Превышение предельных деформаций основания фундаментов может привести к значительным деформациям и повреждениям конструкций, что в свою очередь снижает их устойчивость и может вызвать обрушение. Неправильное распределение нагрузок может также привести к образованию трещин в стенах и перекрытиях, а это увеличивает риск серьезных аварий и несчастных случаев.
Кроме того, такие деформации могут негативно сказаться на функциональности зданий, нарушая их эксплуатационные характеристики. Это может повлечь за собой не только дополнительные финансовые затраты на восстановление, но и потерю доверия со стороны пользователей и инвесторов, что в конечном итоге негативно скажется на репутации строительной компании.
Предельные состояния оснований и фундаментов
Основания и фундаменты рассчитываются по двум группам предельных состояний: по несущей способности и по деформациям.
К первой группе предельных состояний относятся следующие состояния.
— Потеря устойчивости основания (выпор грунта из-под подошвы фундамента, сползания грунта в откосах, большие горизонтальные перемещения);
— Деформация прогрессирующей ползучести грунтов;
— Резонансные колебания грунтов;
— Вязкое или хрупкое разрушение грунтов;
— Разрушение фундамента, как железобетонной конструкции.
СНиП [5], (п. 2.3.) требует производить расчет по первой группе предельных состояний в следующих случаях:
— на основание передаются значительные горизонтальные нагрузки (подпорные стены, фундаменты распорных конструкций и т.д.), в том числе сейсмические;
— сооружение расположено на откосе или вблизи откоса;
— основание сложено медленно уплотняющимися водонасыщенными пылевато-глинистыми и биогенными грунтами;
— основание сложено скальными грунтами.
Ко второй группе предельных состояний относятся такие состояния оснований, при которых затруднена нормальная эксплуатация сооружений вследствие больших деформаций. Расчет по деформациям производится во всех случаях. При этом производится проверка следующих условий.
1) Осадка отдельных фундаментов не превышает предельные значения
где — осадка, определяемая расчетом; предельная осадка фундамента, установленная СНиП [5].
2) Средняя осадка группы фундаментов не превышает предельные значения
где — средняя осадка фундамента; — абсолютные осадки отдельных фундаментов; — соответствующие площади подошв фундаментов; — предельная средняя осадка, установленная СНиП [5].
3) Крен фундамента не превышает предельное значение (рис. 7.2-б)
Креном называется разность осадок двух крайних точек жесткого фундамента или сооружения, отнесенная к расстоянию между ними.
· Крены могут произойти по следующим причинам:
· внецентренное приложение нагрузки;
· несогласное залегание пластов грунта;
· влияние рядом расположенных фундаментов или различных пригрузок.
Крены жестких фундаментов на основании с согласным залеганием грунтов от действия внецентренной нагрузки, приложенной в пределах ядра сечения (7.2,а), определяют по формуле:
где: — модуль деформации и коэффициент Пуассона (при слоистых основаниях их принимают средними в пределах сжимаемой толщи); — коэффициент, принимаемый по таблице СНиП [5]; — вертикальная составляющая равнодействующих всех нагрузок, передаваемых на основание, при расчете по второй группе предельных состояний; — эксцентриситет; — сторона прямоугольного или диаметр круглого фундамента в направлении эксцентриситета; — коэффициент, учитываемый при расчете осадок методом линейно деформируемого слоя, при принимаемый по СНиП [5]:
Средние значения модуля деформации и коэффициента Пуассона грунтов основания в пределах сжимаемой толщи определяются по формулам:
где — число слоев, отличающихся значениями и ; — среднее напряжение в слое; — толщина — го слоя.
Рис. 7.2. Крены фундаментов
а) крен жесткого фундамента; б) крен жесткого сооружения
Определение крена жесткого сооружения, опирающегося на плиту или систему фундаментов (рис. 7.2-б), производят по формуле:
где — предельный крен, установленный СНиП [5].
Основным расчетом является проверка условия (7.1).
Допустимые и предельные деформации основания
Примечание: в таблице относительная разность перемещений определяется как отношение разности перемещений опорных сечений элемента к его длине в свету.
В каких случаях нужно ликвидировать осадку фундамента дома
В течение 3-5 лет после постройки дома, фундамент сооружения может давать осадку. В случае если предельно допустимые нормы осадки превышены, конструктивные элементы здания начинают испытывать чрезмерную нагрузку, которая может привести к образованию повреждений. В подобной ситуации осадка уже считается просадкой и ее следует устранять.
Чрезмерная осадка фундамента здания может привести к возникновению аварийно опасных ситуаций. Признаком неприятностей обычно является разрушение или повреждение несущих конструкций дома – возникновение трещин в фундаменте, стенах, просадка плит пола, отхождение перегородок от пола или от потолка, перекос проемов и т.д.
Само по себе наличие трещин в стенах еще не говорит о том, что присутствует аварийная просадка фундамента, ведь повреждения могут касаться только финишного слоя декоративной отделки. Однако если затронуты несущие конструкции здания, необходимо провести полноценное обследование дома и его фундамента. Если выяснилось, что причиной повреждений является просадка фундамента, то устранять трещины и проводить внутренний ремонт имеет смысл только после стабилизации состояния фундамента.
Традиционный способ усиления фундамента
Классически задачу устранения осадки фундамента решали путем усиления фундамента. Вообще термин «усиление фундамента» может применяться на разных этапах возведения дома.
Когда строительство только начинается, производится просчет осадки фундамента под воздействием нагрузки на грунт. Если при просчете выясняется, что выбранная ширина фундамента недостаточна и дом оказывает нагрузку на грунт большую, чем тот способен выдержать, фундамент усиливают. То есть производят пересчет проекта при увеличенной ширине фундамента или при другом типе его конструкции.
Однако осадка фундамента может превысить допустимые нормы и на реальном объекте. И в этом случае тоже можно усилить фундамент. Традиционно это делали путем проведения серьезных земляных и бетонных работ. Нужно постепенно откопать фундамент по периметру всего здания и провести усиление отдельных участков конструкции.
При классическом подходе одновременно усиливать сразу весь фундамент нельзя, и работы делают поэтапно. Учитывая немалую длительность застывания бетона (28 дней), становится понятным, насколько это сложный и трудоемкий процесс.
Усиление грунта геополимерами
Инновационные технологии геополимерного инъектирования GeoResin позволяют произвести усиление фундамента другим путем. Дело в том, что фундамент не является отдельной конструкцией, которая передает нагрузку на грунт, а существует в рамках системы грунт-фундамент.
Поэтому задачу усиления фундамента можно решить не только путем увеличения ширины фундамента, но и за счет изменения характеристик грунта основания здания. Если увеличить несущую способность грунта, то система грунт-фундамент начнет работать нормально, а конструкция и состояние фундамента при этом останутся неизменными. Таким образом, выполнив процедуру усиления грунта, можно сказать, что произошло «усиление фундамента».
Как производится геополимерное инъектирование
Чтобы остановить и ликвидировать чрезмерную осадку фундамента путем усиления грунта, под подошву фундамента инъектируют геополимерные смолы GeoResin. Проводить крупные земляные и бетонные работы при этом не нужно. А весь цикл восстановления конструктивных характеристик здания заканчивается в течение двух-трех дней.
Инъектирование выполняют через специально пробуренные скважины , в которые вставляют трубки диаметром 12 мм. В отдельных случаях возможно использование сразу двух или трех трубок в одной скважине. Трубки при этом погружают в грунт на разную глубину. Инъектирование выполняется с помощью компактных мобильных установок, без задействования большой строительной техники.
