связанные с дефектами материалов и соединений, наблюдаются в основном в верхних этажах зданий. Таким образом, по характеру расположения трещин во многих простейших случаях можно судить о причине, вызвавшей повре ждения. Другим признаком является направление трещин.
На основе проведенных исследований можно |
выделить следующие т и п ы |
||
т р е щ и н |
с т р о и т е л ь н о - т е х н и ч е с к о г о |
п р о и с х о ж д е |
|
ни я .
1.Трещины сдвига в конструкциях несущих перекрытий и покрытий, идущие в горизонтальном направлении в ближайшем шве кирпичной кладки при жестком соединении бетонного перекрытия с кирпичной стеной или диа гонально пересекающие кирпичную кладку по ее вертикальным и горизонталь ным швам, если перекрытие отделено от стены деформационным швом. При чина: деформация бетонной плиты под действием нагревания, усадки и пол зучести (рис. 223).
2.Горизонтальные трещины расслоения в стенах над перекрытием в бли жайшем горизонтальном шве кладки. Причина: изгиб перекрытия, вызванный
действием полезной нагрузки, усадки и деформаций ползучести (рис. 224).
3.Горизонтальные окаймляющие трещины в наружных стенах на уровне низа или верха пояса, идущие по кромке прогибающегося перекрытия (рис. 225). Причина та же, что в п. 2.
4.Трещины скручивания в углах перекрытий с перекрестной арматурой
вслучае, если углы плиты перекрытия выгибаются и при малых нагрузках отрываются от несущих стен (рис. 226). Причина та же, что и в п. 2.
5.Трещины при искривлении стен, направленные по траекториям сжима ющих напряжений или через ослабленные участки. Причина та же, что в п. 2.
6.Трещины при боковом выпучивании стен, идущие диагонально в наруж ных стенах. Причина: перепад температур по толщине стены, вызванный на греванием солнечными лучами или внешним охлаждением, и обусловленное этим различие в величинах относительных деформаций на наружной и внутрен ней поверхностях стены (рис. 227).
7.Вертикальные трещины в стенах зданий. Причина: изменение прочно стных показателей, расслоение в местах соединения отдельных блоков (отсе ков) зданий.
8.Гнездовое растрескивание штукатурки. Причина: неодинаковые вели чины температурных деформаций по толщине стены.
Прогиб междуэтажных перекрытий вызывается несколькими причинами — упругим прогибом под действием полезной нагрузки, деформациями ползу
чести под действием длительной нагрузки и деформациями усадки вследствие высыхания бетона. Образование трещины способствует установлению равно весия в конструктивных элементах; в месте возникновения трещины замы кается многоугольник сил, образованный внутренними силами и действу ющими на сооружение нагрузками. Направление замыкающей многоугольника сил и направление развития трещин изменяются под влиянием имеющихся в стенах оконнных проемов и неравномерного распределения прочностных показателей материала (например, при использовании для кладки стен раз личных сортов кирпича). Силы, способствующие возникновению повреждений
а |
Рис. 228. |
|
|
|
|
Схема положения и направ |
|||
|
ления |
развития |
трвщм» |
|
|
вызванных подработкой: |
|||
|
а — при кривизне |
вогнутости и |
||
|
сжатии |
земной |
поверхности |
|
|
б — при кривизне |
*ып£овеох~ |
||
|
и растяжении земной |
пиьерл |
||
ности
и возникающие в результате температурных деформаций, а также под дей ствием деформаций усадки и ползучести, возрастают по направлению к кар низу здания и к его углам.
Наибольшие нагрузки испытывают прежде всего многослойные Конструк тивные элементы под действием нагревания солнечными лучами. Разность температур внешней и внутренней поверхностей стены может достигать 10° С. Так как, кроме того, максимальный нагрев внутренней поверхности стен до стигает только через 6 ч после максимального нагрева наружной поверхности, т. е. вечером, то в течение дня на внешней поверхности стен происходит расшире ние, а на внутренней — сжатие (см. рис. 227). Эти деформации для степ из газо
бетона составляют примерно |
0,06 мм/м, а для кирпичных стен — Примерно |
|
0,15 мм/м. Следовательно, в |
летний период происходит выпучивание стен |
|
наружу, |
а зимой — внутрь здания. Стены здания, обращенные на север, по |
|
лучают |
только 1/4 количества тепла, воспринимаемого (максимально) стенами, |
|
обращенными на восток или |
запад (южная сторона — 75%). Эти тепловые |
|
напряжения суммируются по направлению к фронту здания, так ж0 Пак и ли нейные деформации.
Большинство строительных материалов испытывают усадку, обусловлен ную снижением содержания влаги (высыханием), на протяжении п0Р&ых двух лет после окончания строительства, а позднее могут разбухать в результате впитывания влаги. В бетоне, кроме того, в течение первых четыре^ Пет могут происходить деформации ползучести, если он находится под постоянной растя гивающей или сжимающей нагрузкой. Прогиб, обусловленный ползучестью, может в 4 раза превышать начальный упругий прогиб. Однако, в отличие
389
от тепловых деформаций, эта деформация является однократной, т. е. не по вторяется. В кирпичной кладке деформации сжатия цементного раствора в швах приблизительно соответствуют деформациям разбухания кирпича, обусловленным впитыванием влаги, и, следовательно, взаимно компенсируются. Эти деформации усадки и разбухания для сплошного кирпича невелики. Де формации ползучести для кирпичной кладки можно принимать равными 0,03 мм/м. Необходимо также учитывать время года, когда строилось здание: в бетонных монолитных плитах, изготовленных на месте работ осенью, про исходит суммирование растягивающих сил, вызванных усадкой и понижением температуры окружающего воздуха (тепловыми деформациями). В верхней части здания влияние усадки сказывается сильнее, чем в его нижних этажах, так как при уменьшении пригрузки от собственного веса главные растягива ющие напряжения уже не компенсируются нормальными сжимающими напря жениями.
Сравнение картин повреждений, обусловленных строительно-техниче скими причинами и вызванных воздействием подработки, дает возможность установить следующее (рис. 228): искривление здания под действием под работки начинается с фундамента, а прогиб междуэтажных перекрытий вслед ствие усадки и деформаций ползучести, наоборот, заканчивается в перекры тии над подвальным помещением. Горизонтальные силы, вызванные сдвиже нием земной поверхности, также воздействуют прежде всего на фундамент, в то время как горизонтальные силы, обусловленные температурными дефор мациями, проявляются главным образом в верхнем или чердачном этаже зда ния. Возможно, что анализ причин повреждений можно было бы облегчить, характеризуя трещины предложенным в работе [135] показателем, предста вляющим собой произведение длины трещины на величину ее раскрытия,
идополнительно классифицируя трещины по их местоположению и направле нию, однако для этого необходимо сначала провести большую работу по стати стической обработке данных массовых наблюдений за повреждениями зданий
исооружений.
ПРАВОВЫЕ ВОПРОСЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ В СВЯЗИ С ПОДРАБОТКОЙ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
13.1.
Исторический обзор проблемы
В те времена, когда разработка рудных залежей на территории Германии велась за пределами населенных пунктов, в покрытых лесом горных массивах Рудных гор, Гарца, Зигерланда и Альп, само понятие ущерба от горных раз работок вообще отсутствовало; право добычи минералов тогда принадлежало суверенам, владевшим землей (Горный закон 1356 г.), которые предоставляли залежи руд и необходимые для их разработки земельные участки в пользо вание людям, выполнявшим работу по добыче руд, за определенную часть
добычи («десятину») или за какую-либо |
другую плату. Против начавшегося |
в X IX в. интенсивного развития добычи |
каменного угля в равнинных мест |
ностях с самого начала восстали многочисленные владельцы земельных уча стков, рассматривавшие деятельность горнопромышленников как посягатель ство на их собственность, поскольку они считали, что владение землей дает им право и на владение содержащимися в недрах этой земли богатствами, не смотря на то, что в большинстве входивших в состав Германии земель суще ствовало право свободной разработки недр, по которому землевладельцы не имели права распоряжаться имевшимися на их территории полезными ископаемыми, а это право предоставлялось первооткрывателям залежей, сделавшим на это соответствующую заявку (разработка недр на правах аренды). Только в 1907 г. в право свободной разработки недр государством были вве дены некоторые ограничения, касавшиеся определенных минералов. К этому добавилось еще то обстоятельство, что отдельные горные предприятия, про изводя разработку наклонных угольных пластов, захватывали горными вы работками все большие и большие площади, на которых в случае недостаточно устойчивого горного массива происходило оседание земной поверхности, до ходившее до нескольких метров. В результате владельцы земельных участков стали требовать от горнопромышленников возмещения убытков от ущерба, нанесенного зданиям, сооружениям или сельскому хозяйству.
В этой связи возник вопрос, имеют ли горнопромышленники право созна тельно наносить ущерб чужой собственности и тем более разрушать ее, а также имеют ли право землевладельцы требовать от горнопромышленников, чтобы те сохраняли земную поверхность неповрежденной, а в противном случае требовать прекращения работы горного предприятия. Невыясненным также был вопрос о том, в какой форме должна осуществляться компенсация нане сенного ущерба — должно ли выплачиваться возмещение убытков в виде де нег или же земная поверхность и расположенные на ней здания и сооружения должны быть восстановлены по возможности в прежнем виде. Горнопромышлен никам, в свою очередь, важно было знать, в какой мере они должны нести ответственность, если ведение горных работ с соблюдением обычных техниче