Причины и последствия неравномерной осадки фундамента

Неравномерная осадка фундамента — это процесс, при котором здание или сооружение опускается неравномерно в разных его частях, что может привести к повреждениям конструкций и нарушению их целостности. Такие деформации могут возникать по различным причинам, включая недостаточную плотность грунта, изменение влагосодержания, сезонные колебания температуры и нагрузки на фундамент.

Последствия неравномерной осадки могут быть весьма серьезными, включая трещины в стенах, перекос окон и дверей, а также ухудшение устойчивости строения. Поэтому важно проводить геодезические исследования и выбирать правильные технологии строительства и укрепления фундамента, чтобы минимизировать риски подобной деформации.

Неравномерная осадка фундамента

Неравномерная осадка фундамента — это дефект основания здания, вызванный неравномерной деформацией грунтового слоя под его подошвой, вертикальным перемещением грунта, который становится причиной растрескивания основания и стен здания, что в дальнейшем приводит к нарушениям условий нормальной эксплуатации сооружений, а иногда и их аварий.

Наиболее часто встречающиеся причины неравномерных перемещений фундаментов

• расположение фундаментов в зоне сезонного промерзания грунтов основания, если грунты обладают свойствами морозного пучения;
• расположение фундаментов в зоне сезонного оттаивания многолетнемерзлых грунтов;
• расположение фундаментов на специфических грунтах (просадочных, набухающих, насыпных);
• замачивание грунтов основания утечками воды из коммуникаций, особенно большие деформации возникают при утечке горячей воды;
• замачивание грунтов основания из коммуникаций промпредприятий жидкой средой, содержащей щелочи или кислоты.

Сама по себе естественная осадка грунтов основания в следствие их уплотнения под фундаментами возведённого здания не является опасной для надземных конструкций, если такая осадка равномерная. В Приложении Г СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» для каркасных зданий максимальное значений такой равномерной осадки составляет от 100 до 180 мм.

Последствия неравномерного перемещения фундамента

Последствия неравномерной осадки фундамента с превышением предельных значений заключаются в опасных повреждениях надземных конструкций. В приложении Г СП 22.13330.2016 относительная разность осадок представлена следующим образом:

• для каркасных зданий ограничивается значениями от 0,002 до 0,005;
• для зданий с железобетонным каркасом и шагом поперечных рам 6 м, предельное значение разности осадок соседних фундаментов, находящихся в одном ряду, составляет 12 мм;
• соответствующее значение предельной разности осадок для зданий со стальным каркасом составляет 24 мм.

Расчет величины неравномерных перемещений

При обследовании строительных конструкций всегда возникает вопрос, как оценить величину неравномерных перемещений фундаментов, используя геодезические методы. Нужно определить поверхности, которые при монтаже здания находились в одной горизонтальной плоскости. Обычно, если во время эксплуатации здания не возникало никаких проблем, связанных с неравномерной осадкой фундаментов, геодезический мониторинг за перемещениями фундаментов не выполняется. Поэтому в подавляющем большинстве зданий геодезических марок на конструкциях нет, так же нет и первоначальных измерений осадок фундаментов.

Для каркасных одноэтажных производственных зданий целесообразно в качестве точек геодезического контроля принять нижние поверхности стропильных конструкций, расположенные около опор их на колонны. Логично предположить, что при строительстве здания, стропильные конструкции монтировались с определённым допуском (отклонением по высоте) в месте опоры на колонну. Предельная величина отклонения для опорных узлов стальных ригелей и ферм составляет 10 мм (таблица 4.9 пункт 7 СП 70.13330.2012), для опорных узлов железобетонных ригелей и ферм варьируется от 16 до 25 мм в зависимости от высоты колонн (таблица 6.1 пункт 6 СП 70.13330.2012). Данные значения надо суммировать с предельным значением разности осадок. Полученные суммарные предельные значения будут являться критерием оценки опасности.

Для бескаркасных зданий с несущими стенами целесообразно в качестве точек геодезического контроля принять нижние поверхности перемычек над проёмами около опор их на кирпичную кладку.

Алгоритм действий следующий — выполняется нивелирование (наиболее удобно тригонометрическое нивелирование), определяются отметки каждого опорного узла стропильных конструкций здания, вычисляется разность отметок соседних узлов, расположенных в одном ряду, значения сравниваются с величиной суммарного предельного значения. Если выявленная разность отметок не превышает предельных значений, то такое состояние фундаментов и грунтов основания можно оценить, как безопасное. В противном случае в программу обследования здания (сооружения) следует включить дополнительные мероприятия по изучению фундаментов и грунтов основания, учитывая конструктивные особенности надземных строительных конструкций. Например, в каркасных зданиях при отсутствии жёстких узлов или жёстких конструктивных элементов, размеры которых превышают шаг поперечных рам, предельные значения деформации оснований фундаментов могут быть увеличены (см. Примечание 7 к таблице Г.1 СП 70.13330.2012).

Заказать обследование фундаментов вы можете по телефону +7 (343) 289-62-61 или с помощью онлайн заявки на нашем сайте.

Автор статьи: директор ООО «БТЭ» Мокроносов Антон Геннадьевич.

Причины разрушения фундаментов

Разрушение фундаментов обычно происходит в несколько стадий:

1. Трещинообразование. Появление мелких трещин в результате деформаций, перегрузок или некачественных материалов. Трещины могут быть косыми, вертикальными или горизонтальными.
2. Увеличение ширины раскрытия трещин. Существующие трещины постепенно расширяются из-за продолжающихся деформаций и нагрузок, могут образовываться новые трещины.
3. Выкрашивание и выпадение отдельных фрагментов. По трещинам начинает выкрашиваться и выпадать раствор или бетон. Могут образоваться крупные пустоты и полости внутри фундамента.
4. Деформации и смещения. Части фундамента начинают смещаться и деформироваться из-за потери прочности. Появляются перекосы, крен, просадка.
5. Обрушение отдельных участков. Разрушенные участки фундамента полностью теряют несущую способность и могут обваливаться. Остальные части тоже ослабляются из-за перераспределения нагрузок.
6. Полное разрушение. Фундамент полностью теряет прочность и рассыпается под действием нагрузок. Здание может начать разрушаться из-за потери опоры. Важно заметить первые признаки и принять меры по ремонту или усилению фундамента на ранних стадиях, чтобы предотвратить его полное разрушение.

Рассыпается фундамент? Мы исправим!
заявку

Причины разрушения фундаментов можно обобщить следующими причинами:

Неравномерная осадка почвы

Неравномерная осадка фундамента приводит к опасным трещинам, которые в конечном итоге приводят к разрушению конструкции. Если характер грунта и условия нагрузки одинаковы по всей площадке здания, можно с уверенностью предположить, что распределение давления будет равномерным, а опасность неравномерной осадки сведена к минимуму.

На практике часто обнаруживается, что в разных частях здания сосуществуют разные условия эксплуатационных нагрузок. Если какая-то часть здания выше, почва под более высокой частью будет подвергаться большему давлению, чем под нижней частью здания. Или одна секция здания может опираться на скалу, а соседняя секция на сжимаемый глинистый грунт.

В любом из случаев, грунт подвергается неравномерной осадке, и поэтому при проектировании фундамента давление на грунт должно быть уменьшено до такой величины, чтобы разница в осадке между двумя частями конструкции была сведена к минимуму.

Ни в коем случае суммарное давление на грунт не должно превышать несущей способности грунта. Материал, используемый для строительства, должен быть настолько прочным, чтобы избежать опасности разрушения фундамента. По возможности фундамент должен иметь такие пропорции, чтобы центр тяжести нагрузки на конструкцию здания совпадал с центром тяжести фундамента.

Принимая эти меры предосторожности, можно свести к минимуму опасность для сооружений из-за неравномерной осадки грунта. Ни в коем случае давление на грунт не должно превышать несущей способности грунта.

Неравномерная осадка каменной кладки

Раствор, используемый в качестве вяжущего материала в конструкции каменной кладки, дает усадку и сжимается при чрезмерной нагрузке до того, как он полностью затвердеет. Этот дефект может привести к неравномерной осадке кладки. Во избежание неравномерной осадки кладки необходимо принять следующие меры.

1. Консистенция раствора должна быть такой, чтобы его можно было легко укладывать. Раствор не должен быть ни очень жидким и ни очень жестким.
2. Насколько это возможно, выполнение работ должно быть спланировано таким образом, чтобы машины были подняты на один и тот же одинаковый уровень повсюду.
3. Ход строительства должен быть таким, чтобы за сутки возводилась кладка высотой не более 1,5 м.
4. Кирпичная кладка должна быть должным образом выдержана в течение не менее 10 дней, чтобы гарантировать достижение достаточной прочности растворных швов.

Горизонтальное движение почвы, прилегающей к конструкции

Этот дефект очень распространен на глинистых и черноземах хлопчатника. Такие виды усадочных грунтов имеют объемные изменения при изменении атмосферных условий. Они чрезмерно набухают при намокании и чрезмерно сжимаются при высыхании. Дифференциальная осадка, вызванная движением грунта за счет попеременного набухания и усадки грунта, приводит к образованию трещин в конструкции. Чтобы свести к минимуму эффект движения грунта, необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

1. Ограничить нагрузки на грунт до 5,5 т/м2. Если вода может попасть в фундамент, предельную нагрузку на грунт следует ограничить до 4900 кг/м2.
2. Вывести фундамент на такую глубину, при которой трещины перестанут распространяться.
3. Для предотвращения тесного контакта таких грунтов с частью конструкции ниже уровня земли. Это достигается путем рытья траншей по обеим сторонам фундамента и заполнения их гранулированным материалом, таким как песок или гравий. Точно так же под бетонным блоком или нижней поверхностью каменного фундамента предусмотрен слой песка или гравия.

Для важных сооружений следует использовать фундамент из железобетонных плит или свайный фундамент.

Усадка из-за изъятия влаги из грунта под фундаментом

Корень изолированного дерева обычно приобретает площадь, равную длине окружности, радиус которой больше высоты дерева. Было обнаружено, что в некоторых почвах он вызывает значительный отмирающий эффект. Всасывание подпочвенной влаги корнями, особенно в периоды аномальной засухи, отрицательно сказывается на фундаменте.

Из-за дифференциальной усадки под фундаментом в фундаменте образуются трещины, которые в конечном итоге могут привести к разрушению конструкции. Чтобы избежать повреждений из-за деревьев, всегда следует поддерживать определенное безопасное расстояние между деревьями и фундаментом. Считается разумным не допускать фундамента к взрослому одиночному дереву и рядам деревьев. Для взрослых деревьев минимальное расстояние предпочтительно должно составлять 15 м, а для молодых деревьев расстояние должно быть соответствующим образом увеличено. Кроме того, фундамент строения следует отводить на глубину не менее 90см. чтобы свести к минимуму растрескивание.

Этот дефект также может возникнуть в конструкции, основанной на влажных почвах, лежащих поверх полосы гравия, песка или какого-либо другого пористого материала. Аномально сухая погода может привести к тому, что уровень подпочвенных вод опустится на такую глубину, что почва непосредственно под фундаментом может потерять свою влагу. Это приведет к образованию трещин в здании из-за неравномерной осадки. Безопасными для такого места признаются свайные или ростверковые фундаменты.

Боковое давление, стремящееся опрокинуть конструкцию

Этот дефект может быть вызван силой, действующей на стену таким образом, что стена начинает наклоняться или опрокидываться. Сила может быть тягой из-за наклонной крыши, или давления арки, или из-за сильного шторма, или из-за широкого консольного выступа. Этот дефект может вызвать деформацию основания стены из-за того, что вся нагрузка будет сосредоточена вблизи края фундамента. В таких случаях основание стены должно иметь такую форму и пропорции, чтобы были достигнуты необходимые условия устойчивости.

Воздействие атмосферы

Часть дождевой воды попадает в землю. Дождевая вода при своем прохождении вниз иногда приносит с поверхности соли, которые вступают в химическую реакцию с материалом фундамента и вызывают его распад. Кроме того, если фундамент не заглублен глубоко в землю, дождевая вода может размыть почву над фундаментом и обнажить его. Изменения уровня грунтовых вод в результате сезонных изменений приводят к расширению или усадке почвы, что вызывает трещины в фундаментах. Следующие меры предосторожности необходимы, чтобы избежать опасности образования трещин.

1. Фундаменты должны быть заглублены на такую глубину, чтобы свести на нет неблагоприятное воздействие атмосферы.
2. Должны быть обеспечены соответствующие условия для отвода подпочвенных вод, когда они поднимаются вверх и представляют опасность для фундамента.
3. При необходимости в фундаментах следует применять плотный цементобетон 1:2:4 или каменную кладку на участках, где грунтовые воды и почва содержат избыточное количество сульфатов или других вредных соединений.

Борта фундаментных траншей должны быть хорошо засыпаны и укреплены. На уровне земли внешняя поверхность, примыкающая к стене, должна иметь хороший уклон, чтобы дождевая вода могла стекать со стены. А 60см. до 90см. Защита плинтуса по ширине служит этой цели более эффективно.

Боковой выход грунта из-под фундамента

Этот дефект может возникнуть, когда здание расположено вблизи берега реки или глубокой выемки, где существует опасность нарушения мягкого или рыхлого грунта под фундаментом. В случае таких участков шпунтовые сваи из дерева или стали должны быть забиты , чтобы ограничить почву и избежать опасности.