• устройство приспособлений для выравнивания конструкций зданий и сооружений при повышенных деформациях основания;
• мероприятия, обеспечивающие нормальную работу оборудования при деформациях основания (например, принятие соответствующих габаритов приближения котельного оборудования к строительным конструкциям).
Выбор одной из групп мероприятий или их сочетания производится в зависимости от конструктивных особенностей зданий и сооружений, а также их технологического назначения и условий эксплуатации.
В зависимости от конструктивных особенностей и чувствительности к неравномерным деформациям грунтов основания здания и сооружения подразделяются на:
• жесткие – малочувствительные к неравномерным деформациям грунтов, которые оседают как одно пространственное целое, равномерно или с креном и в которых возникающие дополнительные усилия от неравномерных деформаций полностью воспринимаются конструкцией (например, дымовые трубы, водонапорные башни и т. п.);
• относительно жесткие – чувствительные к неравномерным деформациям грунтов, состоящие из жестко связанных между собой элементов, взаимное смещение которых приводит к значительным дополнительным усилиям в конструкциях (например, жилые дома, хозяйственные постройки и т. п.);
• податливые и гибкие – элементы которых шарнирно связаны между собой и взаимные смещения которых вследствие неравномерных деформаций грунтов оснований не приводят к существенным дополнительным усилиям в конструкциях (например, одноэтажные хозяйственные постройки каркасного типа).
Мероприятия по повышению прочности и общей пространственной жесткости зданий и сооружений включают:
• разрезку зданий и сооружений осадочными швами на отдельные отсеки;
• устройство армированных поясов;
• изменение вида и степени армирования отдельных железобетонных элементов;
• усиление прочности стыков между отдельными элементами конструкций;
• устройство жестких горизонтальных диафрагм из сборных железобетонных элементов;
• усиление фундаментно-подвальной части зданий и сооружений путем применения монолитных или сборно-монолитных фундаментов.
Здания и сооружения в плане проектируются такой конфигурации, при которой обеспечивается возможность их разрезки осадочными швами на отдельные достаточно жесткие и прочные отсеки прямоугольной формы в плане.
Осадочные швы, как правило, должны располагаться в местах резкого изменения высоты зданий и нагрузок на фундаменты, изменения толщины слоя просадочных грунтов и конструкции фундаментов, у поперечных стен и т. п.
Расстояние между осадочными швами назначается по расчету и ориентировочно принимается равным 20,0–40,0 м.
Конструкция осадочных швов принимается такой, при которой обеспечивается возможность вертикальных и горизонтальных перемещений отдельных отсеков.
В местах устройства осадочных швов обычно делаются парные стены или колонны.
Осадочные швы должны, как правило, разделять смежные отсеки зданий по всей высоте, включая кровлю и в отдельных случаях фундаменты. При одинаковых нагрузках на фундаменты смежные стены допускается ставить на общую фундаментную подушку.
Армированные пояса устраиваются с целью повышения прочности стен и увеличения общей жесткости зданий.
В кирпичных зданиях поэтажные пояса обычно располагаются:
• в одноэтажных домах – над оконными и дверными проемами;
• в многоэтажных домах – под перекрытиями.
Пояса должны быть непрерывными по всем несущим стенам в пределах здания или отсека.
Поскольку замачивание просадочных грунтов и, следовательно, искривление здания могут происходить в любом месте с прогибом и выгибом, то и пояса следует располагать как в верхней, так и в нижней части стен.
Изменение вида и степени армирования отдельных железобетонных элементов осуществляется как путем увеличения диаметра арматуры, ее количества, так и характера армирования. При этом, как правило, должны сохраняться опалубка железобетонных элементов, порядок их монтажа и способ замоноличивания стыков.
Жесткие горизонтальные диафрагмы из сборных железобетонных плит выполняются с целью повышения общей жесткости зданий или их отсеков путем устройства прочных стыков между отдельными плитами перекрытий и покрытий. Стыки выполняются на сварке через закладные детали по углам и через 2,0–3,0 м по длине плит. Стыки между плитами целесообразно соединять с помощью накладок между подъемными петлями плит и анкеровкой их в кладке стен.
Ленточные фундаменты, как правило, должны иметь два армированных пояса, расположенных в нижней и верхней части фундамента.
Строительные мероприятия, снижающие влияние воздействия деформаций основания на конструкции зданий и сооружений, включают в себя:
• регулирование величины и сроков загружения медленно консолидирующихся грунтов основания;
• возможно более позднее замоноличивание стыков сборных и сборно-монолитных конструкций, не препятствующее своевременному и безопасному их монтажу, для увеличения сроков деформирования основания при пониженной жесткости здания или сооружения и соответствующего уменьшения усилий в конструкциях от неравномерных осадок;
• установление обоснованной последовательности возведения отдельных частей зданий и сооружений, различающихся между собой высотой или нагрузками на грунты основания;
• уменьшение горизонтальных воздействий на конструкции фундаментно-подвальной части зданий и сооружений, возводимых на площадках, подверженных деформациям второго вида путем отрывки компенсационных траншей; уменьшения поверхности контакта конструкций с грунтом; искусственного снижения сил трения грунта о заглубленные части зданий и сооружений (например, путем устройства экрана между боковой поверхностью фундамента и грунтом) ит. д., если это допустимо по несущей способности оснований и условиям морозного пучения грунтов.
Особенности устройства оснований зданий, возводимых на пучинистых грунтах
К пучинистым грунтам относятся мелкие и пылеватые пески, а также глинистые и крупнообломочные грунты с глинистым заполнением, если уровень грунтовых вод расположен на глубине, незначительно превышающей расчетную глубину промерзания этих грунтов.
По классификации пучинистые грунты делятся на:
• сильнопучинистые;
• среднепучинистые;
• слабопучинистые;
• практически непучинистые.
Степень пучинистости грунтов необходимо определить в инженерно-геологических изысканиях, которые надо провести на площадке строительства.
Глубина заложения фундаментов должна исключать возможность промерзания пучинистого грунта под подошвой фундамента, т. е. глубина заложения фундамента должна быть больше расчетной глубины промерзания грунтов.
Глубину заложения фундаментов по условиям морозного мучения можно существенно уменьшить за счет применения:
• теплозащиты грунта (например, керамзитом, пенопластом и пр.);
• водозащитных мероприятий, уменьшающих степень пучинистости грунта;
• замены пучинистого грунта на непучинистый под подошвой фундаментов и по боковой поверхности;
• защиты боковой поверхности фундаментов от смерзания с грунтом путем применения специальных конструктивных мероприятий;
• конструктивных мероприятий, обеспечивающих восприятие неравномерных деформаций основания при замерзании и оттаивании пучинистого грунта без нарушения прочности верхних конструкций и ухудшения эксплуатации зданий и сооружений.
В процессе строительства в зимний период необходимо исключить возможность морозного пучения грунтов под подошвой фундаментов за счет:
• защиты основания от увлажнения поверхностными водами и верховодкой;
• своевременной засыпкой грунтом пазух фундаментов;
• утепления фундаментов теплоизоляционными материалами или грунтом.
Следует отметить, что морозное пучение грунтов является очень серьезной силой, которая может вызвать значительные деформации конструкций зданий и сооружений (появление трещин, обрушение конструкций и др.).
Например, промерзание на каждые 10 см под подошвой фундамента может вызвать нормальное давление морозного пучения к подошве фундамента (снизу вверх) порядка 0,6–1,0 кгс/см2 (меньшее значение от промерзания слабопучинистого грунта и большее – сильнопучинистого).
Укладка фундаментов на промороженный грунт (без его отогрева) не допускается.
Необходимо отметить, что деформации конструкций от морозного пучения грунта особенно неблагоприятны вследствие их знакопеременности и ежегодного повторения.
Водозащитные мероприятия должны предотвратить локальное замачивание грунтов основания атмосферными или производственными водами, для этого необходимо:
