20. Последовательность проектирования внецентренно нагруженных фундаментов. Способы уменьшения действующих на фундамент момента сил.

ри наличии внешнего момента, действующего на свайный ростверк, расчет свайного фундамента ведется по формулам внецентренного сжатия. В этом случае под подошвой ростверка будет образовываться эпюра давлений в виде трапеции (см. схему). Тогда каждая свая будет испытывать разную нагрузку.

Схема внецентренно нагруженного свайного фундамента с трапециевидной эпюрой давления под ростверком.

Для выравнивания нагрузки, приходящуюся на каждую сваю, выполняют проектирование не симметричного расположения рядов свай с использованием приёма разбивки трапециевидной эпюры давления под ростверком на равновеликие площади. (см. схему).

Схема несимметричного расположения рядов свай при разбивки трапециевидной эпюры давления под ростверком на равновеликие площади.

С аналитической точки зрения, необходимо выравнивать нагрузки по сваям, для этого смещают центр свайного основания, стремясь его к совмещению с центром давления.

Для определения нагрузки, приходящейся на каждую сваю, необходимо выполнить построения, обозначенные на нижней схеме.

Схема не симметричного свайного фундамента с определением смещённого центра тяжести.

Определяем положение смещенного центра тяжести свайного основания (а₀). С учётом обозначений на приведённой схеме, получим:

,

где а_i – расстояние от оси «О» до оси каждой сваи (см. схему). Fi – площадь поперечного сечения каждой сваи.

Для свай одинаковых размеров получим:

_.

Тогда для внецентренно нагруженного свайного фундамента максимальное давление будет приходиться на крайнюю сваю:

 (1)

где J - момент инерции свайного основания; у₁ – расстояние от оси смещенного центра тяжести свайного основания до оси крайней сваи.

J⁰ - момент инерции площади поперечного сечения ствола сваи, относительно своей собственной оси (мал – пренебрегаем); у_i – расстояние от оси смещенного центра тяжести свайного основания до оси i сваи.

Умножаем правую и левую часть выражения (1) на Fсв (получим усилие, приходящиеся на сваю)

По данному выражению можно определять усилия, приходящиеся на любую сваю с проверкой её несущей способности (расчетной нагрузки, допускаемой на сваю). (Расчёт по I предельному состоянию).

21. Гидроизоляция фундаментов. Защита подвальных помещений от сырости и подтопления подземными водами

Фундаменты и подземные части сооружений окружены грунтом, содержащим влагу, а иногда и грунтовыми водами.

Наличие грунтовых вод и изменение их режима осложняют производство работ по устройству оснований и возведению подземных частей сооружений и создают специфические условия работы тех и других.

Влага, содержащаяся в грунте, под действием капиллярных и молекулярных сил проникает в пористые материалы конструкций и распространяется в них, чему способствует также гидростатическое и гидродинамическое давление воды.

Периодическое замерзание и оттаивание воды в конструкции приводит к механическому ее разрушению, а наличие в воде ряда веществ делает ее агрессивной по отношению к бетону и цементным растворам и вызывает химическое разрушение материала конструкции.

Грунтовая вода и влага, проникая в заглубленные части зданий и сооружений, создает в них сырость, а в некоторых случаях их затопляет.

Практикой строительства выработан ряд способов предохранения конструкций и подземных сооружений от действия грунтовых вод и влаги. Многие из этих мероприятий, когда их выполняют в период строительства, бывают достаточно посты и эффективны. Но поведение их значительно осложняется, а эффективность снижается, когда они выполняются в существующих зданиях и сооружениях.

Мероприятия по борьбе сгрунтовыми водами могут быть разделены на мероприятия по предохранению подземных сооружений и подвалов от сырости и затопления и мероприятия, направленные на борьбу против механического и химического разрушения материалов конструкций подземных сооружений.

Защита помещений от грунтовой сырости. Под влиянием капиллярных и молекулярных сил грунтовая влага через фундамент может подняться по стенам и вызвать появление сырости в помещениях. Для защиты здания от сырости поверхности стен, соприкасающиеся с грунтом, обмазывают битумом, а в самих стенах выше поверхности земли устраивают изоляцию.

При отсутствии в сооружениях подземных частей и в бесподвальных зданиях гидроизоляцию стен выполняют в виде расположенной на высоте 15-20 см от поверхности земли или тротуара водонепроницаемой прослойки из жирного цементного раствора или по выровненной горизонтальной поверхности стены укладывают 1-2 слоя рулонного материала на битуме. Обычно этот слой должен идти по всему периметру стены на одном уровне и составлять с бетонной подготовкой пола одно целое. В местах понижения пола устраивают дополнительную изоляцию.

Изоляция от сырости подвальных помещений и подземных сооружений при отсутствии грунтовых вод в сухих грунтах может состоять из обмазки наружной поверхности стены, соприкасающейся с грунтом, горячим битумом и рулонной изоляции в стене подвала на уровне пола.

Если уровень грунтовых вод находится ниже пола подвала, то а маловлажных грунтах бетонная подготовка пола служит достаточно надежной гидроизоляцией. В сильно влажных грунтах для улучшения изоляции подготовку делают из более плотного бетона с добавлением алюмината натрия, вводят слой битума и устраивают асфальтовый чистый пол.

Гидроизоляция подвальных помещений и подземных сооружений от грунтовых вод. Грунтовые воды, находящиеся выше подвала или подземного сооружения, создают напор, величина которого определяется разностью уровней пола и грунтовых вод.

Одной из эффективных мер борьбы с грунтовыми водами является их перехват и отвод с помощью дренажа.

Устройство дренажа, однако, не всегда возможно из-за отсутствия на площадке ливневой канализации или невозможностью отвода грунтовых вод в понижении места рельефа.

Наиболее экономично устраивать дренаж не для каждого здания или сооружения, а для целого комплекса их, так как в этом случае общая протяженность дренажной сети будет наименьшей.

Серьезным недостатком дрена является необходимость наблюдения за ним и дополнительные расходы, связанные с его ремонтом и эксплуатацией.

Вместо дренажа вокруг всей заглубленной части сооружения, соприкасающейся с грунтовыми водами, можно создать водонепроницаемую гидроизоляцию.

Оклеечную гидроизоляцию выполняют только из рулонных материалов с негниющей основой. Более долговечными являются материалы с неорганической основой – гидроизол и металлоизол, менее долговечными – толь и рубероид с антисептированной основой. Рулонные материалы наклеивают битумным раствором на выровненную изоляционную поверхность.

Готовую изоляцию прокладывают между изолируемой поверхностью и защитной конструкцией, предохраняющей изоляцию от механических повреждений и в ряде случаев погашающей напор грунтовых вод.

Основное требование, предъявляемое к гидроизоляции, заключается в непрерывности водонепроницаемого ковра по всей заглубленной поверхности ниже расчетного уровня грунтовых вод.

Расчетный напор и размеры гидроизоляции по высоте назначают на 0,5 м больше наивысшего уровня грунтовых вод.

При ненапорных грунтовых водах или незначительном их напоре конструкция гидроизоляции будет наиболее простой. Она состоит из двух слоев рулонного материала, наклеенных на выровненную поверхность подготовки, и конструкции, предохраняющей гидроизоляцию от механического повреждения. Гидростатическое давление грунтовой воды при таких напорах может быть воспринято конструкцией пола. Однако при этом в конструкции пола не должен учитываться вес элементов, находящихся снаружи изоляции и смоченных водой.

При напорных грунтовых водах гидроизоляция должна быть более мощной и состоят из трех или более слоев рулонной изоляции, защитной конструкции, воспринимающей или гасящей гидростатическое давление.

На вертикальных поверхностях гидростатическое давление может восприниматься самими стенами или специальными конструкциями.

В первом случае гидроизоляцию наклеивают по выровненным наружным поверхностям стен, а изоляционный ковер предохраняют от механических повреждений защитной стенкой из кирпича или ж/б плит. Зазор между изоляционным слоем и защитной стенкой заполняют жидким раствором.

При наклеивании гидроизоляции на внутреннюю поверхность стены ее во избежание отрыва под напором воды прижимают к стене специальной конструкцией, рассчитанной на восприятие гидростатического напора.

Для восприятия гидростатического давления воды, действующего на полы заглубленных помещений, при больших пролетах ж/б или металлических балок иногда их дополнительно закрепляют специальными анкерами, глубину заделки которых определяют расчетом.

При изоляции смежных конструкций из изолируемые поверхности должны быть притуплены или закруглены.

Чтобы предотвратить разрыв изоляционного ковра вследствие неравномерности неравномерной осадки стен и пола, необходимо устраивать около стен специальные деформационные компенсаторы. Аналогичные компенсаторы следует устраивать на вертикальных и горизонтальных деформационных швах.