Сведения о деформациях инженерных сооружений

Природно-техногенному негативному воздействию подвержена значительная часть земель России. Многочисленные геологические процессы нарушают равновесие природной среды. Более половины городов России подвержено тем или иным опасным процессам.

Наиболее опасными процессами, выводящими из хозяйственной деятельности огромные полезные площади, являются: затопление, подтопление, сейсмичность, оползни, сели, эрозии, карст.

           Большой ущерб наносят просадочные явления, которые зафиксированы в 550 городах России, на площади, составляющей 10% территории этих городов. С просадками связаны многочисленные деформации инженерных сооружений. Они приводят к значительному удорожанию строительства, снижают качество инженерно- строительного потенциала городов, а в иногда делают недоступными отдельные виды строительства.

       Под действием внешних и внутренних сил сооружения на грунтовых основаниях претерпевают деформации, как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении. Смещения, происходящие в горизонтальном направлении, называю сдвигом сооружений, а вертикальные смещения- осадками. Так основной силой, воздействующей на сооружение, является сила тяжести, то основное внимание уделяют наблюдениям за осадками. В данных методических указаниях большее внимание уделено именно этому вопросу.

       Деформации грунтов подразделяют на упругие и неупругие                (остаточные). При динамических нагрузках, включая и сейсмические воздействия, первостепенное значение имеют упругие деформации. Неупругие деформации играют главную роль при расчете массивных фундаментов.

 Деформации оснований и сооружений характеризуются:

А) абсолютной(полной) осадкой отдельных точек фундамента, получаемой в результате измерений.

Б) средней осадкой здания или сооружения, вычисляемой по данным осадок не менее, чем в трех точках фундамента или трех отдельных фундаментов, расположенных в пределах здания или сооружения;

В) перекосом конструкций (для относительно жестких сооружений), представляющим собой максимальную разность неравномерных осадок двух соседних марок (опор), отнесенную к расстоянию между ними;

Г) креном (для абсолютно жестких сооружений и высотных объектов), представляющим собой наклон (поворот) основных плоскостей всего сооружения в результате неравномерных осадок без нарушения его цельности и геометрических размеров;

Д) относительным прогибом (или перегибом) фундамента, представляющий собой частное от деления величины стрелы прогиба на длину изогнувшейся части сооружения;

Е) кручение, представляющим сложное явление, когда два параллельных фундамента или две грани сплошной железобетонной плиты имеют неравномерную осадку, направленную в противоположные стороны;

Ж) трещинами, являющимися следствием недопустимых напряжений и деформаций, возникающих при неравномерных осадках.

  Осадку можно классифицировать:

- по вызывающим её причинам;

- по характеру деформации грунтов в основании сооружений;

- по степени равномерности распределения её по площади подошвы фундамента (равномерные и неравномерные);

- по степени влияния её на прочность и устойчивость сооружения (неопасные и опасные);

- по преобладанию того или иного фактора сопротивления в процессе уплотнения грунтов оснований (фильтрационная осадка- первичная и вязкоплаcтическая- вторичная);

- по характеру развития ползучих деформаций грунтов (затухающая и незатухающая).

Неравномерные осадки могут вызвать недопустимые (опасные) общие деформации сооружений: трещины, расхождения швов, перекосы и д.р. Опасность неравномерных осадков усугубляется скоростью их протекания (что характерно при высоких темпах загрузки оснований), так как больше скорость развития осадок, тем больше вероятность увеличения их неравномерности.

 Разделение осадок на первичную и вторичную возможно только при наличии в основании глинистых грунтов, так как в чистых песках ползучесть практически не проявляется.

Осадки могут быть затухающими и незатухающими. Затухающие осадки характеризуются постепенным уменьшением скорости протекания их во времени. Незатухающие осадки протекают в течение весьма длительного времени с постоянной скоростью.

  Приведем ставший уже классическим пример Пизанской башни, осадка и наклон которой продолжаются и в настоящее время. В основании башни залегают пластичные глины, перекрытые песчаным слоем относительно малой мощности. Если учесть, что начало возведения этого сооружения относится к концу Х||в., то уплотнение грунтов в его основании не прекращается уже 800 лет. Осадка башни превысила 320 см. Верх башни отошел от вертикали более чем на 4,5м (при высоте 14,5).

Систематические инструментальные наблюдения за вертикальными перемещениями фундаментов и сооружений составляют основу изучения деформаций.

Проведение доброкачественных и точных наблюдений за осадками одинаково важно как в строительный, так и в эксплуатационный период. Наблюдения в эксплуатационный период позволяют разработать мероприятия по укреплению сооружений и предупреждению аварии.

Результаты наблюдений и исследований осадок сооружений являются хорошей основой для разработки способов прогноза осадок.