Материал: Сдвижение горных пород и защита подрабатываемых сооружений

трещины в штукатурке перекрытий и зазоры в кровле, образовавшиеся вслед­ ствие деформаций кривизны. Чаще всего подлежат замене кирпичные столбы с продольными или диагональными трещинами, перекошенные и потреска­ вшиеся лестничные марши, заклинившиеся или неплотно закрывающиеся окна и двери, а также скрытые под штукатуркой электрические провода и водопро­ водные или газовые трубы, подвергшиеся воздействию изгибающих или осе­ вых нагрузок, выход из строя которых может привести к серьезным послед­ ствиям. О неустранимых повреждениях и износе можно говорить, например, если при контрольном зондировании фундамента обнаруживается трещина с раскрытием более 5 мм, проходящая ниже вскрытого пола подвального поме­ щения, а также если наблюдаются продолжающиеся в течение длительного вре­ мени смещения отдельных частей фундамента одной относительно другой или если под фундаментом образуются пустоты или уступы в грунте основания, а под опорами балок проходят значительные по размерам трещины. Если стены, сложенные из бутового камня, разрушаются по швам или в стенах из пустоте­ лых блоков поврежденные части блоков смещаются один относительно другого, то устойчивость таких стен непрерывно снижается. Кроме того, к неустрани­ мым структурным ослаблениям можно отнести случаи, когда в результате сдвигающих и растягивающих воздействий на перекрытия уменьшаются опор­ ные площади балок, панелей ферм, перемычек или сборных элементов пере­ крытий. Наличие проходящих через несколько этажей трещин в дымоходах указывает на структурные ослабления в других кирпичных стенах, и ценность здания следует считать сниженной даже в случае, если будет выполнен ремонт дымохода, восстанавливающий его герметичность [65].

Для трещин растяжения, образующихся в стенах зданий, характерно то, что они чаще всего проходят под углом 60—70° к горизонту (рис. 206, а). В от­ личие от этого, трещины, указывающие на наличие деформаций сжатия, обычно проходят более или менее горизонтально (рис. 206, б); в стенах или полах, подвергшихся сильному сжатию, ряды кирпичей или плиты пола деформиру­ ются в виде складок (рис. 206, в). Если в стенах имеются проемы, т. е. заранее заданные ослабленные зоны, то образующиеся в них трещины обычно проходят от угла оконного или дверного проема в диагональном направлении к углу другого проема, расположенного этажом выше или ниже (рис. 206, в). В зда­ ниях или частях зданий большой длины добавляются еще трещины кривизны, которые образуются в продольных стенах здания и при кривизне вогнутости земной поверхности проходят так, как показано на рис. 206, <9, а при кривизне выпуклости — так, как показано на рис. 206, е. В последнем случае у углов здания могут образовываться клинообразные выломы, если не предусмотрены специальные меры для усиления жесткости перекрытий. Таким образом, кар­ тина развития трещин кривизны является симметричной.

в материале или швах кладки стен, то для стен из различных материалов полу­

При этом предполагается, что деформации земной поверхности больше предельной деформации сооружения и что смещение грунта относительно фундамента у конца сооружения составляет по меньшей мере 1 см. Так, напри­ мер, для четырехэтажного здания шириной 15 м (F'n — 645 кН/м) с сечением бетона S = 30 см2 на 1 см ширины фундамента критическая длина, при кото­ рой бетон в средней части фундамента разрушится, составит 0,15*530 или 380*0,21 = 80 м. Для одиннадцатиэтажного здания (F'n = 1650 кН/м) при той же площади сечения фундамента критическая длина уменьшится до 32 м.

Приведенные приближенные расчеты ясно показывают, что обусловлен­ ные силами трения деформации растяжения или сжатия могут достигнуть раз­ рушающих значений только в очень длинных и недостаточно прочных или силь­ но нагруженных фундаментах. Поэтому часто наблюдающиеся повреждения фундаментов или стен подвальных помещений обычно происходят не из-за пре­ вышения предела прочности отдельных элементов на растяжение илх! сжатие, а вследствие изгиба, выпучивания или перекоса этих элементов. Так, например, не опирающиеся на сплошную бетонную плиту фундаменты стен или колонн не могут оказать достаточного сопротивления горизонтальным нагрузкам, вызванным давлением грунта, вследствие чего наклоняются и прогибаются внутрь или наружу (рис. 208). Ориентированные в направлении горизонталь­ ного сдвижения грунта тонкие стены подвального помещения под действием значительных сжимающих усилий могут даже разрушиться, выпучиваясь внутрь помещения. В отличие от этого, стены подвального помещения, распо­ ложенные перпендикулярно к направлению давления грунта, могУт лишь прогнуться без перекоса стен, если в уровне пола и перекрытия под додвалом применены конструктивные меры, повышающие жесткость в горизонтальном направлении. Ленточные фундаменты, выполненные в виде горизонтальной рамы, испытывают боковой изгиб в частях, ориентированных перпендикулярно к направлению сдвижений грунта, и осевое сжатие или растяжение в попереч­ ных ригелях. Благодаря тому, что междуэтажные перекрытия усиливают жест­ кость строительной конструкции, обусловленные давлением грунта поврежде­ ния чаще всего пе распространяются дальше подвала и первого этажа здапия; напротив, трещины от искривления или деформации несущих конструкций

в зданиях, не обладающих достаточной изгибной жесткостью, могут затронуть несколько этажей.

а

>4 L_U

Ipucmpouna

Рис. 208.

Схема перекоса стен подвального помещения (а) и простенков въездных ворот (б), вызван­ ного боковым давлением грунта, деформаций пристройки (в), вызванных искривлением зем­ ной поверхности, и рациональная планировка (г) с внутренней лестничной клеткой [250]

12.2.2.

Трещины, вызванные деформациями кривизны земной поверхности

Появление большого количества т р е щ и н п р и о с а д к е зданий, располо­ женных вне зоны влияния подземных горных работ, где на сооружение не могут воздействовать никакие горизонтальные силы, кроме обычного давления грунта в состоянии покоя, показывает, что и в районах горных разработок, по-види­ мому, кривизна земной поверхности должна вызывать образование значительно большего количества трещин, чем до сих пор предполагалось. Опыт показы­ вает, что первые видимые трещины, обусловленные прогибом или неравно­ мерным оседанием отдельных частей фундамента, появляются при стреле прогиба от 0,001 до 0,002/ или при радиусе кривизны сооружения от 30 до 60/, где / — длина здания. Таким образом, для кирпичного здания длиной 35 м допустимая разность оседаний составляет от 3,5 до 7 см, а допустимый радиус кривизны — от 1 до 2 км. Такая кривизна может возникнуть только или при ведении горных работ на небольшой глубине, или при одновременной разра­ ботке свиты пластов. При ведении горных работ на больших глубинах (более 500 м) кривизна земной поверхности оказывает сравнительно незначительное влияние на отдельные кирпичные стены и значительно большее — на несущие конструкции зданий, имеющих большие размеры в длину и высоту с недоста­ точной жесткостью перекрытий, а также на бетонные сооружения, чувствитель­ ные к деформациям растяжения при изгибе, и на группы зданий при сплошной застройке (без разрывов между отдельными зданиями).

Таким образом, при мульдообразном вогнутом искривлении земной по­ верхности могут иметь место серьезные повреждения соприкасающихся и ока­

Защита подрабатываемых сооруж ений

6

Рис. 209.

Схема расхождения стеновых панелей (а), вертикального смещения конструктивных эле­ ментов (б), взаимного перекрытия фронтонов зданий при сплошной застройке (в), вызыва­ емого искривлением земной поверхности, и растягивающих напряжений, возникающих в изгибаемой балке (г):

1 — стеновая панель; 2 — диск междуэтажного перекрытия; 3 — здание в ряду сплошной застройки

происходит компенсация горизонтальных деформаций сжатия грунта на уча­ стках фундамента, ослабленных проемами различного назначения (см. рис. 208), так что после образования под перекрытием подвального этажа горизонтальных участков среза (см. рис. 206, в) эти деформации уже не передаются на вышеле­ жащие конструктивные элементы верхних этажей. Горизонтальное обжатие Д/ при кривизне вогнутости (или, наоборот, их расхождение при кривизне выпук­ лости) для двух рядом стоящих домов длиной 20 м и высотой 10 м уже при ради­ усе кривизны р2 — 10 км составит около 2 см (рис. 209). Обусловленное искри­ влением земной поверхности относительное растяжение или сжатие стоящего в ряду сплошной застройки дома шириной b или стены одного из этажей воз­ растает пропорционально высоте h

(418)

однако оно не зависит от длины здания и при высоте этажа h = 3 м и радиусе кривизныр = 10 км составляет около 0,3 мм/м. Если принять, что в кирпичной стене такая деформация равномерно распределится на все швы между кирпи­ чами, то это означает, что в заполненных раствором швах при длине кирпича 25 см появятся лишь волосные трещины шириной около 0,08 мм.

Соприкасающиеся друг с другом элементы строительных конструкций шириной b могут, кроме того, под действием искривления земной поверхности смещаться в вертикальном направлении по вертикально ориентированным швам или зазорам (см. рис. 209); образующаяся при этом подвижка Ah, линейно