Priemerné vysporiadanie nadácie. Výpočet vyrovnania základov
Pod vplyvom zaťaženia z konštrukcie sa jej základňa deformuje a dáva prievan av niektorých prípadoch aj pokles.
Sadnutie základu (alebo sadanie základu) je vertikálny pohyb povrchu pôdy pod základom základu, spojený s prenosom zaťaženia z konštrukcie na základ.
Rozlišujte medzi návrhom základnej uniformy a nerovnomerným. Pri rovnomernom osídlení sú posuny bodov na povrchu pôdy pod celou plochou základu rovnaké a pri nerovnomernom osídlení nie sú rovnaké. Rovnomerný pokles základne spravidla nie je nebezpečný; nerovnomerné osídlenie často spôsobuje porušenie podmienok pre normálnu prevádzku stavieb a niekedy aj ich nehody.
Na zhutnenie pôdy pri zaťažení je potrebný určitý čas, počas ktorého sa pozoruje zvýšenie poklesu základne. Ťah zodpovedajúci konečnému zhutneniu pôdy sa nazýva plný, konečný alebo stabilizovaný.
Veľký rýchlo tečúci sediment, sprevádzaný radikálnou zmenou zloženia pôdy, sa nazýva pokles. Usadzovanie sa pozoruje napríklad vtedy, keď sa pôda vydúva spod základu základu a keď sú makroporézne pôdy pod zaťažením premočené.
§ 22. Metódy výpočtu ťahu
Výpočet sadnutia zhutnenia sa vykonáva za predpokladu, že zemina sa riadi zákonmi lineárne deformovateľného prostredia, keď deformácie sú lineárne závislé od tlakov. Teoreticky je maximálny tlak na pôdu, pri ktorom existuje lineárna závislosť, určený absenciou plastických zón pod základňou základu. Pozorovania štruktúr však ukazujú, že je možné pripustiť malý rozvoj plastických deformačných zón pod lícami základu.
Na určenie konečného sadania podkladu sa široko používa metóda sčítania po vrstvách. Zároveň sa predpokladá, že pokles základne nastáva v dôsledku zhutnenia určitej hrúbky pôdy s obmedzenou hrúbkou, ktorá sa nazýva aktívna zóna. Spodná hranica jadra sa odoberá v tej hĺbke da od základne základu, pri ktorej dodatočný tlak (pod ťažiskom základne) zo zaťaženia prenášaného základom je 20% domáceho (prirodzeného) tlak.
So základom umiestneným na povrchu pôdy sa dodatočné tlaky pz, kPa určia podľa vzorca (2.7) a so základom uloženým v zemi podľa vzorca
Рz=а(р0-рg), (4.1)
kde a je koeficient podľa tabuľky. 2,1; p0 - normálové napätia pozdĺž základne, kPa; pg - domáci tlak v hĺbke základovej pätky, kPa.
Inštalácia podpier v koryte spôsobuje zúženie koryta a môže viesť k intenzívnej erózii pôdy, najmä v blízkosti podpier. V dôsledku toho klesá domáci tlak v pôde. Vo vzorci (4.1) je nahradený domáci tlak vypočítaný bez zohľadnenia erózie pôdy, t.j. tlaku, ktorým bola pôda stlačená pred výstavbou konštrukcie. Je to spôsobené tým, že po vyložení zeminy sú jej deformácie pri opakovanom zaťažení spočiatku veľmi malé; začnú sa výrazne zvyšovať až vtedy, keď napätia v pôde dosiahnu hodnoty, ktoré existovali pred vyložením.
Aktívna zóna zeminy je rozdelená na vodorovné vrstvy s hrúbkou nie väčšou ako 0,4b, kde b je najmenšia veľkosť základu v pôdoryse, m. Ak dôjde k prekrytiu rôznych zemín v rámci aktívnej zóny, potom ich hranice sa berú ako hranice vybraných vrstiev. Ponor s podkladu sa určí sčítaním deformácií jednotlivých vrstiev. Deformácia si m každej i-tej vrstvy sa vypočíta za predpokladu, že k zhutneniu pôdy dochádza bez bočnej expanzie (za podmienok kompresie a stlačenia) pri konštantnom tlaku pz kPa; posledný sa berie ako priemerný prídavný tlak pr, kPa, z tlakov vznikajúcich v bodoch pod ťažiskom základne základu v rámci uvažovanej vrstvy.
Pomocou vzorca (1.29) na určenie deformácie pôdy pri tlakovom stlačení môžeme napísať:
si=eiti=(piβi/Ei)li (4.2)
kde ei je relatívna deformácia pôdy i-tej vrstvy; ti - hrúbka i-tej vrstvy pôdy, m; βi - koeficient podľa tabuľky. 1.3
v závislosti od typu pôdy i-tej vrstvy; Ei - modul deformácie zeminy i-tej vrstvy, kPa, určený vzorcom (1.28) na základe výsledkov skúšok vzoriek zeminy na tlakové stlačenie.
4.2.3. Výpočet sadania základových základov metódou
sčítanie vrstvy po vrstve
Túto metódu odporúča SNiP 2.02.01 - 83 * pri výpočte sadania základov. Metóda je založená na nasledujúcich predpokladoch: pokles základu je určený pozdĺž vertikálnej stredovej osi základne základu; pri určovaní napätí sa zemina uvažuje ako lineárne deformovateľné teleso (pri určovaní deformácií každej vrstvy zeminy sa berie do úvahy nehomogenita podkladu); sadanie je spôsobené len pôsobením dodatočných zvislých napätí; základy nie sú pevné; deformácie sa berú do úvahy len v rámci stlačiteľnej hrúbky H szh, určený stavom
,
(4.11)
kde 
– vertikálne dodatočné napätia; 
- zvislé prirodzené napätia (obr. 4.6).
,
kde 
- plocha základne nadácie; 
- prirodzený tlak pôdy na úrovni základne základu.
V dôsledku postupnej zmeny napätí pozdĺž hĺbky základne je možné jeho hrúbku rozdeliť do niekoľkých vrstiev tak, aby v každej vrstve bola pôda homogénna; hrúbka každej vrstvy by nemala byť väčšia ako 0,4 b a napätie vypočítané zo zaťaženia na rozhraní vrstiev podľa vzorca
,
(4.12)
v 
ktoré 
určené podľa tabuľky. 3.2 a zakreslite tieto napätia. Potom sa pozdĺž osi základu vytvorí diagram napätí prirodzeného tlaku pôdy
,
(4.13)
tu 
a 
– špecifická hmotnosť pôdu a hrúbku každej vrstvy.
Dolná hranica stlačiteľnej hrúbky BC definované graficky superponovaním do diagramu diagramy znížená päťkrát.
Celkové sadanie základu sa určí súčtom sadania jednotlivých vrstiev v rámci stlačiteľnej hrúbky:
,
(4.14)
kde 
=
0,8;n je počet vrstiev v rámci stlačiteľnej hrúbky; – hrúbka i-tá vrstva pôdy; 
– modul deformácie i vrstva pôdy.
4.2.4. Sedenie podložia v priebehu času
Ak na základni základov ležia hlinité pôdy nasýtené vodou, sedimentácia sa môže vyvíjať po dlhú dobu. Dlhý proces vývoja sedimentov je spojený s veľmi nízkou rýchlosťou filtrácie vody v ílovitých pôdach (koeficient filtrácie rádovo 10 -7 ... 10 -10 cm/s) a pomalým zhutňovaním vodou nasýtených pôd.
Pripomeňme, že medzi pôdy nasýtené vodou patria pôdy s koeficientom nasýtenia vodou 
>
0,8.
Moderné metódy predpovedania vývoja deformácií pôdy v čase vychádzajú z teórie filtračnej konsolidácie.
Jednorozmerný problém teórie konsolidácie filtrácie pôdy, ktorý prvýkrát sformuloval prof. K. Terzagi (1924), sa ďalej rozvíjal v prácach profesorov N. M. Gersevanova, V. A. Florina, N. A. Tsytoviča, Yu. K. Zaretského a i.
Teória Terzagi-Gersevanova, vyvinutá pre jednorozmerný problém konsolidácie homogénnej vrstvy pôdy, je založená na nasledujúcich predpokladoch a predpokladoch:
1) pôda je homogénna a úplne nasýtená vodou;
2) zaťaženie sa aplikuje okamžite a v prvom okamihu sa úplne prenesie do vody;
3) rýchlosť poklesu pôdneho základu je určená rýchlosťou vytláčania vody z pórov;
4) pohyb vody v póroch pôdy prebieha vo vertikálnom smere a riadi sa Darcyho zákonom laminárnej filtrácie (2.17).
Uvažujme o riešení jednorozmerného problému teórie filtračnej konsolidácie podľa Terzagi-Gersevanova, ktorý je v súčasnosti teoretickým základom pre výpočet sadania základov v čase. Podľa vyššie uvedených predpokladov je proces usadzovania v čase pri pôsobení stáleho nepretržitého rovnomerne rozloženého zaťaženia v podmienkach jednostrannej filtrácie vody určený zákonmi filtrácie a zhutňovania (2.9).
V počiatočnom okamihu t 0
bezprostredne po aplikácii záťaže vonkajší tlak Rúplne prenesené do pórovej vody 
, t.j. 
a tlak na minerálnu časť pôdy 
. Avšak až nabudúce t 1 ,t 2 ,…,
t n tlak vo vode sa zníži a tlak na minerálne častice pôdy sa zvýši, a to kedykoľvek
(4.15)
a na konci spevnenia celé vonkajšie zaťaženie prevezmú minerálne častice pôdy ( 
) (obr. 4.7).
Hrúbka vrstvy pôdy h podložené nestlačiteľnou vodotesnou základňou. Intenzita zaťaženia R pôsobí na pôdu cez drenážnu vrstvu. Následne, keď sa pôda usadí, voda sa z nej bude vytláčať jedným smerom (nahor). Pri vytláčaní vody z pórov sa pôda zhutní (zmenší sa pórovitosť). Spotreba vody dq, vytlačený z elementárnej vrstvy dz v hĺbke z(obr. 4.7), sa bude rovnať poklesu pórovitosti pôdy dn na určitý čas dt, t.j.
.
(4.16)
Znamienko mínus znamená, že so zvýšením prietoku vody dochádza k zhutňovaniu pôdy a znižuje sa jej pórovitosť. Po sérii transformácií pomocou zákonov laminárnej filtrácie a kompresie možno rovnicu (4.16) znázorniť pre jednorozmerný problém vo forme parciálnej diferenciálnej rovnice
,
(4.17)
kde 
- koeficient konsolidácie, ktorého hodnota závisí od vlastností pôdy,
,
(4.18)
tu 
– koeficient filtrácie; 
– koeficient stlačiteľnosti pôdy; e– koeficient pórovitosti; 
je merná hmotnosť vody.
Riešenie rovnice (4.17) sa nájde aplikáciou Fourierovho radu (t. j. trigonometrického radu) za nasledujúcich okrajových podmienok:
1) t
= 0;
=
0;
2)t = ∞;
=R;
kde m je kladné celé číslo prirodzeného radu, m = 1,3,5,…, ∞;
-ukazovateľ konsolidácie, (4,20)
h je hrúbka vrstvy; t– čas od momentu načítania.
Ak je známe napätie vo vrstve dz počas t od momentu zaťaženia, potom sadanie tejto vrstvy vyplýva z výrazu (4.10):
.
Hrúbka ťahovej vrstvy h počas t nájsť integráciou výsledného výrazu od 0 do h:
V tomto výraze je časť pred integrálom konečný návrh a časť 
možno definovať ako stupeň spevnenia sedimentu
U rovná pomeru nestabilizovaného sedimentu 
do finále 
, t.j.
.
(4.21)
Po integrácii (4.21) dostaneme
.
množstvá U a N funkčne súvisia. V tabuľke. 4.1 dané množstvá N pre rôzne varianty diagramov namáhania tesnenia (obr. 4.8).
Možnosť 0 zodpovedá zhutneniu vrstvy pôdy pôsobením súvislého zaťaženia. Diagram tesniaceho tlaku má tvar obdĺžnika. Variant 1 nastáva, keď je zemina zhutnená pod tlakom vlastnej váhy, variant 2 - keď tlakové napätie klesá s hĺbkou podľa zákona trojuholníka.
Vzhľadom na rôzne hodnoty stupňa konsolidácie U, podľa tabuľky. 4.1 definovať N a nájdite čas pre daný stupeň konsolidácie:
.
(4.22)
Najčastejšou a najčastejšie sa prejavujúcou chybou základu sú procesy zosúvania základov stavby, ktoré sa vyznačujú nerovnomerným prejavom. rôzne druhy. Je to nerovnomerné usadenie základu, ktoré vedie k prasknutiu základne budovy a jej stien, čo môže spôsobiť najnepríjemnejšie následky. Zošikmenie budovy je najčastejším negatívnym prejavom takéhoto poklesu podkladu.
Usadenie je vertikálny posun základu, ku ktorému dochádza v dôsledku deformácie vrstvy pôdy pod podrážkou. V súčasnosti existuje veľa dôvodov pre výskyt sedimentačných procesov v základni budovy. Najčastejším dôvodom sú nadmerné úspory materiálových zdrojov, a to ako pri stavebnej prevádzke, tak aj pri organizácii zemných prác (napríklad prijímanie nekvalifikovaných pracovníkov). Z dôvodu nedostatočného financovania stavebné práce je možné nesprávne vypočítať hĺbku položenia základu v zemi. Ak ste základ položili výrazne nad normu, potom bude takmer nemožné opraviť takúto chybu pomocou následných opravárenských prác. Tiež je možné nazvať príčinu zrážok veľké množstvo podzemná voda ktoré prúdia v oblasti výstavby budovy a položenia základov. V tomto prípade je možné tento problém prekonať pomocou kompetentného a efektívneho zariadenia, ktorého inštalácia sa zvyčajne vykonáva v počiatočnej fáze výstavby domu. Ak vybavíte lokalitu drenážou s už postavenou budovou, pritiahne to určité ťažkosti, ktorých riešenie si bude vyžadovať dodatočné náklady. Aj v tomto prípade možno v okolí stavby vysadiť stromy, ktoré vďaka vyvinutému koreňovému systému rýchlo absorbujú prebytočnú tekutinu.
Poruchy základov sa môžu vyskytnúť aj v dôsledku dlhej životnosti konštrukcie. Najčastejšie sa však sediment deformovaného základu prejavuje v dôsledku výskytu chýb v jeho dizajne, ktoré vznikajú v dôsledku nekvalitného výberu stavebné materiály. Tento nedostatok sa dá napraviť len tým generálna oprava ale ani to nie vždy pomôže. Upevnenie základu je zaručené až po úplnej výmene celého základu. To sa však dá urobiť pomocou špeciálneho vybavenia, ktoré je dosť drahé.
Deformačné procesy nadácie sa môžu vyskytnúť aj v procese pridávania ďalších poschodí po celej ploche budovy alebo na ktorejkoľvek jej časti. Tento problém je možné napraviť nasýtením pôdy priamo pod základňou, ako aj v krátkej vzdialenosti od nej, "cementovým mliekom".
Aby sa zabránilo usadzovaniu základov budovy, mali by sa vykonať nasledujúce opatrenia. Najprv musíte základu poskytnúť kompetentnú ochranu pred vlhkosťou. K tomu musí byť základňa izolovaná od kontaktu s kvapalinou pomocou špeciálnych materiálov, ktoré majú vodotesné vlastnosti. Bitúmen a strešný materiál sa považujú za najlacnejšie, cenovo najdostupnejšie a praktické. Základňu od vlhkosti môžete izolovať aj pomocou kvalitných hydroizolačných materiálov ako napr. tekuté sklo» v kombinácii s cementom. Odporúča sa tiež vybaviť špeciál ventilačný systém, vďaka čomu sa prebytočná vlhkosť sama odparí. Na tento účel môžete vybaviť iba ďalšie, ktoré sú vyrobené v súlade so správnou technológiou základného ventilačného zariadenia.
Aby sa zabránilo usadzovaniu základov, je potrebné nainštalovať slepé oblasti na naklonenú oblasť siahajúcu od základne, vyrobenú z betónu alebo asfaltu, a tiež zabezpečiť spoľahlivý a účinný systém na odvádzanie vlhkosti z povrchu strechy. Treba si uvedomiť, že koeficient poklesu základne je priamo úmerný hodnote, ktorou je hĺbka premrznutia pôdy v danej oblasti. Preto je potrebné starostlivo vypracovať stavebný projekt, ako aj vybrať správne materiály pre stavebné práce, výsledkom bude spoľahlivá a odolná budova a pravdepodobnosť, že dôjde k usadzovaniu položenej budovy, bude minimalizovaná.
Výpočet vyrovnania základov
Existuje niekoľko spôsobov, ako vypočítať sadnutie nadácie. Hlavnou a najosvedčenejšou metódou na určenie konečného, celkového sadnutia je metóda sčítania sadnutia jednotlivých vrstiev. Pre každú z vrstiev je potrebné určiť jej vlastnú hodnotu stupňa deformácie. Vrstvy by sa mali zvažovať v rámci určitej hrúbky pôdy – v jadre, pričom je možné vylúčiť deformácie, ktoré sa vyskytujú pod touto úrovňou pôdy. Metódou sčítania sedimentov jednotlivých vrstiev možno určiť ľubovoľný sediment.
Môžete tiež vypočítať ponor pomocou metódy ekvivalentnej vrstvy, ktorá vám umožňuje určiť ponor s prihliadnutím na obmedzené bočné rozšírenie. Ekvivalentná vrstva je taká hrúbka zeminy, ktorá za podmienok nemožnosti bočnej expanzie (keď je celý povrch zaťažený súvislým zaťažením) poskytuje sadnutie, ktoré je svojou veľkosťou rovnaké ako sadanie základu, ktorý má obmedzené rozmery. zaťaženie rovnakej intenzity. To znamená, že v tomto prípade môže byť priestorový problém výpočtu osídlenia nahradený jednorozmerným.
Maximálne prípustné sadanie základov
K dnešnému dňu neexistujú presvedčivo podložené normatívne hodnoty pre maximálne prípustné dodatočné osadenie budov. nariadenia, spravidla nerozlišujú medzi pôvodným, získaným počas výstavby, a dodatočným ťahom. Maximálne priemerné sadanie murovanej stavby podľa podkladov je cca 10-12 cm.
Je potrebné poznamenať, že počiatočné sadnutie základu na homogénnom pôdnom podklade je na mieste stavby jednotné, preto aj pri veľkom prípustnom priemernom sadnutí (10-12 cm) sú splnené aj požiadavky na nerovnomerné sadanie. A ako viete, výsledkom nerovností je skreslenie budovy a výskyt trhlín.
Podľa noriem maximálny povolený ťah pre budovy 1. kategórie technický stav je 5 cm a pre budovy 2. a 3. kategórie, ktoré už majú deformácie - 3 a 2 cm.
Ako ukazujú pozorovania, tehlové stavby 1. a 2. kategórie stavu s lokálnym dodatočným ponorom 5 cm môžu byť vážne poškodené. V stenách sa vytvoria priechodné trhliny a ak dôjde k zvislej trhline, jej otvorenie je porovnateľné s mierou sadania. Posun prefabrikovaných podlahových dosiek pozdĺž nosných plošín je veľmi blízko limitu. V tomto prípade si oprava budovy bude vyžadovať vysťahovanie obyvateľov, selektívne spevnenie konštrukcie a obnovenie interiéru a exteriéru. Pri zrážkach 3 a 2 cm budú potrebné opravy menšieho objemu. Dá sa teda považovať za prijateľné sedenie základov 2-5 cm? Samozrejme, ak sa za kritérium prijateľnosti berie absencia zrútenia konštrukcií, a je to nemožné, ak je kritériom prijateľnosti absencia poškodenia, ktoré si vyžaduje opravu.
