Sedimentární poškození a havárie staveb jsou způsobeny zpravidla nepříznivými geologickými a hydrogeologickými poměry lokality, které nebyly zohledněny při výstavbě objektu nebo které se během provozu změnily. Tyto podmínky mohou být jak obecné (zóny poklesů, permafrost, rašelina a další speciální typy základů), tak i místně specifické podmínky (násypy, bývalé výsypky, vrstevní vrstvy, podzemní vrty, krasy atd.) (obr. 17). Nesprávné provedení stavebních a zejména výkopových prací v prostoru užívané budovy může také způsobit poškození sedimentů a stavební havárie.
Rýže. 17. Hlavní příčiny nerovnoměrných sedimentárních deformací staveb
a – nerovnoměrná stlačitelnost základových půd; b – umístění stavby na hranol zřícení;
c – přítomnost dutin v základnách; d – umístění části stavby na volně ložených půdách
d – tvrdé inkluze pod budovami
Nepříznivé podmínky na místě. Havárie a poškození stavebních konstrukcí způsobené deformacemi základů se nejčastěji projevují v podobě trhlin v základech a zdech. Deformace jsou následujících typů:
srážko-deformace vznikající v důsledku zhutnění půdy pod vlivem
I – záběh, projev výrobních a konstrukčních vad,
II – doba běžného provozu, opotřebení je způsobeno korozí a stárnutím materiálu,
III – zrychlené opotřebení, hromadění nadměrného opotřebení až po úplnou ztrátu výkonu.
vnější zatížení, které není doprovázeno zásadní změnou struktury stromu;
sesedání-deformace vznikající zhutněním a zpravidla zásadní změnou struktury půdy pod vlivem vnějších zatížení a dalších faktorů, jako je promáčení sesedající půdy, tání ledových vrstev atd.; bobtnání a smršťování-deformace spojené se změnami objemu určitých typů jílovitých půd, například mrazové vzdouvání; sedání-deformace zemského povrchu způsobená rozvojem nerostných surovin, změnami hydrogeologických poměrů atp.
Společnou deformaci základu a staveb lze charakterizovat: absolutním sedáním základů samostatného základu Si,
průměrné sedání základu nebo budovy Sženatý;
relativní nerovnoměrnost sedání ΔS/e dvou základů, tzn. rozdíl v jejich vertikálních pohybech související se vzdáleností mezi nimi; sklon základu nebo budovy jako celku /, tj. poměr rozdílu v sedání krajních bodů základu k šířce (nebo délce); relativní výchylka (ohyb) f/L, tzn. poměr průhybu (ohybu) k délce jedinečně ohýbaného úseku budovy; zakřivení ohýbaného úseku nebo budovy jako celku K; relativní úhel natočení X) horizontální pohyb a. Selhání základů základů jako systému skládajícího se z jednotlivých prvků je způsobeno poruchou jednoho nebo více prvků. Pro základy základů jsou nejnebezpečnější faktory, které způsobují náhlé poruchy. Nejdůležitější faktory, jejichž vzájemné působení může vést k porušení základů, lze rozdělit do samostatných skupin: vlivy prostředí (agrese, vibrace, mrazové zvednutí, zemětřesení, vlhkost, bobtnání půdy atd.); odchylky od SNiP a specifikací pro výrobu, přepravu konstrukcí, instalaci, beranění, skladování, provoz, kontrolu kvality a nosnosti atd.; nesprávné výchozí údaje (nepřesný výpočet, nesprávné stanovení charakteristik půdy atd.); funkční dopady (stávající budovy, piloty nebo základy umístěné v blízkosti, omezené staveniště atd.). Sedimentární trhliny ve stavebních konstrukcích, jako např
Rýže. 18. Závislost nerovnoměrného sedání ΔS na průměrném sedání S
Při ohybu stěny (ve své rovině) vznikají trhliny v důsledku nerovnoměrného sedání.
Šikmé trhliny ve zdech, soklech, základech se stejným směrem a otvorem jsou působením příčných sil, nikoli ohybových momentů. Při ohybu mají trhliny tvar paraboly (obr. 21) a při náhlém těžkém sedání má parabola oproti tětivě výraznou osu. Podle sklonu trhlin lze snadno usoudit, která část stavby klesá. V tabulce V tabulce 7 jsou uvedeny maximální přípustné sedimentární deformace získané během provozu budov.
Rýže. 22. Charakteristika nerovnoměrného sedání objektů a – závislost relativního průhybu fQT na velikosti stěn; b – závislost maximálního úhlu natočení f na počtu podlaží; 1 – deformace měřené v nástavbách s vyztuženými cihelnými pásy; 2 – podle norem pro vyztužené cihlové stěny; 3 – dle norem pro zdi z nevyztužených cihel; 4 – dle R. A. Tokara pro nevyztužené cihlové zdi
Aby se zabránilo sedimentárnímu poškození budov, je nutná důkladná studie objektu a řady jeho hlavních charakteristik.
Nejzávažnějšími závadami základů jsou jejich deformace. Mohou být lokální, rozmístěné v jednotlivých areálech a obecné po celém obvodu budovy nebo její části. Deformace vycházejí nejen z nerovnoměrných srážek, ale také ze špatných výpočtů provedených během výstavby a provozu. Určité přerozdělení zatížení je možné díky zahrnutí příček do práce, transformaci konstrukčního schématu podlah atd. V suťových a velkoblokových základech může docházet k: sedání, svislým a šikmým trhlinám, vyplavování solí z cementové malty, delaminaci zdiva a ztrátě jednotlivých kamenů. U železobetonových základů může navíc docházet k odlupování nebo destrukci ochranné vrstvy, korozi betonu a výztuže. Stěny suterénu a suterénní panely budov mají stejné vady a navíc mohou mít: klínovité rozevření spár, zakřivení vodorovných spárových linií, deformace konstrukčních prvků, odchylka od svislice, vlhnutí stěn atd. Poškození a destrukce základů je usnadněna vymytím základové půdy, nasycením přilehlé půdy vlhkostí, výskytem látek agresivních k základovým materiálům v podzemních vodách a zvedáním základových půd sestávajících z hlín a jílů. V provozní praxi se vyskytují případy, kdy v období podzim-jaro dochází k napouštění suterénů povrchovou a podzemní vodou. K tomu dochází v důsledku nekvalitní svislé hydroizolace suterénních stěn a základů, jakož i nedostatečným uvážením při projektování a stavebním procesu zvyšování hladiny podzemní vody. Odvod vody ze sklepů musí být organizován tak, aby při odčerpávání vody nedocházelo k vyplavování kilových částic zpod základu a jeho uvolňování. K odvodnění se zpravidla používají uzavřená drenážní zařízení, čerpadla a studny. Základy a suterénní zdi jsou obvykle poškozeny v důsledku nedostatečné hloubky a plochy založení (nedostatečná únosnost); heterogenita nosných a podkladních vrstev základů po délce a šířce budovy; nekvalitní blokové zdivo (žádné podvazování bloků); namáčení a zmrazování základny během výstavby a provozu; zaplavení sklepních prostor podzemními, povrchovými nebo provozními vodami; dodatečné zatížení základu (při nástavbách, nesprávné skladování materiálů); a také v důsledku destrukce základového zdiva z podmáčení a působení střídání teplot. Velký význam při výstavbě monolitických betonových základů má dodržení teplotního režimu betonáže, aby nedocházelo k promrzání betonu při nízkých teplotách (minimální denní teplota pod 0°C) a dehydrataci betonové směsi (při teplotách vzduchu nad 25°C). Někdy se v důsledku sedání zasypané zeminy vytvoří mezi základem a slepou oblastí trhlina, která umožňuje pronikání vlhkosti do suterénních stěn a základů. Destrukce suterénu budov je usnadněna (v případě neorganizovaného odvodnění ze střechy) malým přesahem okapu střechy, díky kterému se vlhkost dostane na stěny suterénu a ty zamrznou a rozmrznou, čímž se zničí vnější část stěn.
Nedochází k lepení zdiva;
Nedostatečná pevnost zdiva;
Přetížení základů nástavbou
– Vliv agresivního prostředí v půdě (zvýšení hladiny podzemní vody nebo příliv chemických látek v důsledku jejich rozlití do konstrukce);
– Aplikace do základů materiálu odolného vůči agresivnímu prostředí
– Mrazové zvednutí v důsledku nesprávného návrhu a konstrukce (zatopení základu v důsledku poškozené slepé oblasti nebo zvýšené hladiny spodní vody atd.)
V závislosti na charakteru vývoje nerovnoměrného sedání a na tuhosti konstrukce dochází k deformacím a posunům konstrukcí těchto nejjednodušších forem: průhyb, vyboulení, zkosení, klopení, kroucení, vodorovné posuny základů.
Průhyb a odklon (obr. 2.1, а, б) vést ke zakřivení konstrukce. K takovým deformacím může dojít u dlouhých budov a konstrukcí, které nemají velkou tuhost. Někdy dochází v některých oblastech k vychýlení a v jiných k vyboulení. Při průhybu se nejnebezpečnější tahová zóna nachází ve spodní části budovy a při ohybu v horní části.
Rýže. 2.1. Foma deformace konstrukcí: а – výchylka; б – ohnout; в, г – překroutit; д, е – válec; ж – kroucení.
Tahová napětí objevující se v nosných konstrukcích závisí na nerovnoměrném poddajnosti podkladu a na tuhosti konstrukce. Čím větší je tuhost konstrukce, tím větší síly se stejnými zeminami se v konstrukcích objevují. Výsledkem je snížení průhybu nebo vyboulení.
Zkosit (obr. 2.1, в, г) nastává u konstrukcí, kdy dochází k prudkému nerovnoměrnému sedání v oblastech malé délky při zachování relativně svislé polohy nosných konstrukcí. Příkladem jsou deformace v rámových budovách.
Role (obr. 2.1, д, е) – rotace kolem vodorovné osy – je možná, pokud je základ konstrukce zatížen asymetricky nebo má asymetrickou vrstvu zemin vzhledem ke své svislé ose. Největší nebezpečí představuje rolování vysokých konstrukcí (komíny, úzké budovy se zvýšeným počtem podlaží, mající výtahy atd.). V tomto případě válcování vede k vyvinutí významného dodatečného momentu, který zase přispívá ke zvýšení válcování, což může vést ke ztrátě stability vysoké konstrukce pro převrácení. Sloupy a stěny, které nejsou pevně spojeny se zbytkem konstrukcí, mohou být také navaleny kvůli nerovnoměrnému sedání. Pokud je vyloučen pohyb jejich horní části ve vodorovném směru, pak s rozvojem nerovnoměrného sedání pod samostatným základem v nosných konstrukcích (sloupy, stropy apod.) vznikají dodatečné síly, které se zjišťují při hodnocení společné práce. konstrukcí se základovými půdami.
Ke kroucení dochází při nestejném naklánění ve dvou částech konstrukce v různých směrech (obr. 2.1, ж). Při tomto typu deformace vznikají přídavné síly nejen ve stěnových prvcích, ale také v podlahových konstrukcích, které mohou být zejména vystaveny ohybu ve vodorovném směru.
Horizontální posuny základů jsou možné, pokud konstrukce na nich spočívající přenášejí významné horizontální síly (například distanční konstrukce). Takové posuny lze pozorovat i v případě horizontálního pohybu zemního masivu při sesuvech svahů a podzemních pracích.
Obecně lze vypořádání každé nadace považovat za součet pěti termínů:
kde Supl – sedání základu v důsledku vývoje pružných a zbytkových deformací zhutnění zemin nenarušené konstrukce se zvýšením napětí v základně, jakož i přilehlých základech a ploch přiléhajících k základu; Srozložit – sedání základu spojené s dekompakcí horních vrstev zemin ležících přímo pod dnem jámy v důsledku poklesu napětí v nich během jejího vývoje; Sproblém – sedání základu v důsledku vytlačování (vyboulení) zeminy zpod paty základu do stran a nahoru s rozvojem plastických deformačních zón; Snaštvaný – sedání základů, které se vyvíjí v důsledku zvýšení stlačitelnosti zemin v základu v případě porušení jejich přirozené struktury během základových prací; Szk – sedání základu v důsledku sedání, bobtnání, změn napjatosti nebo deformovatelnosti základové půdy během provozu konstrukce.
Každý z pojmů zpravidla určuje nerovnoměrné sedání základů. Tyto nerovnoměrnosti závisí na dvou hlavních příčinách: nestejnoměrném napjatosti zemin základu uvažované konstrukce a nestejnoměrné stlačitelnosti zemin v základu pod ložnou plochou. Nerovnoměrnost poddajnosti podkladu – heterogenita podkladu se přitom odhaduje podle míry variability stlačitelnosti zemin, které jej tvoří.
