Осадка фундамента: определение, методы диагностики, устранение

Экспертиза фундамента – причины проведения и методы исследования конструкций

Обследования подземной части здания могут производиться как в процессе ее возведения, так и при реконструкции или капитальном ремонте строения. Экспертиза фундамента выполняется специализированными организациями с использованием инструментов, а при необходимости – профессионального оборудования. Проверка осуществляется неразрушающими методами непосредственно в исследуемой зоне или с отбором проб для лабораторного изучения. По ее результатам составляется письменное заключение, включающее анализ ситуации и рекомендации опытных экспертов. Только после этого принимается решение о дальнейших действиях.

Когда требуется проверка

Обследование оснований и фундаментов бывает плановым и внеплановым. В последнем случае проверки проводят:

  • при покупке или наследовании земельного участка с частично возведенным строением;
  • при увеличении этажности дома или устройстве различных надстроек;
  • при появлении на стенах трещин, а в проемах – перекосов;
  • при визуальных просадках, не сопровождающихся видимыми деформациями несущих ограждений;
  • при сомнениях в правильности проведения фундаментных работ;
  • при значительном увеличении нагрузок на основание сооружения, в том числе при установке массивного оборудования;
  • при необходимости реконструкции старого строения;
  • при физическом износе фундамента, приводящем к снижению конструктивной прочности элементов;
  • при постоянном присутствии воды в подвале;
  • при обращении в суд в случае возникновения спорных ситуаций.

Присутствие на участке готового фундамента недостроенного дома требует профессионального обследования его подземной части для выяснения глубины заложения подошвы и габаритов, а также оценки прочностных характеристик конструкции. Экспертиза помогает определить перспективы дальнейшего строительства даже без наличия прежней проектной документации на здание. Дело в том, что не защищенный фундамент, находящийся долгое время в земле, теряет свою прочность, поэтому требует тщательной проверки.

Отказ от технического обследования фундаментов, остающихся долгий период под дождем, солнцем и снежным покровом, может привести к дорогостоящему ремонту или разрушению дома в дальнейшем.

Надеяться лишь на визуальный осмотр проблемных участков подземных конструкций не следует – экономия здесь неуместна. Исправлять последствия окажется намного затратнее по времени, труду и материальным средствам. Рачительный хозяин постарается, скорее, предупредить аварийную ситуацию, нежели попытаться ее обойти или просто не заметить.

Реконструкция зданий с увеличением нагрузок на основание или переоснащение производства может привести к пагубным результатам в том случае, если не будет проведено обследование фундаментов на предмет их несущей способности. Кроме инструментальной экспертизы и возможных лабораторных исследований, выполняются соответствующие расчеты. В результате выясняется запас прочности поземной конструкции, а при необходимости – определяются способы ее усиления.

Трещины на стенах свидетельствуют о просадках основания, сдвиге или начавшемся разрушении фундамента. Проблемы возникают из-за подтоплений или наличия на участке застройки пучинистых грунтов, в результате циклического оттаивания и размораживания почвы. В этом случае специалисты проводят одновременное обследование оснований и фундаментов, после чего дают заключение о причинах просадки, а также рекомендации по их устранению.

Нередко появляется необходимость проведения экспертизы при приемке заказчиком нулевого цикла строительства объекта. В нее включается проверка проектных параметров, в том числе габаритных размеров фундамента и отметки его заложения, а также марок бетона и правильности закладки арматуры. Кроме того, выясняется конкретный объем произведенных работ, их качество и соблюдение технологий.

При судебных разбирательствах требуется независимая экспертиза фундамента с подробнейшим заключением специалистов. Выполненный по всей форме и правилам документ может использоваться при обращении в судебные инстанции в случае спорных ситуаций. Стоимость выполнения подобных обследований довольно высока, а минимальные сроки изготовления доходят до 5-10 рабочих дней в зависимости от сложности процесса.

Причины потери прочности

Фундамент является основанием всего строения. Он располагается под землей, а его конструкция воспринимает все нагрузки и усилия, передавая их на окружающие почвенные слои. В результате создается определенная система, взаимно связывающая между собой здание и грунт. При ее правильном функционировании силы уравновешивают друг друга, но при малейшем нарушении стабильности начинают происходить различные подвижки фундамента или основания в горизонтальном, вертикальном или наклонном направлении.

Определить уровень равновесия «грунт-фундамент» помогают расчеты, выполняемые в процессе проектирования дома. Но иногда по халатности или незнанию исполнителей в вычислениях не учитываются некоторые факторы. Нередко в процессе эксплуатации случаются и непредвиденные ситуации:

  • подтопление территории в результате аварий;
  • систематические утечки из подземных трубопроводов;
  • проведение в непосредственной близости работ, связанных с колебаниями грунта, а именно – с ударными, взрывными или вибрирующими нагрузками (забивка свай, разработка подземных выработок);
  • отголоски от землетрясений;
  • вымывание грунта из-под подошвы фундамента;
  • суровые зимы, не свойственные региону строительства.

Причиной, приводящей к просадкам, часто является несоблюдение технологии проведения работ или банальное желание застройщика сэкономить. Кроме того, обследование фундамента и основания может выявить такие негативные факторы, как блуждающие токи или неоднородность грунтов, колебания химического состава подземных вод или их сезонное поднятие. Словом, источников неприятностей существует достаточно много, а грамотно определить их происхождение и влияние на конструкции подземной части дома под силу лишь профессионалам.

Методы проведения обследования

Экспертиза фундаментной части дома осуществляется разными способами, зависящими от требований, возможных вариантов доступа к конструктивным элементам и узлам, а также от степени их разрушения. Самым простым является визуальный метод осмотра, включающий фиксацию выявленных недостатков на видео или фотоаппарат с целью дальнейшего наблюдения за дефектом. Специалисты составляют Акт, в котором кратко описывают повреждения, и дают, как правило, устные рекомендации по их устранению.

Визуальное обследование фундаментов происходит достаточно быстро и составляет не более одного дня, но оно менее эффективно, нежели инструментальная экспертиза.

Проверка состояния фундаментов и оснований затруднена их расположением. Даже при визуальном осмотре нередко приходится откапывать шурфы, так как наличие в строении подвала не всегда дает возможность определения причин появления дефектов.

Прочность бетона проверяют с помощью следующих инструментальных методов:

  • импульсно-ударного;
  • отрывного со скалыванием;
  • упругого отскока;
  • сдавливающего – под прессом;
  • ультразвукового и т.д.

Кроме исследований на прочность, материал фундамента проверяется на водопроницаемость и морозостойкость. Железобетон, к тому же исследуется на степень армирования и толщину защитного слоя, предохраняющего арматуру от контакта с грунтом, водой и кислородом. Такие обследования производятся по месту с использованием специальных приборов, к примеру – ультразвуковых тестеров.

Обследование фундаментов зданий преследует несколько целей:

  • выяснение фактического состояния конструкции и грунтов, залегающих в основании;
  • определение остаточного прочностного ресурса;
  • оценку эксплуатационных качеств;
  • установление причин разрушения или осадки дома;
  • уточнение геометрических размеров;
  • расположение арматурных каркасов;
  • обнаружение внутренних пустот;
  • проверку целостности гидроизоляционного слоя;
  • степень коррозии металлических частей фундамента, а также сварных швов;
  • диагностику факторов, влияющих на снижение несущей способности;
  • выбор оптимальных вариантов устранения дефектов.

Наиболее доступное инструментальное обследование фундамента включает в себя ряд мероприятий. Прежде всего, на определенном расстоянии вдоль его стен и на углах, либо вблизи подземных столбов, откапывают шурфы ниже глубины расположения подошвы фундаментной части дома. После этого производят визуальную оценку состояния конструкции и документальное описание дефектов. Также, выполняют линейные замеры для выяснения ее геометрических параметров. Далее из грунта основания и тела фундамента извлекаются пробы различными доступными способами, но без нарушения их общей целостности. Полученные образцы отправляют в лабораторию для исследования.

Железобетонный фундамент нуждается в определении диаметра арматуры, ее местоположения и толщины защитного слоя.

Выводы, заключения и рекомендации по проведенной экспертизе даются на основании:

  • протоколов лабораторных испытаний отобранных проб;
  • актов непосредственного обследования фундаментов;
  • архивной документации, касающейся подземной части дома и гидрогеологических исследований;
  • результатов экспертной диагностики;
  • соответствующих расчетов.

Обследование фундаментов заканчивается в момент выдачи заказчику технического отчета с перечнем рекомендуемых мероприятий по устранению выявленных дефектов. Владелец вправе самостоятельно решать необходимость их выполнения, но только в том случае, если не затрагиваются интересы третьих лиц, а возможное разрушение строения не влияет на безопасность окружающих.

Визуальное обследование

Чаще всего наружный осмотр фундамента без применения инструментов и приборов производится в доступных местах, хотя в некоторых случаях требуется откапывать неглубокие шурфы. Как правило, визуальному обследованию подвергается цоколь, ростверк, приямки и верхняя часть фундамента. Основное внимание при визуальном контроле уделяют:

  • коррозии бетона;
  • зазорам и трещинам, образовавшимся в период эксплуатации;
  • арматуре, обнажившейся в результате сколов защитного бетонного слоя;
  • пятнам ржавчины;
  • нарушениям целостности монолита;
  • разрушениям кладки.

Инструментальное обследование

Более детальная экспертиза фундамента проводится в случаях:

  • нарушения пространственного положения конструкции (сдвиг, осадка, наклон);
  • суммарной площади деформированных участков, составляющей более 10%;
  • наличия сколов глубиной более 1-1,5см.

Перечень работ, входящих в план мероприятий, и необходимая документация, присутствующая в отчетах, заранее оговариваются с заказчиком. Сторонам рекомендуется заключить договор о проведении экспертизы с расчетом стоимости услуг. Данное правило поможет избежать конфликтных ситуаций.

Основные методы определения осадок фундаментов: достоинства и недостатки

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 16 Ноября 2011 в 21:15, курсовая работа

Описание

Для расчета оснований по второй группе предельных состояний необходимо уметь определять перемещения фундаментов, возникающие в результате деформаций оснований и знать величины предельно допустимых перемещений фундаментов, при которых еще не нарушается нормальная эксплуатация сооружения в целом или отдельных его частей.

Содержание

Содержание
1. Необходимость определения перемещений фундаментов сооружения 3
2. Факторы, обуславливающие деформативность грунтов 6
3. О методах определения осадок 10
4. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования 12
5. Расчет осадок фундаментов во времени 15
6. Расчет осадки фундамента методом эквивалентного слоя грунта 17
7. Определение осадок фундаментов по данным краткосрочных
геодезических измерений . 19
8. Расчет осадки по методу Лалетина Н.В. 23
9. Расчет осадки по методу Егорова К.Е. 25
10. Практический метод расчета оснований фундаментов с
использованием нелинейных методов. 27

Работа состоит из 1 файл

Осадки фундамента.doc

– учесть влияние прочностных характеристик грунта (с, φ) на изменение деформаций оснований;

– выявить влияние заглубления и жесткости фундаментов;

– определить долю осадки фундаментов, развивающуюся за счет пластических деформаций оснований;

– показать независимость осадки фундаментов от приложенного давления, начиная с определенной его ширины;

– провести расчет оснований по деформациям с учетом изменения прочностных (с, φ) и деформационных (Е, ν) характеристик в зависимости от вида напряженного состояния, то есть параметра Надаи – Лоде.

Реальное перемещение грунтов под нагрузкой в соответствии со схемами их расчета по двум предельным состояниям не в полной мере соответствуют принятым в них предпосылкам. Наиболее полно напряженно -деформированное состояние оснований (НДС) может быть описано с позиций теории пластического течения. Именно решение смешанных упруго – пластических задач позволяет объединить существующие методики расчета оснований по двум предельным состояниям в одну с едиными предпосылками, принимаемыми для упругопластической среды.

Следует иметь в виду, что наиболее простая нелинейная модель грунта – упругая идеально пластическая среда использует те же характеристики грунта, что и модель линейно – деформируемой среды.

Целесообразность использования в расчетах оснований нелинейных методов подтверждается возможностью одновременного учета прочностных (с, φ) я деформационных (Е, ν) характеристик грунта, формы подошвы фундамента, его жесткости и заглубления, а также характера приложения нагрузок при давлениях, превышающих расчетное сопротивление грунтов.

Значительные математические трудности решения смешанных задач приводит к необходимости использования численных методов, в частности МКЭ (метод конечных элементов).

В принятой модели грунт представляет упругую идеально пластическую среду, подчиняющуюся ассоциированному закону пластического течения, то есть в допредельном состоянии грунт рассматривается как сплошная линейно – деформируемая среда, переходящая с дальнейшим загружением в предельное (пластическое) состояние в соответствии с применяемыми критериями текучести (прочности). В качестве критерия текучести предусмотрено использование условий Мора – Кулона, Гениева, Мизеса – Тлейхера – Боткина.

Полученное решение смешанной пространственной задачи открывает возможность проектирования фундаментов при давлениях, превышающих расчетное сопротивление фунта, что ведет к повышению экономической эффективности проектных решений. Эффективность расчета оснований с учетом упругопластических свойств грунта возрастает с уменьшением прочностных и деформационных характеристик фунтов оснований, уменьшением глубины заложения подошвы фундаментов и увеличением внешней нагрузки.

Наиболее перспективный путь использования решений нелинейных задач механики грунтов состоит в выявлении факторов, влияющих на осадку, расчет вариантов наиболее часто встречаемых в практике проектирования фундаментов и получение соответствующих приближенных зависимостей или разработка соответствующих номограмм.

Для оценки влияния различных факторов на изменение осадки фундаментов наиболее целесообразно использование теории размерности и подобия, позволяющей всякие физические соотношения между размерными величинами представить как соотношение между безразмерными параметрами. Кроме того, применение безразмерных параметров ведет к снижению числа переменных и обеспечивает возможность сопоставления и обобщения результатов.

В общем случае осадка фундаментов на естественном основании в основном зависит от следующих факторов

где Р – уплотняющее давление по подошве фундамента, шириной «b» и глубиной заложения d;

Е, ν – модуль общей деформации и коэффициент Пуассона грунта;

φ, с – угол внутреннего трения и сцепление грунта;

ω– коэффициент, зависящий от формы подошвы фундамента, его жесткости и толщины сжимаемого слоя грунта.

С целью уменьшения числа безразмерных параметров использовалась известная функциональная связь между параметрами Р, b, Е, ν, ω в виде формулы вычисления осадки линейно – деформируемого слоя конечной толщины

Если в качестве основных параметров принять осадку линейно – деформируемого слоя грунта S и его удельный вес γ, то превышение осадки фундамента, подсчитанной для упругопластической модели в сравнении с моделью линейно – деформируемого слоя конечной толщины в безразмерных комплексах в соответствии с π – теоремой выразится в виде зависимости

или в нашем случае

Читайте также:  Установка стеклянной лестницы своими руками

По величине отношения S/S можно судить о влиянии различных факторов на формирование осадки фундаментов за счет пластических деформаций основания.

Следовательно, это отношение может служить критерием возможности применения теории линейно – деформируемой среды или целесообразности использования нелинейных методов.

Выполненный анализ указывает на то, что величина пластических деформаций уменьшается с уменьшением отношения (где λ – длина фундамента, b – ширина), а также с увеличением размера подошвы фундаментов, глубины заложения, угла внутреннего трения и удельного веса фунта.

При ширине подошвы фундамента более 10 м и угле внутреннего трения грунта φ ≥ 30° отношение S/S ≈ 1, то есть в этом случае правомерно использование теории линейно – деформируемой среды для расчета оснований по деформациям. Однако при определенном соотношений безразмерных параметров отношение S/S может быть более 3, что приводит к необходимости расчета оснований по деформациям с использованием упругопластических моделей фунта.

Связь безразмерных параметров и линейная и не зависит от угла внутреннего трения грунта. Указанная зависимость сохраняется линейной вне зависимости от формы подошвы фундаментов и их заглубления, следовательно, может быть использована для расчета различных фундаментов зданий и сооружений.

Осадка прямоугольных и ленточных фундаментов на упругопластических основаниях с использованием теории размерностей и подобия может быть подсчитана по номограмме или по формуле ,

где s – осадка линейно – деформируемого слоя грунта, равная

ω – коэффициент, учитывающий форму подошвы фундамента, его жесткость и относительною толщину H/b сжимаемого слоя грунта…

к – параметр нелинейности основания, равный

φ, с – соответственно угол внутреннего трения с сцепления грента;

γ – удельный вес грунта;

d – заглубление фундамента;

Осадка фундамента круглой формы может быть определена по номограмме

Номограмма определения осадок прямоугольных и ленточных фундаментов.

Номограмма определения осадок круглых фундаментов.

11. Вывод

В заключений можно сказать, что все методы базируются на разных предпосылках.

Линейные методы расчета не позволяют:

– провести расчет оснований по деформациям при давлении, превышающем расчетное сопротивление фунта;

– учесть влияние прочностных характеристик грунта (с, φ) на изменение деформаций оснований;

– выявить влияние заглубления и жесткости фундаментов;

– определить долю осадки фундаментов, развивающуюся за счет пластических деформаций оснований;

– показать независимость осадки фундаментов от приложенного давления, начиная с определенной его ширины;

– провести расчет оснований по деформациям с учетом изменения прочностных (с, φ) и деформационных (Е, ν) характеристик в зависимости от вида напряженного состояния, то есть параметра Надаи – Лоде.

Решение смешанной пространственной задачи открывает возможность проектирования фундаментов при давлениях, превышающих расчетное сопротивление фунта, что ведет к повышению экономической эффективности проектных решений. Эффективность расчета оснований с учетом упругопластических свойств грунта возрастает с уменьшением прочностных и деформационных характеристик фунтов оснований, уменьшением глубины заложения подошвы фундаментов и увеличением внешней нагрузки.

  1. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».
  2. ТСН 50-301-99 РМЭ «Основания и фундаменты зданий и сооружений», Пилягин А.В., г. Йошкар-Ола.
  3. Далматов Б.И., Морарескул Н.Н., Науменко В.Г. Проектирование фундаментов зданий и промышленных сооружений: Учебное пособие для судентов вузов. – М.: Высш. Шк., 1986.
  4. Лапшин Ф.К. Основания и фундаменты в дипломном проектировании: Учебное пособие для вузов. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1986.
  5. Пилягин А.В. «Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений» Москва Изд-во АСВ 2005г
  6. Костерин Е.В. Основания и фундаменты. Учебник для автомобильно – дорожных вузов. Изд.2., доп., и переработано, М.
  7. Денисов О.Г. Основания и фундамент промышленных и гражданских зданий.
  8. Веселов В.А. Проектирование оснований и фундаментов. Учебное пособие для строительных вузов. – 2-е изд., перераб., и доп. – М. Стройиздат, 1978. – 215 с., ил.

2.4. Методы оценки состояния фундаментов

Натурные обследования состояния фундаментов производятся путем визуального и инструментального наблюдения, а также лабораторных испытаний материалов, взятых из конструкций, которые находились в эксплуатации.

Шурф, предназначенный для обследования фундамента и основания, разрабатывается в плане в виде прямоугольника, большая сторона (1,5—3 м) которого должна примыкать к фундаменту.

Размеры шурфа должны обеспечить свободную работу в нем людей. При проходке шурфа геологическое описание производится по его стенке, противолежащей фундаменту, где грунт обычно не нагружен. Со стороны, прилежащей к фундаменту, пробы грунта отбираются с разных горизонтов для определения загрязненности его агрессивными продуктами. Одновременно производится отбор проб грунтовой воды, если она окажется в шурфе. Отобранные пробы грунта (массой не менее 0,5 кг) до лабораторного химического анализа хранятся в стеклянных запарафинированных банках, а пробы воды — в стеклянных сосудах с притертыми пробками.

Прочность материала фундаментов [2, с. 14—20; 4; с. 89—91] определяется неразрушающими методами (акустическим, радиометрическим, магнитометрическим и др.) или приборами механического действия (шариковым молотком Физделя, эталонным молотком Кашкарова, пистолетом ЦНИИСКа и др.). При сплошном обследовании фундаментов, стен подвалов и подземных сооружений применяют ультразвуковой метод [2, с.106—108; 3]. Ширина раскрытия трещин на поверхности фиксируется отсчетным микроскопом МИР-2.

Неразрушающие методы проверки позволяют произвести более точные измерения прочности материала фундаментов, а также обнаружить скрытые в них дефекты без снижения прочности конструкций. При акустическом методе, основанном на возбуждении упругих механических колебаний и регистрации условий их распространения в исследуемом материале, применяют ультразвуковые приборы УКБ-1, ДУК-20, УК-10П, УФ-90ПЦ и др. Радиометрические измерения интенсивности прохождения гамма-лучей в исследуемом материале и сравнения ее с интенсивностью в эталонных образцах осуществляют портативным переносным гамма-плотномером СГП. При магнитометрическом методе, основанном на возникновении магнитной анизотропии под действием приложенных напряжений, с помощью приборов ИТП-1 и ИПА определяют толщину защитного слоя в железобетонных фундаментах и расположение в них арматуры.

Механические методы контроля прочности позволяют произвести оценку только поверхностного слоя бетонных и железобетонных фундаментов. Эти методы менее точны, по сравнению с неразрушающими, поскольку прочность поверхности фундамента лишь приближенно может характеризовать прочность его в массиве.

Пробы материалов подземных конструкций в агрессивных средах подвергаются полному химическому анализу для определения процентного содержания окислов, ионов SO4″ Cl” влажности, водородного показателя рН и др. Качественный и количественный состав продуктов коррозии устанавливается методами петрографического и электронно-структурного анализа в лабораторных условиях.

При обследовании свайных фундаментов определяют состояние свай, шаг и сечение свай, надежность заделки их в ростверк.

Наблюдения за уровнем грунтовых вод и их химическим составом следует проводить через сеть смотровых скважин для своевременного выявления утечки технологических растворов. Контрольные скважины должны быть оборудованы обсадными перфорированными трубами. При появлении воды в подвальных помещениях необходимо проверить состояние коммуникаций и качество гидроизоляции.

При обследовании конструкций фундаментов также выявляется коррозионное разрушение арматуры и закладных деталей. Характерным разрушением является уменьшение рабочего сечения арматуры или закладных деталей в результате перехода наружных слоев металла в продукты коррозии. Состояние арматуры устанавливается при удалении защитного слоя бетона. Обнажение арматуры происходит преимущественно в местах наибольшей подверженности ее коррозии, что выявляется по отслоению защитного слоя бетона, образованию в нем трещин и ржавых пятен. Сечение арматуры замеряется в месте ее наибольшего ослабления коррозией. При равномерной коррозии глубину поражений определяют измерением толщины слоя ржавчины, при язвенной — измерением глубины отдельных язв.

Фундаменты, выполненные из ненапряженного железобетона, площадь поперечного сечения арматуры в которых уменьшилась в результате коррозии на 10 % и более, должны быть усилены. Фундаменты с анкерными болтами заменяются или усиливаются в тех случаях, когда уменьшение поперечного сечения болта, работающего на растяжение на участке без резьбы, превышает 20 %, а болта, работающего на сжатие — 30 %.

Для определения степени коррозионного разрушения бетона (степени карбонизации, состава новообразований, структурных нарушений бетона) используют современные физико-химические методы. Исследование новообразований, возникших в бетоне под воздействием агрессивной среды, производится на отобранных из фундамента образцах с помощью дифференциально-термического, рентгено-структурного, электронно-микроскопического и химического методов. Глубину карбонизации бетона устанавливают по изменению величины рН.

Структурные изменения в бетоне определяют с помощью микроскопического метода, который позволяет: детально изучитьповерхность, выявить наличие крупных пор, размер и направление трещин и взаимное расположение и характер сцепления цементного камня и зерен заполнителя, состояние контакта между бетоном и арматурой.

Оценка состояния железобетонных фундаментов производится по десятибалльной системе. При этой оценке обращается внимание на наличие высолов, мокрых и масляных пятен, трещин, отколов защитного слоя бетона, следов ржавчины на поверхности бетона, а также на характер сцепления арматуры с бетоном, выпучивание стержней арматуры, глубину коррозии, структуру бетона, степень разрушения закладных деталей и защитных покрытий.

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp» , которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


курсовая работа Основные методы определения осадок фундаментов: достоинства и недостатки
Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 16.07.2012. Год: 2011. Страниц: 10. Уникальность по antiplagiat.ru:


Курсовая работа
«Основные методы определения осадок
фундаментов: достоинства и недостатки»

1. Необходимость определения перемещений фундаментов сооружения.

Для расчета оснований по второй группе предельных состояний необходимо уметь определять перемещения фундаментов, возникающие в результате деформаций оснований и знать величины предельно допустимых перемещений фундаментов, при которых еще не нарушается нормальная эксплуатация сооружения в целом или отдельных его частей.
Перемещения фундаментов определяют методами механики грунтов, которые являются в достаточной степени общими и пригодными для фундаментов различных сооружений. Величины же предельно допустимых перемещений и деформаций фундаментов зависят от вида сооружения и условий его работы. Для сооружений различных типов они будут различными.

При действии нагрузок в плоскости симметрии жесткого, отдельно стоящего фундамента, его перемещения вследствие деформаций основания можно охарактеризовать тремя компонентами (рис. 2.1): вертикальным перемещением центра подошвы фундамента (осадкой) S, горизонтальным смещением u и углом поворота (креном) ?. В случае однородного основания осадка S зависит только от величины вертикальной центрально приложенной нагрузки Р. Угол поворота фундамента ? и горизонтальное смещение u зависят и от величины действующего момента М и от величины горизонтальной нагрузки Т.
Если сооружение передает нагрузку на несколько отдельных фундаментов, то для оценки влияния деформаций основания на прочность сооружения и его эксплуатационную пригодность необходимо определить не только осадки каждого фундамента, но и разность осадок фундаментов. Для гибких фундаментных конструкций (например, фундаментных балок и плит), важно также знать разности осадок отдельных точек подошвы фундамента.
Деформированное состояние гибких фундаментов оценивают не только по величинам осадок и их разностей, но и по такой характеристике, как относительный прогиб, представляющий собой отношению стрелы прогиба к длине фундамента.

При проектировании фундаментов опор мостов нужно определять как абсолютные осадки фундаментов, так и разности осадок смежных фундаментов. Одинаковые, равномерные осадки всех опор моста не влияют на прочность пролетных строений и не вызывают разрушения проезжей части в пределах моста. Большие же равномерные осадки могут нарушить проезжую часть в местах сопряжения моста с земляным полотном дороги и уменьшить подмостовой габарит. Поэтому ограничения накладывают не только на разность осадок, но и на величину абсолютной осадки.
Разность осадок смежных фундаментов опор мостов статически определимых систем также не снижает прочности пролетных строений, но может принести к недопустимым переломам профиля проезжей части моста и вызвать увеличение динамических воздействий на мост подвижных средств.
Разность осадок фундаментов опор мостов внешние статически неопределимых систем оказывает большое влияние на распределение усилий в элементах пролетных строений. Если эта разность не была учтена при расчете пролетных строений или учтена не правильно, то ввиду изменения напряженного состояния пролетные строения могут получить серьезные повреждения и стать непригодными к дальнейшей эксплуатации. Перемещения фундаментов таких мостов следует определять с учетом совместной работы оснований, фундаментов и надфундаментных конструкций и возникающего при этом перераспределения нагрузок на фундаменты.
Для опор мостов ограничивают также горизонтальные смещения их верха uв и углы поворота ?в в уровне расположения опорных частей пролетных строений. Величину uв определяют по формуле
(2.1)
где h— расстояние от подошвы фундамента до верха опоры (рис. 2.1), а при свайных и столбчатых фундаментах —расстояние от подошвы плиты ростверка до верха опоры (рис. 2.2).
К значению uв, определенному по выражению (2.1), прибавляют составляющую смещения за счет собственных деформаций опоры.
Значение ?в определяют тоже путем суммирования ? с составляющей угла поворота, обусловленной собственными деформациями опоры.
Перемещения верха опор вдоль моста могут нарушить нормальную работу опорных частей и деформационных устройств. Смещения опор в поперечном направлении приводят к деформациям проезжей части моста в плане и искажению его оси.
Предельные значения перемещений опор нужно устанавливать с учетом конструкции опор, пролетных строений, опорных частей, деформационных швов и других устройств. Перемещения опор должны ограничиваться допустимыми значениями углов перелома продольного профиля проезда.
Предельные перемещения опор не должны превышать значений, см, определяемых по следующим эмпирическим формулам, рекомендованным действующими нормами проектирования мостов:
величины предельной равномерной осадки опоры
(2.2)
разности осадок смежных опор
(2.3)
горизонтального смещения верха опоры как вдоль, так и поперек оси моста
(2.4)
где l —длина меньшего примыкающего к опоре пролета, м принимаемая не меньше 25 м.

Читайте также:  Облицовка фасада дома керамической плиткой своими руками

2. Факторы, обусловливающие деформативность грунтов.

Для определения величины осадки сооружений необходимо:
1) установить зависимость между величинами напряжений и деформаций, возникающих в грунте от действия внешней нагрузки;
2) определить закон распределения напряжений в полупространстве и величину напряжений в любой его точке;
3) определить глубину активной зоны, на которую распространяется деформация основания от внешних нагрузок;
4) иметь данные о физико-механических свойствах грунтов;
5) знать конструкцию фундаментов.
Зависимость между напряжениями и деформациями принимается по теории линейно-деформируемой среды (закон Гука), т. е.

Графически это выражение изображается прямой линией, проходящей через начало координат и наклоненной под некоторым углом к оси абсцисс. Тангенс угла наклона представляет собой модуль сжатия Е.
При использовании линейной зависимости между напряжениями и деформациями принимается, что деформативные характеристики (модуль сжатия, коэффициент бокового давления) не зависят от давления и остаются постоянными в процессе сжатия.
Испытание грунтов на сжатие часто показывает нелинейный характер деформаций. Для некоторых грунтов при нелинейной зависимости напряжений и деформаций можно пользоваться законом Баха

где n – опытный параметр, зависящий от свойств грунта (например, для гранита n=1,13).
Для определения осадки сооружений существует три вида формул, полученных на основе:
а) произвольных упрощающих предпосылок в отношении распределения в грунте вертикальных напряжений;
б) теории линейно-деформируемой среды с учетом максимальных осевых вертикальных напряжений;
в) теории линейно-деформируемой среды с учетом всех трех компонентов нормальных напряжений.

Рис. Эпюры бытовых и дополнительных давлений для определения нижней границы активной зоны
При расчете осадки сооружений весьма важным фактором является глубина сжимаемой активной зоны грунта под сооружением.
Глубину сжимаемой толщи можно определить по СНиПу, методами В. М. Веселовского, Н. А.Цытовича, В. А. Флорина и X. Р. Хакимова.
Согласно СНиПу за мощность сжимаемой толщи грунта под фундаментом принимается глубина, ниже которой вертикальные нормальные напряжения от веса сооружения составляют не более 20% от вертикальных напряжений, вызываемых собственным весом грунта, т. е.

Согласно данным проф. Н. А. Цытовича глубину активной зоны можно рассматривать как двойную величину эквивалентного слоя грунта, т. е.

где

? — коэффициент, зависящий от формы подошвы и жесткости фундамента; b — ширина подошвы фундамента.

Рис. Графики влияния площади на величину осадки
Следует отметить, что точного определения глубины активной зоны грунта hакт в механике грунтов до настоящего времени не существует.
Большое влияние на осадку сооружений оказывает величина и конфигурация площади нагрузки и жесткость конструкции фундамента.
На рисунке представлены графики влияния площади подошвы фундамента на величину осадки сооружений при равной интенсивности загружения этой площади. Из графиков видно, что при малых площадях имеет место уменьшение осадки с увеличением площади; при средних площадях (с диаметром штампа 30—45 см) наблюдается прямая пропорциональность величины осадки корню квадратному из площади штампа.

График зависимости осадки от площади штампа в лёссовых грунтах
На лёссовых суглинках осадка сооружения также пропорциональна корню квадратному из площади F, т. е.

где К — коэффициент пропорциональности, постоянный для данного грунта.
Эта пропорциональность может иметь место для штампов площадью примерно до 50 м 2 .

3. О методах определения осадок.
Перемещения фундаментов, обусловленные деформациями грунтов основания, определяют исходя из линейной зависимости между деформациями и напряжениями в грунте. Теоретические разработки, учитывающие нелинейный характер этой зависимости, еще недостаточно подтверждены опытными данными и не используются на практике.
Положение о линейной деформируемости грунтов позволяет применить к ним решения о распределении напряжений и деформаций, полученные теорией линейно-деформируемого полупространства. В связи с этим для определения пределов применимости решений линейно-деформируемой среды важно знать значение того наибольшего нормального давления на грунт, до которого зависимость между деформациями грунта и напряжениями можно считать практически линейной. Значение этого давления принято называть пределом пропорциональности грунта основания.
В механике грунтов исходят из положения о том, что линейная зависимость между осадками фундамента и напряжениями под его подошвой нарушается при развитии в грунте зон предельного равновесия. Поэтому пределом пропорциональности считают то давление, которое соответствует начальной стадии развитая областей сдвигов.
Предел пропорциональности определяют по преобразованной формуле
И. П. Пузыревского
(2.5)

гаг и —характеристики сдвига грунта основания, используемые расчетах по второй группе предельных состояний: —объемная масса грунта под подошвой фундамента; —то же, выше подошвы; —коэффициент условий работы грунта основания.
Формула (2.5) получена исходя из условия, что зоны предельного равновесия у краев подошвы фундамента распространится в глубь основания на величину, равную ? ширины подошвы b.
Теоретические основы различных методов расчета перемещений фундаментов рассматриваются в курсе «Механика грунтов». На практике при определении осадок фундаментов искусственных сооружений чище всего применяют метод послойного суммирования осадок. Это объясняется тем, что данный метод позволяет учитывать различные факторы, влияющие на перемещения фундаментов. В то же время его использование достаточно просто, а степень точности результатов — удовлетворительна.
Метод послойного суммирования осадок позволяет учесть неоднородность основания, выражающуюся в изменении модуля деформации по глубине. Его можно применять для расчета осадок фундаментов, имеющих различную форму в плане. Этим методом можно также учитывать взаимное влияние фундаментов на их осадки и влияние различного рода боковых пригрузок, что имеет большое значение при определении перемещений фундаментов мостовых устоев, к которым примыкают высокие насыпи.

4. Расчет осадки фундамента методом послойного суммирования.

Осадки фундаментов этим методом определяют в порядке, описанном ниже. Для горизонтальных площадок, лежащих на вертикальной оси, проходящей через центр подошвы фундамента, вычисляют нормальные сжимающие напряжения от веса грунта (природные давления) и от воздействия сооружения. После этого строят эпюры природного давления 1 и дополнительного давления от сооружения 2 (рис. 2.3).
На осадку фундамента влияет лишь толща грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, определенной мощности. Практически считается, что нижняя граница сжимаемой толщи 4 находится на такой глубине, где дополнительные напряжения от сооружения составляют 20% от природного давления в грунте. Эту границу можно легко найти графически — путем наложения на эпюру давления от сооружения эпюры природного давления 3, уменьшенного в пять раз (рис. 2.3). После этого сжимаемую толщу делят на участки. Толщину слоев выбирают с учетом очертания эпюры сжимающих напряжений. Она не должна превышать 0,4b.
При делении сжимаемой толщи на элементы их границы необходимо совмещать с границами естественных слоев грунта, если модули деформации последних различны. Осадку фундамента определяют путем суммирования осадок отдельных слоев по формуле
(2.6)
где — среднее дополнительное напряжение от веса сооружения для данного слоя; — толщина слоя; — модуль общей деформации 1-го слоя грунта; Р — безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8 независимо от вида грунта.

Рис. 2.3. Схема к примеру расчета осадки фундамента методом послойного суммирования
Значение можно непосредственно определить для середины слоя или вычислить по формуле

где и — напряжения на кровле и подошве слоя.
Сжимающие напряжения в основании под подошвой фундамента определяют методом механики грунтов.
Напряжение от давления, создаваемого сооружением под центром подошвы прямоугольного, круглого и ленточного фундамента на глубине z от подошвы, вычисляют по формуле
(2.7)
где — коэффициент, учитывающий изменение напряжений по глубине, принимаемый по приложению II в зависимости от m=z/b и n=a/b; b —ширина подошвы фундамента (размер меньшей стороны), для круглого —диаметр подошвы; а —длина подошвы прямоугольного фундамента.
Напряжение на подошве фундамента, влияющее на его осадку,

где — среднее фактическое напряжение по подошве фундамента.
Осадки вычисляют не от полного давления , а от давления, уменьшенного на величину природного давления грунта на уровне подошвы фундамента.
Для основания, состоящего из n слоев грунта, природное давление на глубине от поверхности вычисляют по формуле
(2.8)
где и h —объемная масса и толщина каждого слоя грунта.
Природные давления водопроницаемых грунтов, расположенных ниже горизонта вод, определяют с учетом взвешивающего действия воды. В этом случае в выражении (2.8) вместо полной объемной массы водонасыщенного грунта следует учитывать уменьшенную величину равную
(2.9)
где ? и ? —плотности воды и грунта.

5. Расчет осадки фундаментов во времени.

сСхема?Схема
1212
0,10,020,120,0050,60,710,950,42
0,20,080,250,020,71,001,240,69
0,30,170,390,060,81,401,641,08
0,40,310,550,130,92,092,351,77
0,50,490,730,240,952,803,172,54

6. Определение осадки фундаментов методом эквивалентного слоя грунта

7. Определение осадок фундаментов по данным краткосрочных геодезических измерений

В соответствии с рекомендациями СНиП 2.02.01-83 для ответственных, зданий и сооружений, проектируемых в сложных инженерно-геологических условиях, следует проводить геодезические измерения осадок.
Такие наблюдения необходимо проводить при строительстве на площадках с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями (большая толща слабых грунтов, наличие насыпных или намывных грунтов, присадочных грунтов, закарстованных территорий); при возведении уникальных зданий и сооружений, освоении новых конструкций фундаментов или новых серий зданий, строительстве зданий в несколько очередей или при их примыкании к ранее выстроенным зданиям; при вскрытии глубоких котлованов; при надстройке зданий; при использовании новых строительных технологий, требующих экспериментальной проверки; а также при выявлении причин деформаций зданий и сооружений с целью разработки оптимальных решений по усилению строительных конструкций и стабилизации осадок.
Геодезические измерения осадок должны проводится по разработанной программе с указанием точности, количества геодезических знаков (марок, реперов) и схемы их размещения в соответствии с ГОСТ 24846-81
Результаты геодезических измерений осадок позволяют:
– сопоставить прогнозируемое развитие осадок с фактическим.
– обратным пересчетом уточнить деформационные характеристики грунтов,
– принять правильное решение по усилению строительных конструкций при обследовании зданий, получивших чрезмерные деформации.
По данным краткосрочных геодезических измерений можно дать прогноз развития осадок во времени с определением как конечной осадки, так и осадки, накопившейся («упущенной») до начала наблюдений.
В случае, если наблюдения за осадками начаты после возведения здания, то есть в послестроительный период, то достаточно трёх циклов наблюдений для определения конечной и «упущенной» осадок.
Используя данные трёх циклов наблюдений, точки НП, П1, П2 и закономерность развития осадок фундаментов во времени, предложенную проф. Н. М. Герсевановым, легко получить уравнения приращения осадки между двумя циклами наблюдений
и т.д.

Перейти к полному тексту работы

Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru

Смотреть полный текст работы бесплатно

Устранение неравномерных осадок зданий на ленточных фундаментах

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 05.12.2013 2013-12-05

Статья просмотрена: 252 раза

Библиографическое описание:

Гарькин И. Н., Глухова М. В. Устранение неравномерных осадок зданий на ленточных фундаментах // Молодой ученый. — 2013. — №12. — С. 110-112. — URL https://moluch.ru/archive/59/8585/ (дата обращения: 27.03.2020).

Управление неравномерными осадками зданий на ленточных фундаментах, а так же восстановление их первоначального проектного положения и несущей способности является, в настоящее время, существенными проблемами при эксплуатации промышленных и гражданских зданий.

Особенно данные проблемы актуальны для промышленных зданий в связи с особыми условиями эксплуатации (повышенные динамические нагрузки, агрессивные среды и т. д.) и общего износа фонда зданий и сооружений предназначенных для нужд промышленности. Вследствие неравномерных осадок, в раме может возникнуть неблагоприятное напряженное состояние, которое приводит к потере устойчивости и прочности, и способствует появлению аварийных ситуаций на производстве. Важно создать такие конструкции, в которых возможна была бы регулировка напряженного состояния.

Работы в этом направлении ведутся на кафедре “Строительные конструкции” ПГУАС под руководством заслуженного изобретателя России Нежданова К. К.. Им с аспирантами и студентами были предложены ряд методов управления осадками здания, восстановление первоначального проектного положения и несущей способности. [1], [2], [3]

Рассмотрим один из таких методов, на который получен патент РФ. [4]

На наружной и внутренней поверхности осевшего участка стены и ленточного фундамента, сверлят в стене сквозные горизонтальные отверстия, делают пропилы для упоров, снабжённых столиками под углом α = 60…45º к горизонтали.

Закрепляют на стене двусторонние упоры из швеллеров, вводя полки швеллеров в пропилы, пропускают сквозь отверстия в упорах и в стене шпильки с нарезкой.

Удаляют верхний слой грунта с наружной и внутренней стороны старого фундамента на глубину, не превышающую глубину его заложения, отсыпают массивы из боя кирпича или щебня, образующие симметричную пару, по обеим сторонам старого фундамента, укладывают на эти массивы опорные плиты.

Устанавливают на плиты контрфорсы под углом α = 60…45º к горизонтали и соединяют их базы с плитами, а оголовки с упорами, при этом плиты выполняют с симметричными относительно их центра отверстиями для впрессовывания через них сыпучего рабочего тела.

В нижней части контрфорса устанавливают домкратную балку, для взаимодействия с гидродомкратами импульсного действия, которые устанавливают соосно с отверстиями в плите с образованием симметричной пары относительно контрфорса между домкратной балкой и плитой.

Фланцы плунжеров гидродомкратов импульсного действия соединяют с домкратной балкой, а их опорные фланцы упирают на сыпучее рабочее тело — в отверстие в плите контрфорса, тем самым образуют арку с упорами в её замке.

Включают пульсирующую насосную станцию в обычном или пульсирующем режиме и синхронно подают давление масла в гидродомкраты.

Нагружают каждую усиливающую арку, разгружают старый фундамент, сжимают и упрочняют грунтовое основание под плитами контрфорсов, полностью разгружают старый фундамент до образования щели под упорами в старом фундаменте.

Устанавливают с двух сторон от каждого гидродомкрата импульсного действия между плитой контрфорса и домкратной балкой стопоры из столбиков, закрепляют стопоры к плитам контрфорсов, синхронно разгружают гидродомкраты импульсного действия каждой арки.

Читайте также:  Облицовка цоколя натуральным камнем: пошаговая инструкция

Устраивают ниши в старом фундаменте под упорами, для гидродомкратов и монтируют в эти ниши гидродомкраты, отделяют блок разгруженного фундамента осадочными швами с двух сторон, включают гидродомкраты этого блока, упрочняют этим грунтовое основание под ним и увеличивают раскрытие щели над осадочным блоком.

Забивают страховочные клинья в щели над осадочным блоком, инъецируют в щели пластичный раствор, плотно заполняют их и после схватывания раствора, демонтируют гидродомкраты, оставляя ниши для них открытыми.

На Рис. 1 показан усиляемый фундамент 1 из фундаментных блоков или бутовый. В осевшем участке стены 2 или ленточного фундамента, сверлят сквозные горизонтальные отверстия 3 и делают пропилы 4 для полок упоров 5 из швеллеров 6, снабжённых снаружи столиками 7 под углом α = 60…45º к горизонтали.

Монтируют на стену двусторонние упоры 5 со столиками, вводят полки швеллеров 6 в пропилы 4, пропускают сквозь отверстия 3 в упорах и в стене шпильки 8 с нарезкой, и затягивают на них гайки 9, закрепляя упоры на стене. Шпильки устанавливают с шагом (1…2)t, где t — толщина фундамента.

Удаляют верхний слой грунта с наружной и внутренней стороны старого фундамента на глубину, не превышающую глубину его заложения. Отсыпают массивы 10 из боя кирпича или щебня, образующие симметричную пару, по обеим сторонам старого фундамента. Устанавливают направляющие 11 для плит 12. Направляющие забивают в грунт.

Укладывают на эти массивы 10 опорные плиты 12 под углом α = 60…45º к горизонтали.

В плитах 12 симметрично относительно центра имеются отверстия 13 для впрессовывания через них рабочего тела, например, боя кирпича или щебня. Устанавливают на плиты 12 базы 14 контрфорсов 15 и соединяют их с плитами 12, болтами 16. В нижней части контрфорса установлена домкратная балка 17, пропущенная сквозь его стержень. Домкратная балка 17 предназначена для взаимодействия с гидродомкратами 18.

Фланцы 19 плунжеров соединяют с домкратной балкой 17 болтами 20. Гидродомкраты 18 импульсного действия монтируют между домкратной балкой и плитой контрфорса, соединяя их плунжер с домкратной балкой, а опорный фланец упирают на сыпучее рабочее тело в отверстие в плите контрфорса.

Гидродомкраты соединяют маслопроводами с пульсирующей насосной станцией 21.

Описанный выше метод позволит с минимальными материальными затратами восстановить проектное положение промышленных зданий. В настоящее время ведётся работа в направлении внедрения данного метода в производство.

1. Нежданов К. К. Способ рихтовки неразрезных подкрановых балок [Текст] / К. К. Нежданов, А. А. Кузьмишкин, И. Н. Гарькин // Молодой ученый. — 2013. — № 6. — С. 99–102.

2. Нежданов К. К., Нежданов А. К., Карев М. А. Способ ликвидации крена сооружения реактивными контрфорсами. Патент России № 2299952. Бюл. № 15. Опубликовано 27.05.2007.

3. Нежданов К. К., Нежданов А. К., Либаров А. В. «Способ управления напряжённым состоянием рамы двухпролётного здания фундаментами с реактивными двигателями». Патент России № 2 319 811. Е02D 35/00 (2006.01). Заявка на изобретение № 2005 116385/03 (018711). Бюл. № 8. Опубликовано 20.03.2008.

4. Нежданов К. К., Нежданов А. К., Карев М.А, Куничкин П. В. Способ управления неравномерными осадками здания на ленточных фундаментах. Патент России № 2319810, Бюл. № 8.Опубликованно 20.03.2008

Обследование фундаментов

Фундамент здания или сооружения закладывает основу успеха всего строительства. В сметной документации возведение фундамента составляет около 20% от общей суммы. В случае необходимости усиления конструкции и увеличения несущей способности, стоимость работ поднимается до 50%. Такие величины обусловлены важностью проводимых работ и спецификой их проведения: высокая сложность, частое применение ручного труда, сжатое пространства для работы.

После возведения фундамента или при принятии решения на реконструкцию здания, обязательным этапом является проведение обследования фундамента. Особенно важно выполнить комплекс обследовательских работ на должном уровне перед увеличением нагрузки на основание (строительство дополнительных этажей, рост нагрузки на перекрытия).

Особенности дефектов и повреждений оснований и фундаментов

Дефекты в конструкции оснований и фундаментов могут выявляться на двух этапах:

  1. На стадии строительства.
  2. На стадии эксплуатации здания или сооружения.

В обоих случаях их появление можно предотвратить, проводя необходимые работы по оперативному выявлению деформаций. Чем раньше обнаружена проблема, тем проще её устранить.

Главная трудность, которая возникает при экспертизе подземных частей здания – отсутствие возможности визуального контроля за состоянием элемента. Фундамент скрыт от глаз и не представляется возможным выявить дефекты. Поэтому для обследования фундаментов зданий используют уникальные технологии. Слежение за состоянием и оценка качества конструкции обязательны при строительстве и дальнейшей эксплуатации.

Виды деформаций фундаментов

На практике, обследованию основания уделяется неоправданно мало внимания. Строители ограничиваются соблюдением технологий на стадии возведения, а отслеживания дальнейшего поведения конструкции игнорируется. При этом, именно деформации фундаментов приводят к наиболее значимым разрушениям, вплоть до полного обрушения. Самые сложные и трудно ликвидируемые деформации связаны с фундаментами и грунтами основания.

Порядок и методика обследования оснований и фундаментов

Выработана определённая методика проведения обследования фундаментов зданий с целью определения его состояния и своевременного выявления дефектов и погрешностей. Специалисты, занимающиеся подобными экспертизами, начинают свои работы с закладки особых шурфов.

Места расположения и глубина этих шурфов зависят от проекта строения, особенностей грунтов, категории сложности и безопасности будущего здания. Главная задача – определить прочность бетона под землёй. Дополнительно извлекаются образцы грунтов, на которых закладывается основание. Они подвергаются лабораторным исследованиям, и составляется подробный отчёт с описанием характеристик грунтов. Для получения необходимого грунта шурфы отрывают ниже подошвы фундамента.

В зависимости от объекта, фундамент может быть различного типа:

При проведении первичного обследования могут быть выявлены значительные деформации и повреждения фундамента. В таком случае выполняется инструментальное обследование.

В таком случае специалисты проводят испытания кернов из конструкций – это позволяет составить полную картину параметров прочности элемента. Помимо этого, специальными методами и приборами производится неразрушающее обследование фундамента, в ходе которого выявляются трещины различной степени раскрытия. Специалисты должны обязательно установить причины их появления.

Главным параметром, который определяется и анализируется при обследовании фундаментов, как существующих зданий, так и вновь возводимых, служит прочность бетона. Её определение – обязательная задача работника.

Существует несколько методик для установления точной прочности бетона в фундаменте:

  • Неразрушающий контроль (при этом структура бетона не подвергается механическому воздействию и повреждениям)
  • Ультразвуковое обследование с помощью специального тестера
  • Упругий отскок
  • Способ ударного импульса
  • Метод отрыва со скалыванием
  • Изучение на особом прессе отобранных образцов конструкции
  • Важный метод – лабораторный анализ отобранных образцов грунтов

Выбор подходящего метода обследования фундамента определяется особенностями конкретного объекта и техническими возможностями исполнителей.

Ультразвуковое обследование фундамента

По результатам проведённого комплекса мероприятий, составляется детальный технический отчёт. В нём должна содержаться следующая информация:

  1. Ведомость дефектного состояния фундамента
  2. Полные данные о повреждениях, осадке и дефектах фундамента
  3. Подробные результаты анализа кернов и сколок в лаборатории
  4. Параметры, полученные в ходе инструментального обследования
  5. Детальная оценка прочности основания
  6. Окончательные выводы по экспертизе и список рекомендаций для строителей

Проведение обследования фундамента требует от специалистов особого внимания ко всем деталям. В ходе выполнения работ выделяются несколько этапов:

  1. Подготовительный этап (сбор основных данных, изучение документации, выбор методов обследования)
  2. Этап полевых работ (непосредственное обследование объекта в натуре, сбор актуальной информации)
  3. Этап лабораторных анализов и исследований
  4. Камеральный этап (обобщение собранных материалов, анализ и составление технического отчёта)

Теперь более подробно о каждом из названных этапов.

Подготовительный этап обследования фундамента

На этой обязательной стадии перед специалистами стоит задача собрать максимуму имеющихся данных по объекту строительства, в том числе проектная документация, описание технологии производства, паспорта на материалы и прочее.

Весь этап включает в себя:

  • Анализ и составление проектной документации
  • Составление материалов инженерно-геологического, гидрогеологического исследований, которые полностью описывают рассматриваемый объект и местность
  • Разработка и ведение журналов наблюдений за кренами, осадками, прогибами и прочими деформациями, происходящими с фундаментом
  • Разработка и проведение комплекса инженерных действий на строительной площадке

Уже на подготовительном этапе специалисты проводят постоянный контроль и наблюдения за зданием или сооружением с целью оперативного выявления дефектов.

Сбор проектной документации

Полноценное проведение подготовительного этапа даёт возможность установить необходимость вскрытия фундамента. Если в грунтах происходит вымывание отдельных фракций, то работы по вскрытию фундаментов могут привести к полному разрушению. Если в ходе обследования выявляется некоторая осадка выше допустимого, то выполняют статистическое зондирование грунтов.

Полевые работы

Важнейший этап для сбора актуальной информации об объекте и быстрого принятия решения в конкретной ситуации. Он включает в себя следующие работы:

  • После анализа осадки на территории работ, при допуске, закладывают специальные обследовательские шурфы. После отрытия работник проводит полный анализ состояния подземной части конструкции. Здесь необходимо изучить состояние гидроизоляции фундаментов, техническое состояние конструкции, прочность материалов. Проводится тщательный осмотр на предмет выявления трещин и повреждений. По результатам работы в шурфах составляется подробный технический отчёт.
  • С помощью специальных инструментов осуществляется отбор образцов для последующего обследования в лабораторных условиях. Места отбора определяются дополнительно в соответствии с рекомендациями и правилами обследовании фундаментов.
  • Специалисты на полевом этапе проводят инструментальное выявление деформаций наземной части конструкции. При установлении их наличия следует выявить причину появления и сделать рекомендации по её устранению.

к оглавлению ↑

Комплекс лабораторных работ

Перечень лабораторных работ включает в себя действия по изучению отобранных образцов с использованием соответствующего оборудования с целью выявления фактических параметров образца. На этом этапе перед работниками стоит задача точно определить физические и механические характеристики конструкции, а также свойства объекта исследования с позиции прочности и деформационных изменений. Все этапы работы и возможные результаты подробно описаны в соответствующих ГОСТах и инструкциях.

Лабораторный анализ грунта

Особое внимание уделяется анализу отобранных кернов грунтов, лежащих в основании фундамента. Характеристики грунтов определяют вероятность и величину осадки под воздействием строения. Для оптимального результата, обладающего достаточной точностью, определены правила отбора образцов и порядок их анализа.

Камеральные работы

На заключительном этапе обследования фундаментов перед исполнителем стоит задача обобщить проведённые работы и составить детальный отчёт по объекту, с полным описанием текущего состояния конструкции и рекомендациями для последующих работ.

Специалисты, выполняющие обследование оснований и фундаментов, имеют широкие полномочия по организации строительства. В случае выявления по результатам работ несоответствия фундаментов нормативным требованиям, они могут приостановить строительство до устранения указанных замечаний. При необходимости, может проводиться дополнительное обследование.

Методы определения прочности бетона при обследовании фундаментов

Определение прочности используемого при строительстве фундамента бетона является ключевой задачей при обследовании. Для установления на практике характеристик материала существует несколько различных методов, которые делятся на несколько групп

  1. Разрушающие методы
  2. Прямые неразрушающие
  3. Косвенные неразрушающие

В основе их разделения лежит механическое воздействие на бетон. При подборе оптимального метода отталкиваются от конкретного объекта и его характеристик, а также от имеющегося в распоряжении оборудования.

Разрушающие методы являются классическими и требуют анализа заложенного фундамента на месте, с помощью механического воздействия. Наиболее популярным и принято считать точным методом служит метод определения прочности путём испытания отобранных из конструкции образцов. Несмотря на точность, с течением времени к этому способу прибегают всё реже. Причина кроется в нежелательности даже минимальных механических повреждений фундаментов.

Испытания бетона на прессе

Каждый материал имеет свой паспорт с описанием заводских характеристик. Бетон делится на несколько классов и для конкретного объекта необходимый рассчитанный класс описывается в проектной документации. Отклонение от класса недопустимо, так как нарушает все проектные расчёты. В лабораторных условиях технология определения класса бетона предельно проста: на специально предназначенном гидравлическом прессе производят раздавливание изучаемых кубиков бетона. Показатель прочности, полученный в ходе опыта, определяет класс материала.

На данный момент лучшим способом обследования фундамента является применение способов неразрушающего анализа. С помощью специальных приборов создаётся ультразвуковое излучение необходимой длины волны, которое, проходя сквозь бетон, улавливается приёмником. Так специалисты получают все необходимые характеристики материала.

В каких случаях проводят обследования фундаментов

Главные причины необходимости в обследовании фундамента следующие:

  1. Требования класса безопасности возводимого объекта, которые предписывают обязательное обследование фундаментов
  2. Выявление дефектов в конструкции, которые могли быть спровоцированы фундаментом
  3. Дополнительное усиление имеющейся конструкции

В последнем случае проведение обследования предшествует строительным работам. Потребность в этом возникает в случае:

  1. Возведения дополнительных этажей здания
  2. Монтаж технологических установок и оборудования
  3. При механическом износе существующего фундамента

Во всех случаях требуется разработка проекта по усилению фундамента, которая невозможна без детального анализа существующей конструкции.

Факторы, влияющие на техническое состояние фундаментов

Фундамент, как подземная часть строения, непосредственно взаимодействует с грунтами. Поэтому перед закладкой основания проводится изучение характеристик грунтов. Осадки и колебания в структуре подосновы могут привести к значительным разрушениям фундамента. Взаимодействие с грунтами является ключевым фактором, влияющим на состояние основания конструкции.

Фундамент подвергается воздействиям со стороны окружающей среды: перепады температуры, как суточные, так и годовые, приводят к микроразрушениям структуры материала и снижают его прочность. Прежде всего, это вызвано расширением влаги внутри фундамента.

В некоторых ситуациях фундамент подвергается не типичным воздействиям. К таким относятся землетрясения, подземные работы и образование полостей. В зонах с возможными сейсмическими событиями, технология производства фундамента имеет ряд особенностей.

Постоянное воздействие большой нагрузки веса всего объекта на фундамент требует периодического контроля за его состоянием.

Ссылка на основную публикацию