平均的な基礎沈下。 基礎沈下の計算
構造物からの荷重の影響で基礎が変形し、沈下や場合によっては沈下を引き起こします。
基礎の沈下（または基礎の沈下）は、構造物から基礎への荷重の伝達に伴う基礎の基礎の下の土壌表面の垂直方向の動きです。
基礎の均一沈下と不均一沈下は区別されます。 均一沈下では、基礎の全領域の下の土壌表面上の点の動きは同じですが、不均一沈下では、それらは不均一になります。 通常、基地の均一な沈下は危険ではありません。 不均一な沈下は、構造物の通常の運用条件の違反を引き起こすことが多く、場合によっては事故を引き起こします。
荷重下での土壌の圧縮には一定の時間がかかり、その間に基礎の沈下量の増加が観察されます。 土壌の最終的な圧縮に対応する沈下は、完全、最終、または安定化と呼ばれます。
土壌組成の根本的な変化を伴う、大規模かつ急速な沈下を沈下といいます。 沈下は、たとえば、基礎の基礎の下から土壌が盛り上がったときや、マクロ多孔質の土壌が荷重を受けて浸したときに観察されます。
§ 22. ドラフトの計算方法
圧縮沈下計算は、変形が圧力に線形に依存する場合、土は線形変形媒体の法則に従うという仮定の下で実行されます。 理論的には、線形関係が存在する地盤の最大圧力は、基礎の基部の下に塑性ゾーンが存在しないことによって決まります。 しかし、構造の観察によれば、基礎面の下の塑性変形ゾーンのわずかな発達は許容できることがわかります。
基礎の最終的な沈下を決定するには、層ごとの合計法が広く使用されます。 基礎の沈下は、活性領域と呼ばれる限られた厚さの特定の土壌層が圧縮された結果として発生すると考えられています。 活性ゾーンの下限は、基礎によって伝達される荷重による追加圧力（基礎の重心の下で）が国内（自然）圧力の 20% となる基礎の基礎からの深さ da で取得されます。プレッシャー。
基礎が地表にある場合、追加の圧力 pz、kPa は式 (2.7) によって決まり、基礎が地中に埋められている場合は式によって決まります。
Рz=а(р0-рg), (4.1)
ここで、a は表に従って取得される係数です。 2.1; p0 - 基礎の底面に沿った垂直応力、kPa。 pg - 基礎ベースの深さの家庭内圧力、kPa。
河床に支柱を設置すると、河床が収縮し、特に支柱付近の土壌の激しい浸食が起こる可能性があります。 その結果、土壌内の圧力が低下します。 式（4.1）では、土壌浸食を考慮せずに計算された家庭内圧力、つまり構造物の建設前に土壌が圧縮された圧力を代入します。 これは、土壌を除荷した後、繰り返し荷重を加えたときの変形が最初は非常に小さいという事実によるものです。 土壌の応力が除荷前に存在していた値に達した場合にのみ、それらは顕著に増加し始めます。
土壌の活性ゾーンは、厚さ 0.4b 以下の水平層に分割されます。ここで、b は、計画上の基礎の最小サイズ m です。活性ゾーン内に異なる土壌の層がある場合、それらの層は、境界は、選択したレイヤーの境界として取得されます。 基礎の沈下 s は、個々の層の変形を合計することによって決定されます。 各 i 番目の層の変形 sim は、一定の圧力 pz kPa で横方向の膨張がない状態 (圧縮条件下) で土壌の圧縮が発生するという仮定に基づいて計算されます。 後者は、考慮中の層内の基礎ベースの重心の下の点で生じる圧力からの平均追加圧力 pr、kPa と等しくなります。
式 (1.29) を使用して圧縮中の土壌の変形を決定すると、次のように書くことができます。
si=eiti=(piβi/Ei)li (4.2)
ここで、ei は i 番目の層の土壌の相対変形です。 ti - i 番目の土壌層の厚さ、m; βi は表に従って求められる係数です。 1.3
i番目の層の土壌の種類に応じて。 ei は i 層目の土の変形係数 kPa であり、土サンプルの圧縮試験の結果に基づいて式 (1.28) によって求められます。
4.2.3. この方法による基礎沈下計算
レイヤーごとの合計
この方法は、基礎の沈下を計算する際に SNiP 2.02.01 - 83 * によって推奨されています。 この方法は次の仮定に基づいています。基礎の沈下は基礎の基部の垂直中心軸に沿って決定されます。 応力を決定する際、土壌は直線的に変形可能な物体として考慮されます（各土壌層の変形を決定する際には、基礎の不均一性が考慮されます）。 沈下は追加の垂直応力の作用によってのみ引き起こされます。 基礎は堅固ではありません。 変形は圧縮可能な厚さ内でのみ考慮されます H しー、条件によって決定されます
,
(4.11)
どこ 
– 垂直方向の追加応力。 
– 垂直方向の自然応力 (図 4.6)。
,
どこ 
– 基礎ベースの面積; 
– 基礎の基礎レベルでの自然土圧。
基礎の深さに沿って応力が徐々に変化するため、基礎の厚さをいくつかの層に分割して、各層内の土壌が均一になるようにします。 各層の厚さは 0.4 以下である必要があります。 bと電圧 層の境界における荷重から次の式を使用して計算されます。
,
(4.12)
V 
どれの 
表に従って決定されます。 3.2 を作成し、これらの応力をプロットします。 次に、基礎の軸に沿って自然土圧の応力図が作成されます。
,
(4.13)
ここ 
そして 
– 比重土壌と各層の厚さ。
圧縮可能な厚さの下限 紀元前図に重ねてグラフィカルに決定 図 、5倍に減少しました。
基礎の総沈下量は、圧縮可能な厚さ内の個々の層の沈下量を合計することによって決定されます。
,
(4.14)
どこ 
=
0,8;n– 圧縮可能な厚さ内の層の数。 – 厚さ 私土壌の第 3 層。 
– 変形係数 私土の第 3 層。
4.2.4. 時間の経過に伴う下層沈下
基礎の基礎に水分を含んだ粘土質土壌が含まれている場合、長期間にわたって沈下が発生する可能性があります。 堆積物の発達の長いプロセスは、粘土質土壌における水のろ過速度が非常に低く（ろ過係数が 10 -7 ... 10 -10 cm/s 程度）、水で飽和した土壌の圧縮が遅いことに関連しています。
水で飽和した土壌には、水飽和係数を持つ土壌も含まれることを思い出してください。 
>
0,8.
時間の経過に伴う土壌変形の進行を予測するための最新の方法は、濾過圧密の理論に基づいています。
教授によって最初に定式化された、土壌の濾過圧密理論の一次元問題。 K. Tertsagi (1924) は、N.M. Gersevanov、V.A. Florin、N.A. Tsytovich、Yu.K. Zaretsky 教授らの著作でさらに発展しました。
Terzaghi-Gersevanov 理論は、均質な土壌層の圧密という 1 次元問題のために開発され、次の前提と仮定に基づいています。
1) 土壌は均質で、完全に水で飽和しています。
2) 荷重は瞬時に加えられ、最初の瞬間に完全に水に伝わります。
3) 土壌基盤の沈下速度は、細孔から水を絞り出す速度によって決まります。
4) 土壌の細孔内の水の移動は垂直方向に発生し、ダーシーの層流濾過の法則 (2.17) に従います。
テルザギ・ゲルセヴァノフによる濾過圧密理論の一次元問題の解決策を考えてみましょう。この理論は現在、経時的な基礎の沈下を計算するための理論的基礎となっています。 これらの前提によれば、水の片側濾過条件下で一定の連続的かつ均一に分布した荷重の影響下での時間の経過に伴う沈降のプロセスは、濾過と圧縮の法則によって決定されます(2.9)。
最初の瞬間に t 0
、荷重負荷直後、外圧 R間隙水に完全に移行 
、つまり 
、土壌のミネラル部分にかかる圧力 
。 しかし、次の瞬間には t 1 ,t 2 ,…,
t n水中の圧力は減少し、土壌の鉱物粒子にかかる圧力は増加します。
(4.15)
そして圧密の終わりには、外部負荷全体が鉱物性土壌粒子によって吸収されます ( 
）（図4.7）。
土層の厚さ hその下には非圧縮性の防水ベースが敷かれています。 負荷強度 R排水層を通って土壌に影響を与えます。 その結果、土壌が沈むにつれて、水は一方向（上方向）に絞り出されます。 水が細孔から絞り出されるにつれて、土壌は圧縮されます（間隙率が減少します）。 水の消費量 dq、基本レイヤーから押し出された dz深いところで z(図 4.7)、土壌間隙率の減少に等しくなります。 DN一定期間 dt、つまり
.
(4.16)
マイナス記号は、水流が増加すると土壌の圧縮が発生し、空隙率が減少することを示します。 層流濾過と圧縮の法則を使用して一連の変換を行った後、式 (4.16) は偏微分方程式の形式で 1 次元問題に対して表すことができます。
,
(4.17)
どこ 
– 圧密係数。その値は土壌の特性によって異なります。
,
(4.18)
ここ 
– 濾過係数; 
– 土壌圧縮係数; e– 空隙率; 
水の比重です。
方程式 (4.17) の解は、次の境界条件の下でフーリエ級数 (つまり、三角級数) を適用することによって求められます。
1) t
= 0;
=
0;
2)t = ∞;
=R;
どこ メートル– 自然系列の正の整数、 メートル = 1,3,5,…, ∞;
–統合指標、(4.20)
h– 層の厚さ; t– ロードの瞬間からの時間。
電圧がわかっている場合 レイヤー内 dzその間 tロードの瞬間から、この層の決済は式 (4.10) に従います。
.
沈下層の厚さ hその間 t結果の式を 0 から 0 まで積分して求めます。 h:
この式において、積分の前の部分は最終的な決済を表し、積分の部分は 
次のように定義できます 堆積物の固結の程度
U、不安定な堆積物の比率に等しい 
決勝戦へ 
、つまり
.
(4.21)
積分 (4.21) 後、次のようになります。
.
量 Uそして N機能的に接続されています。 テーブル内 4.1 値が与えられる Nのために さまざまなオプションシール応力の図 (図 4.8)。
オプション 0 は、継続的な荷重の作用下での土壌層の圧縮に対応します。 シール圧力の図は長方形の形をしています。 オプション 1 は土壌が自重の圧力で圧縮される場合に発生します。オプション 2 – 圧縮応力が三角形の法則に従って深さとともに減少する場合に発生します。
統合度の異なる値が与えられた場合 U、表によると 4.1 定義 Nそして、与えられた程度の固化にかかる時間を求めます。
.
(4.22)
不均一な現れ方を特徴とする建物の基礎の沈下過程は、最も一般的で頻繁に現れる基礎の欠陥です。 さまざまな種類。 基礎の不均一な沈下が建物の基礎とその壁の亀裂につながり、これが最も不快な結果を引き起こす可能性があります。 建物の傾きは、このような基礎の沈下が最もよく現れる悪影響です。
沈下とは、基礎の下の土層の変形の結果として生じる基礎の垂直方向の動きです。 現時点では、建物の基礎部分で堆積プロセスが発生する理由は数多くあります。 最も一般的な理由は、建設作業と土工組織の両方に関連する物的資源の過剰な節約です (たとえば、未熟練労働者の雇用)。 資金不足のため 工事地面に基礎を敷設する深さを誤って計算する可能性があります。 ベースを標準よりも大幅に高く置いた場合、そのような間違いをその後の修理作業で修正することはほとんど不可能になります。 また、降水の原因も次のとおりです。 たくさんの 地下水建物の建設と基礎の設置の分野で流れます。 この場合、この問題は有能な効果的な装置の助けを借りて克服することができ、その設置は通常家を建てる初期段階で行われます。 すでに建設されている建物に排水路を設置する場合、いくつかの問題が発生し、その解決には追加のコストが必要になります。 この場合、建物の周囲に木を植えることができ、発達した根系により余分な液体をすぐに吸収します。
構造物の耐用年数が長いために、基礎の欠陥が発生する可能性もあります。 しかし、ほとんどの場合、変形した基礎の沈下は、不適切な品質の選択によって生じる設計上の欠陥の結果として現れます。 建材。 この欠点は次の方法でのみ修正できます。 オーバーホールしかし、それも常に役立つとは限りません。 基礎の修正が保証されるのは、基礎全体を完全に交換した場合のみです。 ただし、これは特別な装置を使用して行うことができるため、非常に高価です。
基礎の変形プロセスは、建物の全域またはその一部に追加の床を追加するプロセス中にも発生する可能性があります。 この問題は、基礎の直下および基礎から少し離れた場所の土壌を「セメントミルク」で飽和させることで解決できます。
建物基礎の沈下を防ぐためには、次のような対策を講じる必要があります。 まず第一に、基礎を湿気から適切に保護する必要があります。 これを行うには、ベースを防水性のある特別な材料で液体との接触から隔離する必要があります。 アスファルトと屋根用フェルトは、最も安価で、最も入手しやすく、実用的であると考えられています。 「」などの高品質の防水材を使用して、ベースを湿気から隔離することもできます。 液体ガラス» セメントと組み合わせて使用します。 特別にアレンジするのもおすすめです 換気システム、そのおかげで、余分な水分は自然に蒸発します。 これを行うには、ベースの換気のための適切な技術に従って製造された追加のもののみを装備することができます。
また、基礎の沈下を防ぐためには、基礎からの傾斜部分にコンクリートやアスファルトなどで死角を設け、信頼性の高い安全な基礎を設置する必要があります。 効果的なシステム屋根表面の湿気を排出します。 基礎の沈下係数は、特定の地域の土壌凍結の深さの値に正比例することに注意してください。 したがって、建設プロジェクトを慎重に開発し、建設工事に適切な材料を選択する必要があります。そうすれば、結果として信頼性が高く耐久性のある建物が得られ、建設された建物の沈下が発生する可能性が最小限に抑えられます。
基礎沈下の計算
基礎の沈下を計算するにはいくつかの方法があります。 最終的な合計沈下量を決定するための最も実証済みの主な方法は、個々の層の沈下量を合計する方法です。 各レイヤーについて、独自の変形度の値を決定する必要があります。 層は特定の土壌の厚さ内、つまり活動ゾーン内で考慮される必要があり、この土壌レベルより下で発生する変形は除外できます。 個々のレイヤーの決済を合計する方法を使用して、任意の決済を決定できます。
また、等価層法による沈下計算も可能であり、限定的な横広がりを考慮した沈下量を求めることができます。 等価層とは、横方向の拡張が不可能な条件下（表面全体に継続的な荷重がかかる場合）で、制限された寸法の基礎の荷重下での沈下量と同等の沈下量を与える土の厚さです。同じ強度。 つまり、この場合、沈下計算の空間問題を一次元の問題に置き換えることができる。
基礎の最大許容沈下量
現在までのところ、建物の最大許容追加沈下について説得力を持って実証された基準値は存在しない。 規則, 原則として、建設中に得られた最初の沈下と追加の沈下を区別しません。 資料によると、レンガ造りの建物の最大平均沈下量は約10〜12cmです。
均質な土壌基盤上の基礎の初期沈下は建物面積全体で均一であるため、許容される平均沈下が大きくても（10〜12 cm）、不均一沈下の要件も満たされることは注目に値します。 そして、凹凸の結果、建物に歪みが生じたり、ひび割れが発生したりするのはご存知のとおりです。
基準によれば、第 1 カテゴリーの建物の最大許容喫水 技術的条件は5cmで、すでに変形している第2および第3カテゴリーの建物の場合は3cmと2cmです。
観測結果が示すように、局所的な追加沈下が 5 cm である第 1 および第 2 の状態カテゴリーのレンガ造りの建物は、深刻な被害を受ける可能性があります。 壁には貫通亀裂が発生し、垂直亀裂が発生すると、その開口部は沈下量に匹敵します。 支持領域に沿ったプレハブ床スラブの変位は限界に非常に近づいています。 この場合、建物の改修には居住者の立ち退き、構造の選択的な強化、内外装の修復が必要になります。 降水量が 3 cm と 2 cm の場合は、小規模な補修が必要になります。 では、基礎の沈下は2～5cm程度であれば許容できるのでしょうか？ もちろん、構造物の倒壊がないことを許容基準とすれば、補修が必要な損傷がないことを許容基準とすれば、それは不可能である。
