Причины деформирования зданий и сооружений построенных в сложных грунтовых условиях.

Фундамент должен обеспечивать устойчивость и надёжность работы здания. Но в любом случае осадка сооружения неизбежна. Строительные правила учитывают это, нормируя ее допустимую величину.

Опасна не столько сама осадка, сколько ее неравномерность. Поэтому перед строителями-проектировщиками всегда стоит задача: предусмотреть такие конструкции, для которых неравномерное оседание основания не привело бы к недопустимым деформациям здания или сооружения.

Исходя из прочностных расчетов, можно иногда получить площадь фундаментной плиты настолько большой, что она превысит площадь пятна здания и помешает строительству соседних зданий. Может также случиться, что при определении размеров основания надо иметь в виду не тот грунт, на котором будет покоиться сооружение, а слой, залегающий намного глубже. И если этот слой окажется сильно сжимаемым и достаточно мощным, то осадка будет настолько значительной, что предотвратить ее не удастся. Например, известная Пизанская башня стоит на надежном песке, а кренится уже много веков потому, что под ним находятся слабые глины. Существенное влияние на оседание земной поверхности вызывает дренирование грунтов. Так, городская территория столицы Мексики Мехико от дренирования грунтов осела за несколько десятилетий на 8-9 м, столицы Таиланда Бангкока — на 4 м.

Деформации зданий и сооружений (наклон, прогиб, выгиб, перекос, трещинообразование), расположенных в сложных грунтовых условиях, являются следствием неравномерных осадок (рис.1.). Природа их происхождения различна, проявляются они по-разному, однако во всех случаях действие их на здания и сооружения идентично.

Рис. 1. Виды деформаций сооружения: а) наклон; б) прогиб; в) выгиб; г) перекос; д) трещинообразование

Неравномерные деформации основания являются следствием силовых воздействий на фундамент вследствие неоднородной структуры грунта, различной мощности слоев грунта или же деформационных воздействий: сложного деформирования земной поверхности вследствие замачивания лессовых просадочных, засоленных и набухающих грунтов, подработки угольных, калийных и рудных месторождений, карстовых и тектонических явлений (рис.2.).

Рис. 2. Деформирование основания: а) искривление; б) уступ; в) провал; г) впадина

Примеры деформаций зданий и сооружений, вызванных недооценкой сложных грунтовых условий строительства, приведены в многочисленных публикациях отечественных и зарубежных авторов.

При анализе этих примеров обнаруживается соответствие форм деформаций зданий и сооружений, построенных в разнообразных условиях. Независимо от причин, приводящих к деформации грунтов, все виды воздействий со стороны оснований на здание сводятся к неравномерным вертикальным и горизонтальным перемещениям оснований.

Следствием неравномерных вертикальных перемещений основания являются наблюдаемые крены сооружений, различные формы деформаций изгиба, сдвига и кручения. Деформации эти проявляются как в чистом виде, так и в различных сочетаниях: кручение с изгибом, крен с изгибом, сжатие с кручением и т.п. Неравномерные горизонтальные перемещения основания оказывают воздействие на подземные части сооружений в виде сдвигающих сил по боковым поверхностям и по подошве фундамента, а также в результате нормального давления сдвигающего грунта на лобовые поверхности фундаментов.

По ул. Вокзальная, 5б из-за увлажнения грунтов основания и вибрационных нагрузок происходит неравномерное оседание здания поста электрической централизации станции Могилев-1, о чем свидетельствуют трещины с шириной раскрытия 3 мм и более на его фасаде (рис.4.).

Рис. 4. Трещины на фасадах здания ПЭЦ Могилев-1

В центре Владивостока у дома обрушилась стена, при этом никто не пострадал.

Наиболее вероятной причиной трагедии работники МЧС называют подмыв грунтовыми водами опорной стены. Кроме того, отмечается, что дом был построен с нарушением строительных норм.

В Стамбуле обрушился небольшой отель. Под развалинами оказались более 50 человек. Под обрушившимся отелем шло строительство новой линии метрополитена.

В Екатеринбурге обрушилась стена двухэтажного дома барачного типа. Стена обвалилась во внешнюю сторону на площади 60 м2. Жертв и пострадавших нет. По предварительным данным, обрушение произошло из-за того, что стена ветхого строения была подмыта водой.

В последние годы на территории некоторых районов Москвы были отмечены случаи оседания и провалов поверхности земли, имеющих карстово-суффозионное происхождение, которые вызвали разрушение зданий.

В г. Стаханове (Украина, регион Донбасса) произошло обрушение секции 9-этажного жилого дома вследствие деформации земной поверхности на подрабатываемой территории с круто падающими угольными пластами. Дом не был заселен. Жертв нет.

Наиболее опасным для сооружения является нарушение устойчивости основания, сопровождаемое выпором из-под фундамента массива грунта, значительными осадками и кренами сооружения, приводящими, как правило, к его полному разрушению. По этой причине известны многие случаи аварий.

Так, в результате одностороннего выпирания грунтов произошло нарушение устойчивости основания Трансконского элеватора (Канада, 1913 г.) и его обрушение. Из-за несимметричного загружения зерном элеватор получил значительные осадки и крен почти в 27°; один край его фундаментной плиты опустился на 8,7 м, а с противоположной стороны плита поднялась на 1,5 м.