Пути уменьшения чувствительности несущих конструкций к неравномерным осадкам.

Как сказано выше, в большинстве случаев развитие неравномерных осадок неизбежно. Они, в частности, зависят от осадок расструктуривания. Меры же по сохранению природной структуры грунтов в основании иногда приводят к очень дорогим решениям. В ряде случаев целесообразнее уменьшать чувствительность конструкций к развитию неравномерных осадок. Ранее было отмечено, что абсолютно гибкие сооружения не чувствительны даже к значительным неравномерностям осадок, так как их искривление не приводит к развитию в них дополнительных усилий. В связи с этим иногда стремятся сделать сооружения максимально гибкими, применяя разрезные конструкции перекрытий, покрытий, эстакад и т. п. В таких конструкциях не возникает дополнительных усилий при неравномерных осадках отдельных опор. Однако неравномерные осадки не должны приводить к нарушению водостоков и трубопроводов.

В одноэтажных зданиях слабым местом являются стены, которые обладают некоторой жесткостью. При неравномерной осадке по длине фундамента стены искривляются, что может вызвать появление в них трещин. Для исключения этого целесообразно, например, делать кладку кирпичных стен на медленно твердеющем известковом растворе, который способен развивать деформации ползучести.

Уменьшения чувствительности к неравномерным осадкам кладки стен зданий достигают устройством вертикальных осадочных швов, которыми стена разрезается на части, способные противостоять местным неравномерностям осадок. Однако увлекаться устройством осадочных швов не следует, так как, во-первых, осадочный шов —предусмотренная проектом трещина в стене — при некачественном исполнении может продуваться, во-вторых, в зоне швов усложняется прокладка трубопроводов, поскольку их нельзя жестко крепить с обеих сторон осадочного шва, в-третьих, разрезка стен здания осадочными швами приводит к необходимости разрезки перекрытий и других конструкций, что снижает пространственную жесткость здания.

Неравномерные осадки иногда приводят к развитию крена. При продольном крене отдельных частей сооружения осадочные швы могут закрываться либо раскрываться. В первом случае происходит навал одной части стены на другую. Возникающая при этом горизонтальная реакция способна привести к разрушению кладки, поскольку осадочный шов не сможет в полной мере обеспечить самостоятельность осадок отдельных участков стены.

Для обеспечения самостоятельности осадок отдельных частей здания необходимо делать осадочные швы с надлежащими зазорами (рис. 9.10). Размер зазора следует назначать с учетом ожидаемых неравномерностей осадок здания как в продольном, так и в поперечном направлении. Упругая прокладка должна обеспечивать непродуваемость шва даже при увеличении ширины раскрытия его в 2 раза.

Таким образом, первым направлением уменьшения чувствительности сооружений к возможным иеравиомерностям осадок является увеличение гибкости надземных несущих конструкций. Вторым направлением — увеличение прочности конструкций, обладающих жесткостью, чтобы они могли перераспределить давление по подошве фундаментов и тем самым уменьшить ожидаемые неравномерности осадки.

Абсолютно жесткие сооружения с повышенной прочностью конструкций способны выравнивать осадки благодаря уменьшению давления по подошве фундаментов в местах, где основание испытывает большие деформации, и передаче этого давления на участки, где деформации меньше. Под краями и особенно под углами жестких фундаментов происходит концентрация давления (см. рис. 6.10,6). Аналогичная картина наблюдается и под жестким сооружением.

Рассматривая распределение давления от жесткого сооружения и распределение реактивных сил основания {рис. 9.11), можно отметить их неуравновешенность в отдельных точках подошвы фундамента. Рассчитывая сооружение как балку или плиту на упругом основании, можно найти дополнительные усилия, возникающие в несущих конструкциях сооружения.

Аналогичная картина наблюдается и у сооружений с конечной жесткостью. Однако чем меньше жесткость сооружений, тем в меньшей степени они способны уменьшить неравномерности осадки и тем меньшие дополнительные усилия будут возникать в их конструкциях. Поскольку кладка стен, как правило, хорошо сопротивляется сжатию и плохо растяжению, при изгибе в ней образуются трещины. Для исключения таких деформаций в свое время Б. Д. Васильев предложил устраивать в стенах зданий железобетонные пояса. Позднее в утолщенный шов стали укладывать арматуру. Этот прием позволяет существенно уменьшить чувствительность стен и зданий в целом к неравномерным осадкам. В Ленинграде успешно эксплуатируется много зданий высотой 5... 12 этажей с армированными кирпичными стенами, хотя осадка этих зданий достигала 60 см и более.

Армирование фундаментов кладки стен показано на рис. 9.12. Если местоположение по длине здания участков основания с большей податливостью неизвестно, пояса армирования размещают в фундаменте, по обрезу фундамента (2) и на уровне перекрытий в каждом этаже (/) или через этаж. Верхний пояс зажимают кладкой верхнего этажа, иначе он не работает. В каждом поясе обычно укладывают арматуру с площадью сечения 5... 10 см2. Пояса делают непрерывными вдоль всех наружных и внутренних стен.