§ 4. Регулирование осадок и приспособление к ним сооружений

Уменьшение глубины протаивания может быть достигнуто сокращением ширины здания, устройством подполья или применением термоизоляции (рис. III-59, а-в). Для регулирования формы чаши протаивания с целью уменьшения крена фундаментов наружных стен применяются обогревающие трубы или каналы, в которых прокладываются санитарно-технические сети и промышленные проводки (рис. III-59 е, в). При легких ограждающих конструкциях из современных эффективных материалов фундаменты могут быть смещены в плане внутрь контура застройки, где наклон нулевой изотермы меньше, чем под наружными стенами (рис. III-59 г).

Рис. III-59. Схемы регулирования чаши протаивания. а - уменьшение ширины здания; б - устройство подполий; в - устройство отапливаемых каналов; г - смещение фундаментов внутри здания; д - усиление термоизоляции пола; е - обогрев грунта трубопроводами; ж - устройство вентилируемых шанцев; 1 - граница протаивания; 2 - то же, без мероприятия по ее регулированию; 3 - термоизоляция; 4 - зона тяжелых нагрузок; 5 - зона легких нагрузок; 6 - трубопроводы для горячей воды; 7 - шанцы; 8 - отапливаемые каналы

Для предотвращения местного увеличения глубины протаивания под тепловыделяющим оборудованием устраивают шанцы, вентилируемые внутренним воздухом помещения (рис. III-59, ж); с этой же целью подземные газоходы, каналы, приямки и трубопроводы заменяют надземными устройствами, а также по возможности избегают блокировки цехов с отличающимися температурными режимами.

Особую опасность для сооружения представляют грунтовые и производственные воды, способствующие переносу тепла на большие расстояния (рис. III-60).

Рис. III-60. Перенос тепла водой. 1 - галечно-гравелистые грунты; 2 - суглинки с линзами льда

Предпостроечное протаивание или замена просадочных грунтов производятся на такую глубину, при которой ожидаемые осадки не превысят предельных; экономична замена грунтов на глубину примерно до 4 м.

Приспособление конструкций сооружения к неравномерным осадкам протаивающего основания может быть достигнуто двумя путями:

1) выбором такой схемы, при которой дополнительные усилия, возникающие вследствие различной осадки опор, оказываются минимальными либо не возникают совсем; в этом случае нужно добиться уменьшения жесткости конструкций сооружения. С этой целью увеличиваются пролеты покрытий, вводятся дополнительные шарниры. Рамные системы могут рассчитываться по предельным состояниям с образованием пластических шарниров [9]. В конструкциях могут применяться материалы, в которых успевают проявляться реологические свойства по мере развития неравномерных осадок. Иногда предусматриваются опорные устройства, допускающие выравнивание конструкций при неравномерных осадках.

Рис. III-61. Схемы промышленного здания

Дополнительных усилий, вызываемых креном фундаментов, можно избежать устройством шарнирного опорного узла. В качестве примера на рисунке III-61 показана обычная конструктивная схема промышленного здания, при которой возникают значительные дополнительные усилия вследствие крена фундаментов, вызванного неравномерным протаиванием основания под их подошвами. На колонны передаются моменты М_к и М_с, причем М_к>М_с, так как наклон кривой границы протаивания увеличивается от середины к краям сооружения. В схеме, изображенной на рис. III-61, б, дополнительные усилия, обусловленные креном фундаментов, возникают только в среднем пролете и значительно меньше по величине, а в схеме, показанной на рис. III-61, в, не возникают совсем;

2) повышением прочности сооружения или его блоков, разделенных осадочными швами с учетом дополнительных усилий, возникающих вследствие неравномерной осадки опор. Определение этих усилий производится с учетом совместной работы сооружения и его основания; в этом случае применяются пространственно-жесткие схемы сооружений или их отдельных блоков. Для этого предусматривается соответствующая разрезка стен на блоки, которые усиливаются армированными поясами, фундаменты проектируются в виде сплошных лент или плит, работающих совместно со стенами (рис. III-62).

Рис. III-62. Примеры проектных решений, допускающих осадку протаивающих оснований. а - фундаменты глубокого заложения для стен и частичная замена грунта под полами и фундаментами мелкого оборудования; б - фундаменты глубокого заложения под стены и установка мелкого оборудования на висячих полах; в - устройство насыпей и подушек из крупноскелетного грунта; г - жесткая железобетонная оболочка на насыпи; д - здание на сплошной плите; 1 - естественная граница вечномерзлых грунтов; 2 - граница чащи протаивания; 3 - просадочные грунты; 4 - талый ил; 5 - крупноскелетный грунт; 6 - несжимаемые грунты; 7 - пояса арматуры; 8 - консоли для выравнивания железобетонной оболочки при помощи домкратов

Чем больше жесткость сооружения и чем меньше отношение среднего давления на подошву к предельной нагрузке, тем меньше неравномерность осадок. Поэтому размеры подошв фундаментов должны проектироваться с полным использованием нормативного давления на основание. Так же, как и при проектировании зданий на территориях с подземной разработкой ископаемых, рекомендуется повышение нормативных давлений на подошвы фундаментов зданий, конструктивные схемы которых близки к схемам жилых зданий при условии устройства армокаменных или железобетонных поясов (табл. III-34).

Таблица III-34. Увеличение нормативных давлений на оттаивающие грунты (ВТУ 01-60)

Примечание. L - длина стены между осадочными швами; H - высота здания.

При ^L/_H≥1,5 увеличение R^н может быть рекомендовано в том случае, когда отсеки имеют замыкающие стены у осадочных швов и сквозные продольные и поперечные стены. Рекомендуется производить проверку площади подошвы фундаментов по полной нагрузке от всего отсека, допуская перераспределение площадей под отдельные стены до 20%, если они усилены поясами и ^L/_H<2,5. Для малоэтажных зданий требуемая ширина фундамента может оказаться меньше толщины стены и в этом случае рекомендуются фундаменты трапециевидного или таврового профиля с высотой стенки, равной возможной величине осадки, увеличенной на 10 см.

Фундаменты под поперечные стены отсеков у осадочных швов рассчитываются без учета эксцентрицитета, если равнодействующая нагрузок находится в пределах средней трети сечения при расстоянии между продольными стенами не более 6 м; при большем расстоянии эксцентрицитет не учитывается, если он менее одной двенадцатой толщины стены.

Для того, чтобы фундаменты здания работали совместно со стенами, вместо гидроизоляции из рулонных материалов, предусматривается стяжка толщиной 3 см из цементного раствора М-200 с гидрофобными добавками.