Așezarea medie a fundației. Calculul tasării fundației
Sub influența sarcinii din structură, baza sa este deformată și dă un curent de aer și, în unele cazuri, o tasare.
Așezarea fundației (sau așezarea fundației) este mișcarea verticală a suprafeței solului sub baza fundației, asociată cu transferul sarcinii de la structură la bază.
Se face o distincție între așezarea uniformă și neuniformă a bazei. Cu așezarea uniformă, deplasările punctelor de pe suprafața solului sub întreaga suprafață a fundației sunt aceleași, iar cu așezarea neuniformă, nu sunt aceleași. Așezarea uniformă a bazei nu este de obicei periculoasă; așezarea inegală provoacă adesea încălcări ale condițiilor de funcționare normală a structurilor și, uneori, accidente ale acestora.
Pentru compactarea solului sub sarcină, este necesar un anumit timp, timp în care se observă o creștere a tasării bazei. Tirajul corespunzător compactării finale a solului se numește plin, final sau stabilizat.
Un sediment mare care curge rapid, însoțit de o schimbare radicală a compoziției solului, se numește tasare. Așezarea se observă, de exemplu, atunci când solul se umflă de sub baza fundației și când solurile macroporoase sunt înmuiate sub sarcină.
§ 22. Metode de calcul al tirajului
Calculul tasării prin compactare se efectuează pornind de la ipoteza că solul respectă legile unui mediu deformabil liniar, când deformațiile sunt dependente liniar de presiuni. Teoretic, presiunea maximă pe sol la care există o relație liniară este determinată de absența zonelor plastice sub baza fundației. Cu toate acestea, observațiile structurilor arată că o ușoară dezvoltare a zonelor de deformare plastică sub fețele fundației poate fi tolerată.
Pentru a determina tasarea finală a bazei, metoda de însumare strat cu strat este utilizată pe scară largă. Se crede că așezarea fundației are loc ca urmare a compactării unui anumit strat de sol de grosime limitată, numit zonă activă. Limita inferioară a zonei active este luată la acea adâncime da de la baza fundației la care presiunea suplimentară (sub centrul de greutate al bazei) de la sarcina transmisă de fundație este de 20% din cea domestică (naturală). presiune.
Cu o fundație situată pe suprafața solului, presiunea suplimentară pz, kPa, este determinată prin formula (2.7), iar cu o fundație îngropată în pământ - prin formula
Рz=а(р0-рg), (4.1)
unde a este coeficientul luat conform tabelului. 2.1; p0 - tensiuni normale de-a lungul bazei fundației, kPa; pg - presiunea domestică la adâncimea bazei fundației, kPa.
Instalarea suporturilor în albie determină constrângerea albiei și poate duce la eroziunea intensă a solului, mai ales în apropierea suporturilor. Ca urmare, presiunea domestică în sol scade. În formula (4.1) înlocuim presiunea gospodărească calculată fără a lua în considerare eroziunea solului, adică presiunea cu care solul a fost comprimat înainte de construcția structurii. Acest lucru se datorează faptului că după descărcarea solului, deformațiile acestuia la încărcările repetate sunt inițial foarte mici; ele încep să crească vizibil abia atunci când tensiunile din sol ating valorile care existau înainte de descărcare.
Zona activă a solului este împărțită în straturi orizontale cu o grosime de cel mult 0,4b, unde b este cea mai mică dimensiune a fundației în plan, m. Dacă în zona activă există o stratificare de diferite soluri, atunci acestea limitele sunt luate ca limite ale straturilor selectate. Așezarea fundației s se determină prin însumarea deformațiilor straturilor individuale. Deformația si m a fiecărui strat i se calculează în ipoteza că compactarea solului are loc în absența expansiunii laterale (în condiții de compresie) la o presiune constantă pz kPa; aceasta din urmă este considerată egală cu presiunea suplimentară medie pr, kPa, din presiunile care apar în punctele aflate sub centrul de greutate al bazei de fundație din stratul în cauză.
Folosind formula (1.29) pentru a determina deformarea solului în timpul compresiei, putem scrie:
si=eiti=(piβi/Ei)li (4.2)
unde ei este deformația relativă a solului stratului i; ti - grosimea stratului i-lea de sol, m; βi este coeficientul luat conform tabelului. 1.3
în funcție de tipul de sol al stratului i; Ei este modulul de deformare al solului stratului i, kPa, determinat prin formula (1.28) pe baza rezultatelor testelor de compresie ale probelor de sol.
4.2.3. Calculul tasării fundației folosind metoda
însumarea strat cu strat
Această metodă este recomandată de SNiP 2.02.01 - 83 * la calcularea tasării fundațiilor. Metoda se bazează pe următoarele ipoteze: așezarea fundației se determină de-a lungul axei centrale verticale a bazei fundației; la determinarea tensiunilor, solul este considerat ca un corp liniar deformabil (la determinarea deformațiilor fiecărui strat de sol se ține cont de eterogenitatea bazei); tasarea este cauzată numai de acțiunea unor tensiuni verticale suplimentare; fundațiile nu sunt rigide; deformarile sunt considerate numai in cadrul grosimii compresibile H szh, determinat de condiție
,
(4.11)
Unde 
– tensiuni suplimentare verticale; 
– tensiuni naturale verticale (Fig. 4.6).
,
Unde 
– zona bazei fundației; 
– presiunea naturală a solului la nivelul bazei fundației.
Datorită schimbării treptate a tensiunii de-a lungul adâncimii fundației, grosimea acesteia poate fi împărțită într-un număr de straturi astfel încât în interiorul fiecărui strat solul să fie omogen; grosimea fiecărui strat nu trebuie să fie mai mare de 0,4 b si tensiune calculat din sarcina la limita straturilor folosind formula
,
(4.12)
V 
care 
determinat conform tabelului. 3.2 și reprezentați grafic aceste tensiuni. Apoi, o diagramă de stres a presiunii naturale a solului este construită de-a lungul axei fundației
,
(4.13)
Aici 
Și 
– gravitație specifică sol și grosimea fiecărui strat.
Limita inferioară a grosimii compresibile B.C. determinată grafic prin suprapunerea lui pe diagramă diagrame , redus de cinci ori.
Așezarea totală a fundației se determină prin însumarea tasării straturilor individuale în grosimea compresibilă:
,
(4.14)
Unde 
=
0,8;n– numărul de straturi din grosimea compresibilă; - grosime i al-lea strat de sol; 
– modulul de deformare i al-lea strat de sol.
4.2.4. Aşezarea subsolului în timp
Dacă baza fundației conține soluri argiloase saturate cu apă, se poate dezvolta așezarea pe o perioadă lungă de timp. Procesul îndelungat de dezvoltare a sedimentelor este asociat cu o rată foarte scăzută de filtrare a apei în solurile argiloase (coeficient de filtrare de ordinul 10 -7 ... 10 -10 cm/s) și compactarea lentă a solurilor saturate cu apă.
Să vă reamintim că solurile saturate cu apă includ soluri cu un coeficient de saturație cu apă 
>
0,8.
Metodele moderne de predicție a dezvoltării deformațiilor solului în timp se bazează pe teoria consolidării prin filtrare.
Problema unidimensională a teoriei consolidării prin filtrare a solurilor, formulată mai întâi de prof. K. Tertsagi (1924), a fost dezvoltat în continuare în lucrările profesorilor N.M. Gersevanov, V.A. Florin, N.A. Tsytovich, Yu.K. Zaretsky și alții.
Teoria Terzaghi-Gersevanov, dezvoltată pentru problema unidimensională a consolidării unui strat omogen de sol, se bazează pe următoarele premise și ipoteze:
1) solul este omogen și complet saturat cu apă;
2) sarcina este aplicată instantaneu și în primul moment este transferată complet în apă;
3) rata de tasare a bazei solului este determinată de rata de stoarcere a apei din pori;
4) mișcarea apei în porii solului are loc în direcția verticală și respectă legea de filtrare laminară a lui Darcy (2.17).
Să luăm în considerare soluția problemei unidimensionale a teoriei consolidării prin filtrare după Terzaghi-Gersevanov, care este în prezent baza teoretică pentru calcularea tasării fundației în timp. Conform acestor premise, procesul de sedimentare în timp sub influența unei sarcini constante și continue distribuite uniform în condiții de filtrare unilaterală a apei este determinat de legile filtrării și compactării (2.9).
În momentul inițial de timp t 0
, imediat după aplicarea sarcinii, presiune exterioară R transferat complet în apa de pori 
, adică 
, și presiunea asupra părții minerale a solului 
. Cu toate acestea, în momentele următoare t 1 ,t 2 ,…,
t n presiunea în apă va scădea, iar presiunea asupra particulelor minerale din sol va crește, și în orice moment
(4.15)
iar la sfârșitul consolidării, întreaga sarcină externă va fi absorbită de particulele de sol mineral ( 
) (Fig. 4.7).
Grosimea stratului de sol h acoperit de o bază impermeabilă incompresibilă. Intensitatea sarcinii R afectează solul prin stratul de drenaj. În consecință, pe măsură ce solul se așează, apa va fi stoarsă dintr-o direcție (în sus). Pe măsură ce apa este stoarsă din pori, solul se va compacta (porozitatea va scădea). Consum de apă dq, extrudat din stratul elementar dz la o adâncime z(Fig. 4.7), va fi egală cu scăderea porozității solului dn După o perioadă de timp dt, adică
.
(4.16)
Semnul minus indică faptul că, odată cu creșterea debitului de apă, are loc compactarea solului și porozitatea acestuia scade. După o serie de transformări, folosind legile filtrării și compresiei laminare, ecuația (4.16) poate fi reprezentată pentru o problemă unidimensională sub forma unei ecuații cu diferență parțială
,
(4.17)
Unde 
– coeficient de consolidare, a cărui valoare depinde de proprietățile solului,
,
(4.18)
Aici 
– coeficient de filtrare; 
– coeficientul de compresibilitate a solului; e– coeficient de porozitate; 
– greutatea specifică a apei.
Soluția ecuației (4.17) se găsește aplicând seria Fourier (adică seria trigonometrică) în următoarele condiții la limită:
1) t
= 0;
=
0;
2)t = ∞;
=R;
Unde m– un număr întreg pozitiv al seriei naturale, m = 1,3,5,…, ∞;
–indicator de consolidare, (4,20)
h- grosimea stratului; t– timpul din momentul încărcării.
Dacă tensiunea este cunoscută în strat dz pe parcursul t din momentul încărcării, atunci depunerea acestui strat rezultă din expresia (4.10):
.
Grosimea stratului de tasare h pe parcursul t găsiți prin integrarea expresiei rezultate de la 0 la h:
În această expresie, partea dinaintea integralei reprezintă așezarea finală, iar partea 
poate fi definit ca gradul de consolidare a sedimentelor
U, egal cu raportul sedimentului nestabilizat 
la finală 
, adică
.
(4.21)
După integrarea (4.21) obținem
.
Cantitati UȘi N conectat funcțional. În tabel 4.1 sunt date valorile N Pentru diverse opțiuni Diagramele tensiunilor de etanșare (Fig. 4.8).
Opțiunea 0 corespunde compactării stratului de sol sub acțiunea unei sarcini continue. Diagrama presiunii de etanșare are forma unui dreptunghi. Opțiunea 1 apare când solul este compactat sub presiunea propriei greutăți, varianta 2 – când solicitarea de compactare scade odată cu adâncimea conform legii triunghiului.
Având în vedere valori diferite ale gradului de consolidare U, conform tabelului 4.1 definim Nși găsiți timpul pentru un anumit grad de consolidare:
.
(4.22)
Procesele de tasare a bazei clădirii, care se caracterizează prin manifestare neuniformă, sunt defectul de fundație cel mai frecvent și des manifestat. tipuri variate. Așezarea neuniformă a fundației este cea care duce la crăparea bazei clădirii și a pereților acesteia, iar acest lucru poate provoca cele mai neplăcute consecințe. Înclinarea clădirii este cea mai frecventă manifestare negativă a unei astfel de tasări ale fundației.
Așezarea este mișcarea verticală a fundației care are loc ca urmare a deformării stratului de sol de sub bază. În prezent, există multe motive pentru apariția proceselor sedimentare la baza unei clădiri. Motivul cel mai frecvent este economiile excesive de resurse materiale, legate atât de operațiunile de construcție, cât și de organizarea lucrărilor de terasament (de exemplu, angajarea de muncitori necalificați). Din cauza finanțării insuficiente lucrari de constructii Este posibil să se calculeze incorect adâncimea de așezare a fundației în pământ. Dacă ați așezat baza semnificativ mai sus decât norma, atunci o astfel de greșeală va fi aproape imposibil de corectat cu lucrările de reparații ulterioare. De asemenea, poate fi numită și cauza precipitațiilor un numar mare de panza freatica, care curg în zona construcției clădirilor și a punerii fundației. În acest caz, această problemă poate fi depășită cu ajutorul unui dispozitiv eficient și competent, a cărui instalare este de obicei efectuată în etapa inițială a construirii unei case. Dacă echipați un șantier cu drenaj cu o clădire deja ridicată, acest lucru va ridica unele dificultăți, a căror soluție va necesita costuri suplimentare. În acest caz, în zona din jurul clădirii pot fi plantați copaci, care vor absorbi rapid excesul de lichid datorită sistemului lor de rădăcină dezvoltat.
Defecte de fundație pot apărea și din cauza duratei lungi de viață a structurii. Dar cel mai adesea, așezarea unei fundații deformate se manifestă ca urmare a defectelor de proiectare, care apar din cauza selecției de calitate slabă. materiale de construcții. Această deficiență poate fi corectată doar cu ajutorul revizuire, dar acest lucru nu ajută întotdeauna. Se poate garanta că fundația va fi corectată numai după o înlocuire completă a întregii fundații. Cu toate acestea, acest lucru se poate face folosind echipamente speciale, care sunt destul de costisitoare.
Procesele de deformare ale fundației pot apărea și în timpul procesului de adăugare a etajelor suplimentare pe întreaga zonă a clădirii sau pe orice parte a acesteia. Această problemă poate fi corectată prin saturarea solului direct sub bază, precum și la mică distanță de acesta, cu „lapte de ciment”.
Pentru a preveni tasarea fundației clădirii, trebuie luate următoarele acțiuni. În primul rând, trebuie să oferiți fondului de ten o protecție competentă împotriva umezelii. Pentru a face acest lucru, baza trebuie izolată de contactul cu lichidul cu materiale speciale care au proprietăți impermeabile. Bitumul și pâsla de acoperiș sunt considerate cele mai ieftine, mai accesibile și practice. De asemenea, puteți izola baza de umiditate folosind materiale de impermeabilizare de calitate, cum ar fi " sticla lichida» în combinație cu ciment. De asemenea, este recomandat să aranjați un special sistem de ventilatie, datorită căruia excesul de umiditate se va evapora de la sine. Pentru a face acest lucru, puteți echipa doar altele suplimentare care sunt fabricate în conformitate cu tehnologia adecvată a dispozitivului de ventilație de bază.
De asemenea, pentru a preveni așezarea fundației, este necesară instalarea unor zone oarbe într-o zonă înclinată venită de la bază, din pavaj din beton sau asfalt, precum și amenajarea unui pavaj de încredere și sistem eficient drenarea umezelii de pe suprafața acoperișului. Trebuie remarcat faptul că coeficientul de tasare a fundației este direct proporțional cu valoarea adâncimii înghețului solului într-o zonă dată. Deci, este necesar să dezvoltați cu atenție un proiect de construcție, precum și să selectați materialele potrivite pentru lucrările de construcție, atunci rezultatul va fi o clădire fiabilă și durabilă, iar probabilitatea ca așezarea clădirii amenajate să fie redusă la minimum.
Calculul tasării fundației
Există mai multe moduri de a calcula decontarea fundației. Metoda principală și cea mai dovedită pentru determinarea tasării finale, totale este metoda de însumare a tasărilor straturilor individuale. Pentru fiecare strat, este necesar să se determine propria valoare pentru gradul de deformare. Straturile trebuie luate în considerare într-o anumită grosime a solului - în zona activă, iar deformațiile care apar sub acest nivel de sol pot fi excluse. Metoda de însumare a așezărilor straturilor individuale poate fi utilizată pentru a determina orice așezare.
De asemenea, puteți calcula tasarea folosind metoda stratului echivalent, care vă permite să determinați tasarea ținând cont de expansiunea laterală limitată. Un strat echivalent este o grosime de sol care, în condiții de imposibilitate a expansiunii laterale (când întreaga suprafață este încărcată cu o sarcină continuă), dă o tasare care este egală ca mărime cu tasarea unei fundații cu dimensiuni limitate sub o sarcină de aceeași intensitate. Adică, în acest caz, problema spațială a calculării tasării poate fi înlocuită cu una unidimensională.
Așezări maxime admise de fundație
Până în prezent, nu există o valoare standard fundamentată în mod convingător pentru așezarea suplimentară maximă admisă a clădirilor. Reguli, de regulă, nu se face distincția între decontarea inițială obținută în timpul construcției și decontarea suplimentară. Așezarea medie maximă a unei clădiri din cărămidă conform documentelor este de aproximativ 10-12 cm.
Este de remarcat faptul că așezările inițiale ale fundației pe o bază omogenă de sol sunt uniforme pe suprafața clădirii, prin urmare, chiar și cu o așezare medie admisă mare (10-12 cm), sunt îndeplinite și cerințele pentru așezarea neuniformă. Și, după cum știți, rezultatul denivelărilor sunt distorsiunile clădirii și apariția fisurilor.
Conform standardelor, așezarea maximă admisă pentru clădirile de categoria I stare tehnica este de 5 cm, iar pentru clădirile din categoriile a 2-a și a 3-a care au deja deformații - 3 și 2 cm.
După cum arată observațiile, clădirile din cărămidă din categoriile de stare 1 și 2 cu o așezare suplimentară locală de 5 cm pot suferi daune grave. Prin pereți se vor forma crăpături, iar atunci când apare o fisură verticală, deschiderea acesteia este comparabilă cu cantitatea de tasare. Deplasarea plăcilor prefabricate de-a lungul zonelor de sprijin este foarte aproape de limită. În acest caz, renovarea clădirii va necesita evacuarea rezidenților, consolidarea selectivă a structurii și restaurarea decorului interior și exterior. Cu precipitații de 3 și 2 cm, vor fi necesare reparații mai mici. Deci poate fi considerată acceptabilă o așezare a fundației de 2-5 cm? Desigur, dacă luăm ca criteriu de admisibilitate absența prăbușirii structurilor, este imposibil dacă luăm ca criteriu de admisibilitate absența avariei care necesită reparare.
