Prosječno slijeganje temelja. Proračun slijeganja temelja
Pod utjecajem opterećenja konstrukcije, njena osnova se deformira i dovodi do slijeganja, au nekim slučajevima i slijeganja.
Slijeganje temelja (ili slijeganje temelja) je vertikalno kretanje površine tla ispod osnove temelja povezano s prijenosom opterećenja sa konstrukcije na podlogu.
Razlikuju se ravnomjerno i neravnomjerno slijeganje podloge. Kod ravnomjernog slijeganja pomicanja tačaka na površini tla ispod cijele površine temelja su ista, ali kod neravnomjernog slijeganja nejednaka. Ujednačeno slijeganje baze obično nije opasno; neravnomjerno slijeganje često uzrokuje kršenje uslova normalnog rada objekata, a ponekad i njihove nezgode.
Za zbijanje tla pod opterećenjem potrebno je određeno vrijeme tokom kojeg se uočava povećanje slijeganja temelja. Slijeganje koje odgovara konačnom zbijanju tla naziva se potpuno, konačno ili stabilizirano.
Veliko, brzo slijeganje, praćeno radikalnom promjenom sastava tla, naziva se slijeganjem. Slijeganje se uočava, na primjer, kada se tlo izboči ispod podnožja temelja i kada se makroporozno tlo natopi pod opterećenjem.
§ 22. Metode izračunavanja gaze
Proračun slijeganja pri zbijanju provodi se pod pretpostavkom da tlo poštuje zakone linearno deformabilnog medija, kada deformacije linearno zavise od pritiska. Teoretski, maksimalni pritisak na tlo pri kojem postoji linearni odnos određen je odsustvom plastičnih zona ispod temelja. Međutim, promatranja konstrukcija pokazuju da se može tolerirati blagi razvoj zona plastične deformacije ispod temelja.
Za određivanje konačnog slijeganja baze široko se koristi metoda sumiranja sloj po sloj. Smatra se da slijeganje temelja nastaje kao rezultat zbijanja određenog sloja tla ograničene debljine, koji se naziva aktivna zona. Donja granica aktivne zone uzima se na onoj dubini da od osnove temelja na kojoj je dodatni pritisak (ispod težišta osnove) od opterećenja koje prenosi temelj 20% domaćeg (prirodnog) pritisak.
Kod temelja koji se nalazi na površini tla, dodatni pritisak pz, kPa, određuje se po formuli (2.7), a kod temelja ukopanog u zemlju - po formuli
Rz=a(r0-rg), (4.1)
gdje je a koeficijent uzet prema tabeli. 2.1; p0 - normalni naponi duž osnove temelja, kPa; pg - domaći pritisak na dubini temelja, kPa.
Postavljanje podupirača u korito uzrokuje sužavanje korita i može dovesti do intenzivne erozije tla, posebno u blizini potpora. Kao rezultat toga, domaći pritisak u tlu se smanjuje. U formuli (4.1) zamjenjujemo pritisak domaćinstva izračunat bez uzimanja u obzir erozije tla, odnosno tlaka kojim je tlo bilo sabijeno prije izgradnje objekta. To je zbog činjenice da su nakon istovara tla njegove deformacije pri ponovljenom opterećenju u početku vrlo male; počinju primjetno rasti tek kada naprezanja u tlu dostignu vrijednosti koje su postojale prije istovara.
Aktivna zona tla podijeljena je na horizontalne slojeve debljine ne veće od 0,4b, pri čemu je b najmanja veličina temelja u planu, m. Ako unutar aktivne zone postoji slojevitost različitih tla, onda je njihova granice se uzimaju kao granice odabranih slojeva. Slijeganje temelja s određuje se zbrajanjem deformacija pojedinih slojeva. Deformacija si m svakog i-tog sloja izračunata je pod pretpostavkom da se zbijanje tla događa u odsustvu bočnog širenja (u uvjetima kompresije) pri konstantnom pritisku pz kPa; potonji se uzima jednak prosječnom dodatnom pritisku pr, kPa, iz pritisaka koji nastaju u tačkama ispod težišta temeljne osnove unutar sloja koji se razmatra.
Koristeći formulu (1.29) za određivanje deformacije tla tokom kompresije, možemo napisati:
si=eiti=(piβi/Ei)li (4.2)
gdje je ei relativna deformacija tla i-tog sloja; ti - debljina i-tog sloja tla, m; βi je koeficijent uzet prema tabeli. 1.3
zavisno od vrste tla i-tog sloja; Ei je modul deformacije tla i-tog sloja, kPa, određen formulom (1.28) na temelju rezultata tlačnih ispitivanja uzoraka tla.
4.2.3. Proračun slijeganja temelja metodom
sloj po sloj sumiranje
Ovu metodu preporučuje SNiP 2.02.01 - 83 * prilikom izračunavanja slijeganja temelja. Metoda se zasniva na sljedećim pretpostavkama: slijeganje temelja se određuje duž vertikalne središnje ose temeljne osnove; pri određivanju napona tlo se smatra linearno deformabilnim tijelom (heterogenost podloge se uzima u obzir pri određivanju deformacija svakog sloja tla); slijeganje je uzrokovano samo djelovanjem dodatnih vertikalnih naprezanja; temelji nisu kruti; deformacije se razmatraju samo unutar stišljive debljine H szh, određen uslovom
,
(4.11)
Gdje 
– vertikalna dodatna naprezanja; 
– vertikalna prirodna naprezanja (slika 4.6).
,
Gdje 
– površina temeljne osnove; 
– prirodni pritisak tla u nivou osnove temelja.
Zbog postupne promjene naprezanja po dubini temelja, njegova debljina se može podijeliti na više slojeva tako da unutar svakog sloja tlo bude homogeno; debljina svakog sloja ne smije biti veća od 0,4 b i napon izračunato iz opterećenja na granici slojeva pomoću formule
,
(4.12)
V 
koji 
utvrđeno prema tabeli. 3.2 i nacrtajte ove napone. Zatim se pravi dijagram naprezanja prirodnog pritiska tla duž osi temelja
,
(4.13)
Evo 
I 
– specifična gravitacija tla i debljinu svakog sloja.
Donja granica kompresibilne debljine B.C. određen grafički preklapanjem na dijagram dijagrami , smanjen za pet puta.
Ukupno slijeganje temelja određuje se zbrajanjem slijeganja pojedinih slojeva unutar tlačne debljine:
,
(4.14)
Gdje 
=
0,8;n– broj slojeva unutar stišljive debljine; – debljina i th sloj zemlje; 
– modul deformacije i th sloj zemlje.
4.2.4. Slijeganje podzemlja tokom vremena
Ako temelj temelja sadrži glinena tla zasićena vodom, slijeganje se može razviti tokom dužeg vremenskog perioda. Dug proces razvoja sedimenta povezan je s vrlo niskom brzinom filtracije vode u glinovitim tlima (koeficijent filtracije reda 10 -7 ... 10 -10 cm/s) i sporim zbijanjem tla zasićenih vodom.
Podsjetimo, u tla zasićena vodom spadaju tla sa koeficijentom zasićenosti vodom 
>
0,8.
Savremene metode predviđanja razvoja deformacija tla tokom vremena temelje se na teoriji filtracijske konsolidacije.
Jednodimenzionalni problem teorije filtracijske konsolidacije tla, koji je prvi formulirao prof. K. Tertsagi (1924), dalje je razvijen u radovima profesora N.M. Gersevanova, V.A. Florin, N.A. Tsytovich, Yu.K. Zaretsky i drugih.
Teorija Terzaghi-Gersevanova, razvijena za jednodimenzionalni problem konsolidacije homogenog sloja tla, zasniva se na sljedećim premisama i pretpostavkama:
1) tlo je homogeno i potpuno zasićeno vodom;
2) opterećenje se primenjuje trenutno i u prvom trenutku se potpuno prenosi na vodu;
3) brzina slijeganja podloge tla određena je brzinom istiskivanja vode iz pora;
4) kretanje vode u porama tla odvija se u vertikalnom smjeru i poštuje Darcyjev zakon laminarne filtracije (2.17).
Razmotrimo rješenje jednodimenzionalnog problema teorije filtracijske konsolidacije prema Terzaghi-Gersevanovu, koja je trenutno teorijska osnova za proračun slijeganja temelja tokom vremena. Prema ovim pretpostavkama, proces sedimentacije tokom vremena pod uticajem konstantnog kontinuiranog ravnomerno raspoređenog opterećenja u uslovima jednostrane filtracije vode određen je zakonima filtracije i zbijanja (2.9).
U početnom trenutku vremena t 0
, odmah nakon primjene opterećenja, vanjski pritisak R potpuno prebačen u pornu vodu 
, tj. 
, te pritisak na mineralni dio tla 
. Međutim, u narednim trenucima t 1 ,t 2 ,…,
t n pritisak u vodi će se smanjiti, a pritisak na mineralne čestice tla povećati, i to u svakom trenutku
(4.15)
a na kraju konsolidacije, cjelokupno vanjsko opterećenje će apsorbirati mineralne čestice tla ( 
) (Sl. 4.7).
Debljina sloja tla h podložena nestišljivom vodootpornom bazom. Intenzitet opterećenja R utiče na tlo kroz drenažni sloj. Shodno tome, kako se tlo taloži, voda će se istisnuti iz njega u jednom smjeru (gore). Kako se voda istiskuje iz pora, tlo će postati zbijeno (poroznost će se smanjiti). Potrošnja vode dq, ekstrudirano iz osnovnog sloja dz na dubini z(Sl. 4.7), bit će jednak smanjenju poroznosti tla dn tokom određenog vremenskog perioda dt, tj.
.
(4.16)
Znak minus označava da s povećanjem protoka vode dolazi do zbijanja tla i smanjuje se njegova poroznost. Nakon niza transformacija, koristeći zakone laminarne filtracije i kompresije, jednadžba (4.16) se može predstaviti za jednodimenzionalni problem u obliku parcijalne diferencijalne jednadžbe
,
(4.17)
Gdje 
– koeficijent konsolidacije čija vrijednost zavisi od svojstava tla,
,
(4.18)
Evo 
– koeficijent filtracije; 
– koeficijent stišljivosti tla; e– koeficijent poroznosti; 
– specifična težina vode.
Rješenje jednačine (4.17) nalazi se primjenom Fourierovog reda (tj. trigonometrijskog reda) pod sljedećim graničnim uvjetima:
1) t
= 0;
=
0;
2)t = ∞;
=R;
Gdje m– pozitivan cijeli broj prirodnog niza, m = 1,3,5,…, ∞;
– indikator konsolidacije, (4.20)
h– debljina sloja; t– vrijeme od trenutka utovara.
Ako je napon poznat u sloju dz tokom t od trenutka opterećenja, tada slijeganje ovog sloja slijedi iz izraza (4.10):
.
Debljina sloja taloženja h tokom t pronaći integracijom rezultirajućeg izraza od 0 do h:
U ovom izrazu, dio ispred integrala predstavlja konačno slijed, a dio 
može se definisati kao stepen konsolidacije sedimenta
U, jednak omjeru nestabiliziranog sedimenta 
do finala 
, tj.
.
(4.21)
Nakon integracije (4.21) dobijamo
.
Količine U I N funkcionalno povezani. U tabeli 4.1 date su vrijednosti N Za razne opcije dijagrami zaptivnih napona (sl. 4.8).
Opcija 0 odgovara zbijanju sloja tla pod djelovanjem kontinuiranog opterećenja. Dijagram zaptivnih pritisaka ima oblik pravokutnika. Opcija 1 se javlja kada se tlo sabija pod pritiskom sopstvene težine, opcija 2 – kada se napon zbijanja smanjuje sa dubinom prema zakonu trokuta.
S obzirom na različite vrijednosti stepena konsolidacije U, prema tabeli 4.1 definišemo N i pronađite vrijeme za dati stepen konsolidacije:
.
(4.22)
Procesi slijeganja temelja zgrade, koji se karakterišu neujednačenim ispoljavanjem, najčešći su i najčešće ispoljavani defekti u temeljima. razne vrste. Upravo neravnomjerno slijeganje temelja dovodi do pucanja osnove zgrade i njenih zidova, a to može uzrokovati najneugodnije posljedice. Iskrivljenost objekta je najčešća negativna manifestacija ovakvog slijeganja temelja.
Slijeganje je vertikalno pomicanje temelja koje nastaje kao rezultat deformacije sloja tla ispod baze. Trenutno postoji mnogo razloga za nastanak sedimentnih procesa u podnožju zgrade. Najčešći razlog je prekomjerna ušteda u materijalnim resursima, koja se odnosi kako na građevinske radove, tako i na organizaciju zemljanih radova (npr. zapošljavanje nekvalificiranih radnika). Zbog nedovoljnog finansiranja građevinski radovi Moguće je pogrešno izračunati dubinu polaganja temelja u tlu. Ako ste podlogu postavili znatno više od norme, tada će takvu grešku biti gotovo nemoguće ispraviti naknadnim popravkom. Također, može se nazvati i uzrok padavina veliki broj podzemne vode, koji teku u zoni izgradnje objekata i postavljanja temelja. U ovom slučaju, ovaj se problem može prevladati uz pomoć kompetentnog učinkovitog uređaja, čija se instalacija obično provodi u početnoj fazi izgradnje kuće. Ako opremite mjesto odvodnjom s već podignutom zgradom, to će izazvati neke poteškoće, čije će rješenje zahtijevati dodatne troškove. U tom slučaju se u prostoru oko zgrade može saditi drveće koje će zbog razvijenog korijenskog sistema brzo apsorbirati višak tekućine.
Defekti temelja mogu nastati i zbog dugog vijeka trajanja konstrukcije. Ali najčešće se slijeganje deformiranog temelja manifestira kao rezultat nedostataka u njegovom dizajnu, koji nastaju zbog nekvalitetnog odabira građevinski materijal. Ovaj nedostatak se može ispraviti samo uz pomoć remont, ali ovo ne pomaže uvijek. Zajamčeno je da će temelj biti ispravljen tek nakon potpune zamjene cijelog temelja. Međutim, to se može učiniti pomoću posebne opreme, koja je prilično skupa.
Procesi deformacije temelja mogu se javiti i tokom procesa dogradnje dodatnih etaža u cijeloj površini zgrade ili na bilo kojem njenom dijelu. Ovaj problem se može ispraviti zasićenjem tla direktno ispod podloge, kao i na maloj udaljenosti od nje, "cementnim mlijekom".
Da biste spriječili slijeganje temelja zgrade, potrebno je poduzeti sljedeće radnje. Prije svega, temelj morate osigurati odgovarajuću zaštitu od vlage. Da biste to učinili, baza mora biti izolirana od kontakta s tekućinom s posebnim materijalima koji imaju vodootporna svojstva. Bitumen i krovni filc smatraju se najjeftinijim, najpristupačnijim i praktičnim. Također možete izolirati bazu od vlage pomoću visokokvalitetnih hidroizolacijskih materijala kao što su “ tečno staklo» u kombinaciji sa cementom. Također je preporučljivo organizirati specijal ventilacioni sistem, zahvaljujući čemu će višak vlage sam ispariti. Da biste to učinili, možete opremiti samo dodatne, koji su proizvedeni u skladu s odgovarajućom tehnologijom za ventilaciju baze.
Da bi se spriječilo i slijeganje temelja, potrebno je postaviti slijepe površine u nagnutom području koje dolazi od podloge, od betona ili asfalta, te urediti pouzdano i efikasan sistem odvod vlage sa krovne površine. Treba napomenuti da je koeficijent slijeganja temelja direktno proporcionalan vrijednosti dubine smrzavanja tla na datom području. Dakle, potrebno je pažljivo izraditi građevinski projekt, kao i odabrati prave materijale za građevinske radove, tada će rezultat biti pouzdana i izdržljiva zgrada, a vjerojatnost da će doći do slijeganja postavljene zgrade bit će svedena na minimum.
Proračun slijeganja temelja
Postoji nekoliko načina za izračunavanje slijeganja temelja. Glavna i najprovjerenija metoda za određivanje konačnog, ukupnog slijeganja je metoda sumiranja slijeganja pojedinih slojeva. Za svaki sloj potrebno je odrediti vlastitu vrijednost za stepen deformacije. Treba uzeti u obzir slojeve unutar određene debljine tla – u aktivnoj zoni, a deformacije koje se javljaju ispod ovog nivoa tla mogu se isključiti. Metoda zbrajanja slijeganja pojedinih slojeva može se koristiti za određivanje bilo kojeg slijeganja.
Također možete izračunati slijeganje koristeći metodu ekvivalentnog sloja, koja vam omogućava da odredite slijeganje uzimajući u obzir ograničeno bočno širenje. Ekvivalentni sloj je debljina tla koja, u uslovima nemogućnosti bočnog širenja (kada je cijela površina opterećena kontinuiranim opterećenjem), daje slijeganje koje je po veličini jednako slijeganju temelja ograničenih dimenzija pod opterećenjem od istog intenziteta. Odnosno, u ovom slučaju, prostorni problem izračunavanja slijeganja može se zamijeniti jednodimenzionalnim.
Maksimalna dozvoljena slijeganja temelja
Do danas ne postoji uvjerljivo potkrijepljena standardna vrijednost za maksimalno dozvoljeno dodatno slijeganje objekata. Pravila, po pravilu, ne prave razliku između početnog slijeganja dobijenog tokom izgradnje i dodatnog slijeganja. Maksimalno prosječno slijeganje zgrade od cigle prema dokumentima je otprilike 10-12 cm.
Vrijedi napomenuti da su početna slijeganja temelja na homogenoj podlozi tla ujednačena po građevinskoj površini, pa su i kod velikog dopuštenog prosječnog slijeganja (10-12 cm) ispunjeni zahtjevi za neravnomjerno slijeganje. A, kao što znate, rezultat neravnina je izobličenje zgrade i pojava pukotina.
Prema standardima, maksimalno dozvoljeno slijeganje za objekte 1. kategorije tehničko stanje iznosi 5 cm, a za objekte 2. i 3. kategorije koji već imaju deformacije - 3 i 2 cm.
Kao što pokazuju zapažanja, ciglene zgrade 1. i 2. kategorije stanja s lokalnim dodatnim slijeganjem od 5 cm mogu pretrpjeti ozbiljna oštećenja. U zidovima će se formirati kroz pukotine, a kada se pojavi vertikalna pukotina, njeno otvaranje je uporedivo sa veličinom slijeganja. Pomicanje montažnih podnih ploča duž potpornih površina je vrlo blizu granice. U ovom slučaju, obnova zgrade zahtijevat će iseljenje stanovnika, selektivno jačanje strukture i restauraciju unutrašnjeg i vanjskog uređenja. Uz padavine od 3 i 2 cm, bit će potrebni manji popravci. Dakle, može li se slijeganje temelja od 2-5 cm smatrati prihvatljivim? Naravno, ako kao kriterij prihvatljivosti uzmemo odsustvo urušavanja konstrukcija, to je nemoguće ako kao kriterij prihvatljivosti uzmemo odsustvo oštećenja koje zahtijeva sanaciju.
