Силовые и несиловые воздействия на фундаменты

Силовые воздействия

Здания и сооружения и те элементы, из которых они состоят, подвергаются силовым и несиловым воздействиям.

Все нагрузки, которые воспринимает здание, влияют на его конструкции, в том числе на фундамент. Силовые нагрузки включают:

• нагрузку от собственного веса здания, которая приходится на фундамент;
• нагрузку от давления грунта на подземные элементы здания;
• временные нагрузки от ветра, снега, массы перегородок, оборудования;
• особые сейсмические и динамические нагрузки, которые возникают вследствие действия природных или техногенных факторов.

При расчете конструкций все силовые и несиловые факторы учитываются. Расчетная нагрузка на фундаменты собирается исходя из условия наиболее неблагоприятного сочетания нагрузок. Но не стоит забывать, что все расчеты ведутся исходя из функционального назначения здания и при ненадлежащей эксплуатации могут оказаться неверными. К примеру, в здании магазина организовали цех по производству штампованных металлических автозапчастей. От веса оборудования и динамических нагрузок в подвале образовались трещины, при этом все расчеты были выполнены верно, но здание эксплуатировалось не по назначению, что привело к негативным последствиям. Другой распространенный пример связан с балконом, который служит временным хранилищем ненужных вещей и может испытывать нагрузки превосходящие расчетные. Учитывая консольное закрепление балконной плиты, чрезмерное нагружение свободного конца может привести к ненормативным деформациям и обрушению.

Силовые нагрузки оказывают существенное влияние на фундаменты, но если расчеты были проведены верно, а при строительстве не было нарушений, то предел прочности не будет достигнут. Чтобы выявить отклонения в работе фундамента проводят техническую экспертизу или мониторинг. В первом случае эксперт проведет осмотр подвала и по необходимости предложит устроить шурф, чтобы осмотреть фундаменты, а во втором за работой фундаментов, осадками и прогибами специалисты будут следить в течение нескольких месяцев.

Рисунок 1. Воздействия на фундамент. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Несиловые воздействия

Помимо силовых на фундаменты воздействуют и несиловые нагрузки, к которым относятся:

• температура и температурный режим, которые могут вызывать силовые воздействия из-за деформаций. К примеру, при замерзании лед занимает больший объем чем вода;
• воздействие грунтовой и атмосферной влаги, которая может попасть в толщу конструкции;
• движение воздуха;
• солнечная радиация, нагрева поверхностей и изменение физико-технических свойств поверхностных слоев;
• воздействие химически агрессивных сред, разрушающих материалы;
• воздействие микроорганизмов и насекомых;
• воздействие шумовой энергии.

Рисунок 2. Нагрузки, которые воздействуют на здание в целом. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Чтобы предупредить воздействие несиловых факторов предусматривается комплекс мероприятий, к примеру обработка фундаментов гидроизоляцией, которая предотвратит вероятность попадания влаги в толщу конструкции. Если в существующем здании проблема подтопления уже зафиксирована, то применяют гидроизоляцию Пенетрон, которая проникает в толщу конструкции и заполняет капилляры, не давая воде возможности попасть внутрь. Для борьбы с микроорганизмами используют антисептики, но в большей степени они предназначены для деревянных конструкций, которые редко применяют для фундаментов.

Самым действенным методом борьбы с несиловыми факторами является выбор материалов фундамента, в соответствии с характером работы и результатами геологических изысканий.

Силы морозного пучения оказывают существенные нагрузки на фундамент, по характеру направленности они могут быть нормальными (приложены к подошве) и касательными (приложены к стенкам).

Силовые и несиловые воздействия на фундаменты предсказуемы, и поэтому они детально анализируются еще на первых этапах работы над проектом. Фундамент одна из самых важных частей здания, от которой зависит прочность, долговечность и устойчивость всего здания, поэтому риски его разрушения должны быть сведены к минимуму. При высоком уровне грунтовых вод устраивают систему дренажа, используют влагостойкие и морозостойкие материалы, которые способны противостоять попеременному замораживанию и оттаиванию без изменения геометрических характеристик.