения здания, то есть в послестроительный период, то достаточно трёх циклов наблюдений для определения конечной и «упущенной» осадок.
    Используя данные трёх циклов наблюдений, точки НП, П1, П2 и закономерность развития осадок фундаментов во времени, предложенную проф. Н. М. Герсевановым, легко получить уравнения приращения осадки между двумя циклами наблюдений
    и т.д.

    Перейти к полному тексту работы

    Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru

    Смотреть полный текст работы бесплатно

  • Ссылка на основную публикацию