Осадка фундамента — это вертикальное перемещение конструкции, которое происходит в результате изменения нагрузки на грунт, его свойств или условий эксплуатации. Это явление может быть вызвано как стихийными процессами, так и неравномерным распределением нагрузки на основании здания.
Осадка фундамента может быть равномерной или неравномерной, что способно привести к деформации строения и возникновению трещин в стенах. Поэтому важно тщательно проектировать и анализировать основание фундамента для предотвращения таких проблем.
Осадка оснований
Под воздействием нагрузки от сооружения его основание деформируется и дает осадку, а в некоторых случаях — просадку.
Осадкой основания (или осадкой фундамента) называют вертикальное перемещение поверхности грунта под подошвой фундамента, связанное с передачей на основание нагрузки от сооружения.
Различают осадку основания равномерную и неравномерную. При равномерной осадке перемещения точек поверхности грунта под всей площадью фундамента одинаковы, а при неравномерной — неодинаковы. Равномерная осадка основания, как правило, не является опасной; неравномерная же осадка часто становится причиной нарушения условий нормальной эксплуатации сооружений, а иногда и их аварий.
Для уплотнения грунта под нагрузкой требуется определенное время, в течение которого наблюдается рост осадки основания. Осадку, соответствующую окончательному уплотнению грунта, называют полной, конечной или стабилизированной.
Большую быстро протекающую осадку, сопровождающуюся коренным изменением сложения грунта, называют просадкой. Просадка наблюдается, например, при выпирании грунта из-под подошвы фундамента и при замачивании макропористых грунтов под нагрузкой.
22. Методы расчета осадки
Расчет осадки уплотнения ведется в предположении, что грунт подчиняется законам линейно деформируемой среды, когда деформации линейно зависят от давлений. Теоретически максимальное давление на грунт, при котором существует линейная зависимость, определяется отсутствием под подошвой фундамента пластических зон. Однако наблюдения за сооружениями показывают, что небольшое развитие зон пластических деформаций под гранями фундамента может быть допущено.
Для определения конечной осадки основания широко применяют метод послойного суммирования. При этом считают, что осадка основания происходит в результате уплотнения некоторой толщи грунта ограниченной толщины, называемой активной зоной. Нижнюю границу активной зоны принимают на той глубине da от подошвы фундамента, на которой дополнительное давление (под центром тяжести подошвы) от передаваемой фундаментом нагрузки составляет 20% бытового (природного) давления.
При фундаменте, расположенном на поверхности грунта, дополнительные давления рz, кПа, определяют по формуле (2.7), а при заглубленном в грунт фундаменте — по формуле Рz=а(р0-рg), (4.1) где а — коэффициент, принимаемый по табл. 2.1; р0 — нормальные напряжения по подошве фундамента, кПа; pg — бытовое давление на глубине заложения подошвы фундамента, кПа.
Устройство опор в русле реки вызывает стеснение русла и может приводить к интенсивному размыву грунта, в особенности у опор. В результате этого бытовое давление в грунте уменьшается. В формулу (4.1) подставляют бытовое давление, подсчитанное без учета размыва грунта, т. е. давление, которым грунт был обжат до возведения сооружения. Это связано с тем, что после разгрузки грунта деформации его при повторном нагружении сначала весьма малы; они начинают заметно возрастать, лишь когда напряжения в грунте достигнут величин, имевшихся до разгрузки.
Активную зону грунта разбивают на горизонтальные слои толщиной не более 0,4b, где b — наименьший размер фундамента в плане, м. Если в пределах активной зоны имеется напластование разных грунтов, то их границы принимают за границы выделенных слоев. Осадку s основания определяют суммированием деформаций отдельных слоев. Деформацию si м, каждого i-го слоя подсчитывают в предположении, что уплотнение грунта происходит в условиях отсутствия бокового расширения (в условиях компрессионного сжатия) при постоянном давлении рz кПа; последнее принимают равным среднему дополнительному давлению рг, кПа, из давлений, возникающих в точках под центром тяжести подошвы фундамента в пределах рассматриваемого слоя.
Используя формулу (1.29) для определения деформации грунта при компрессионном сжатии, можем написать: si=eiti=(piβi/Ei)li (4.2) где ei — относительная деформация грунта i- го слоя; ti — толщина i-го слоя грунта, м; βi — коэффициент, принимаемый по табл. 1.3 в зависимости от вида грунта i-го слоя; Ei — модуль деформации грунта i-го слоя, кПа, определяемый по формуле (1.28) на основе результатов испытаний образцов грунта на компрессионное сжатие.
- Влияние размеров фундамента на осадку основания
Осадка фундамента — это естественное свойство грунтовых оснований, которое проявляется в изменении положения здания или сооружения относительно уровня земли. Она может возникать под воздействием различных факторов, таких как изменение влажности грунта, нагрузки от конструкций, а также естественные процессы, происходящие в земле. Все эти факторы приводят к перераспределению нагрузки, что в свою очередь вызывает оседание фундамента.
Существуют различные виды осадки, которые можно классифицировать в зависимости от характера и причин их возникновения. Например, равномерная осадка происходит симметрично и равномерно по всей площади фундамента, в то время как неравномерная осадка может привести к деформациям и трещинам в стенах здания. Учитывая важность стабильности фундамента, заранее диагностика и мониторинг состояния грунта, а также правильный выбор типа фундамента являются критически важными этапами в проектировании любого строительства.
Правильная оценка и контроль осадки фундамента помогают предотвратить серьезные структурные проблемы и сохранить долговечность здания. Для этого обычно применяются специальные методы, такие как геодезические измерения и сенсорные системы, которые позволяют следить за изменениями в положении фундамента в реальном времени. Таким образом, понимание и мониторинг осадки фундамента являются ключевыми аспектами в строительстве и эксплуатации объектов недвижимости.
Основания
- Свойства грунтов
- Распределение напряжений в основании
- Несущая способность
- Осадка оснований
- Повышение несущей способности оснований
Осадка в строительстве
Оса́дка в строительстве, медленное понижение (оседание) грунтового основания в результате его уплотнения , вызванного передачей нагрузки от сооружения. Зависит от свойств грунта, действующих нагрузок, типа, размеров и конструкции фундаментов зданий и сооружений и др. Осадка обычно происходит неравномерно во времени; быстро протекающую значительную осадку, сопровождающуюся коренным изменением сложения грунта, называют просадкой .
Осадка проявляется в основном сразу же после начала строительства здания или сооружения и продолжается в течение периода строительства, когда нагрузка на основание постепенно повышается, а В течение некоторого времени по окончании строительства, после чего происходит её стабилизация. Различают осадку равномерную (части здания оседают с одинаковой скоростью и на одинаковом уровне) и неравномерную; неравномерная осадка часто становится причиной нарушения условий нормальной эксплуатации сооружений, иногда аварий. Неравномерная осадка должна быть меньше предельно допускаемой, которую устанавливают исходя из конструктивных особенностей возводимого сооружения и эксплуатационных условий. Определяющими факторами неравномерной осадки сооружений являются возможность локального увлажнения макропористых отложений лёссовых грунтов , наличие карстовых пустот, засолённость грунтов , динамическая и сейсмическая чувствительность водонасыщенных песчаных оснований и др.
Осадка сооружения с основанием из скального грунта незначительна (скальные грунты практически несжимаемы при тех величинах нагрузок, которые обычно имеют место в гражданских и промышленных зданиях и сооружениях). Осадка сооружения, основание которого представлено более слабыми и сжимаемыми (нескальными) грунтами, обусловливается проявлением развивающихся во времени объёмных деформаций грунта, которые обычно связаны с его дополнительным уплотнением под воздействием сжимающих напряжений (сверх природной плотности в основании сооружения или насыпи, полученной при её послойной отсыпке и уплотнении, обычно катками). Осадка (величина, характер, длительность развития) и степень её опасности для самого сооружения зависят от множества факторов; среди них: степень допустимого безопасного развития в грунтовом основании зон предельного состояния; объёмные сжимающие напряжения (в зависимости от массы сооружения и с учётом заглубления его фундамента) в активной зоне основания (определённая толщина грунта под основанием), превышающие ранее существовавшие до постройки сооружения сжимающие природные (т. н. бытовые) напряжения; способность грунтов в активной зоне (в соответствии со своими индивидуальными компрессионными и консолидационными свойствами) увеличивать свою плотность (сжиматься), определяемую на стадии проведения инженерно-геологических исследований; условия дренирования грунтовой толщи оснований сооружений, существенно влияющие на скорость уплотнения влажных глинистых грунтов и др.
Ускорение осадки и скорейшее её завершение обычно достигается при увеличении нагрузки на основание сооружения (в пределах допустимой её величины), а также при устройстве вертикальных дрен, прорезей, дренирующих прослоек и др., уменьшающих пути фильтрации отжимаемой воды из грунтов. Прогноз развития осадки и времени её завершения осуществляется, как правило, на базе фильтрационной теории консолидации (с учётом реологических свойств грунтов).
