CC BY
59
1/2006
Т к.
ВЛИЯНИЕ СОСТОЯНИЯ БУТОВЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ПОЯВЛЕНИЕ ТРЕЩИН В КИРПИЧНЫХ СТЕНАХ ЗДАНИЙ
7Г
НГ; У у:
величение объемов реконструкции существующих зданий стало одним из главных направлений в области капитального строительства в исторической зоне г. Москвы. Основой реконструкции каждого здания является его инженерное обследование, которое включает в себя выявление конструктивной схемы здания и состояние его отдельных несущих конструкций (фундаментов, стен, перекрытий), а так же их узлов и деталей. Особенно это актуально при изменении объемно-планировочного решения и изменяющимся условиям дальнейшей эксплуатации здания.
Как показывает многолетняя практика обследования зданий построенных в XIX - в первой половине XX веков, большинство фундаментов зданий выполнены из бутовой кладки. Бутовый рваный камень из известняков подольского или мячковского месторождений, кладочный раствор известковый или смешанный. Бутовая кладка выполнена в большинстве случаев «под лопатку». Толщины кирпичных стен подвалов или первых этажей обследуемых зданий составляют порядка 70... 100 см. Во многих обследуемых зданиях несущие стены имеют
А.Е. Монастырский Б.П. Филиппов
Лаборатория обследования зданий, сооружений и изысканий в строительстве при кафедре МГрОиФ МГСУ
сквозные трещины вертикальной и наклонной ориентации с шириной раскрытия от 0,2 до 20 мм. Как правило, эти трещины связаны с длительными неравномерными осадками грунтов основания, вызванными эрозией, суффозионными явлениями, изменением гидрологических условий, т.е. связаны с изменениями инженерно-геологических условий, вызванными техногенным воздействием на грунты основания, ухудшая их свойства. Эти виды расположения и развития трещин в кирпичных стенах и причины их возникновения подробно описаны в рекомендациях по обследованию зданий [1, 2, 3]. Однако, часто фиксируются другие схемы расположения трещин в кирпичных стенах зданий, которые не связаны с инженерно-геологическими условиями и грунтами основания, и которые отличаются от описанных в рекомендациях. Примером могут служить трещины в стенах обследуемого четырехэтажного здания по улице Малая Екатерининская, дом 17/21. Трещины, как правило, вертикальной ориентации с максимальной шириной раскрытия до 0,5.20 мм. Максимальная ширина раскрытия таких трещин на уровне 1-го этажа. Трещины проходят по ослабленным участкам стен в зонах примыкающим к оконным проемам.
А.Е. Монастырский, Б.П. Филиппов
1/2006
Для выявления причин возникновения трещин в стенах обследуемого здания были отрыты шурфы (см. рис. 1), которые позволили определить конструкцию фундамента, отобрать пробы грунтов основания и материалов фундамента (известняк, кладочный раствор). Фундаменты под стенами здания ленточные, изготовлены в котловане с последующей засыпкой фундаментов грунтом. Бутовый камень из рваного известняка с прочностью на сжатие, как показали лабораторные испытания выбуренных цилиндров 10 см, от 9,5 до 11,3 МПа. Кладочный изве-стково-цементно-песчаный раствор имел нулевую прочность или местами отсутствовал, что привело к образованию в фундаменте пустот. Кладка легко разбирается руками.
Отобранные из шурфов грунты основания показали, что они однородны по всему периметру здания и представлены песками средней крупности с прослоями супесей и суглинков, средней плотности и средней степени водонасыщения. Расчетное сопротивление грунтов основания при существующей конструкции фундаментов, определенное в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений», составило 397...441 КПа, что в 1,2...1,6 раза больше существующего давления на грунты основания, которое тоже относительно однородно. Инженерно-геологические условия грунтов основания фундаментов не могли вызвать появление вертикальных трещин в стенах здания из-за разности осадок грунтов основания.
По нашему мнению, причиной появления и развития вертикальных трещин в кирпичных наружных стенах здания является процесс длительного локального разрушения фундаментов здания. Разрушение
Рис. 1. Фото шурфа.
бутовых фундаментов вызвано выщелачиванием кладочного раствора под действием грунтовых вод. Не малую долю в процесс разрушения бутовых фундаментов вносят и работы по устройству новых вводов инженерных сетей (водопровод, отопление, канализация, энергоснабжение). Расчет прочности бутового ленточного фундамента при существующих прочностных характеристиках материалов фундамента и его состоянии, а именно, при марке бутового камня «М100», нулевой прочности раствора кладки и при наличии пустот, в соответствии с требованиями СНиП 11-22-81 «Каменные и армокаменные конструкции» с учетом снижения несущей способности фундамента из-за средних разрушений кладки в соответствии с таблицей 8 «Рекомендаций» [2], показал, что несущая способность фундамента недостаточна для восприятия сжимающих нагрузок от веса кладки стены, фундамента и от перекрытий и покрытия с учетом временных нагрузок в соответствии со СНиП 2-01-07-85* «Нагрузки и воздействия». Прочность фундаментов равна 28 х 0,75 = 21 тс/п.м., в то время, как нагрузка на расчетное сечение фундаментов больше и равна 29,5.30,7 тс/п.м.
1/2006
А.Е. Монастырский, Б.П. Филиппов
Рис. 2. Распределение главных растягивающих напряжений в стене здания
Рис. 3. Наружная стена здания по М.Екатериниской ул. с вертикальными трещинами
На рис. 2. показано возможное распределение главных растягивающих напряжений в кирпичной стене четырехэтажного здания с локальными зонами разрушенного бутового фундамента. Расчет напряженного состояния стены произведен на модели здания с помощью программы «ЛИРА». Данный рисунок дает качественную оценку состояния стены, из которого видно, что трещины имеют вертикальную ориентацию с максимальным раскрытием в зоне 1 -го этажа. Аналогичные трещины были выявлены и при обследовании здания на М. Екатерининской ул. (см. рис. 3.)
На основании вышеизложенного можно сделать вывод, что появление и дальнейшее развитие тещин вертикальной ориентации в кирпич-
ных стенах зданий, как правило, провоцируется локальными разрушениями фундаментов. Причиной разрушения бутовых фундаментов могут быть длительные процессы выщелачивания кладочного раствора, некачественное выполнение фундаментов и механическое воздействие на фундаменты при прокладке инженерных коммуникаций.
Выявленное при обследовании здания аналогичное распределение трещин в кирпичных стенах с бутовыми фундаментами старой постройки может сигнализировать о разрушениях фундаментов. Поэтому обследователь должен особое внимание обратить на прочностные характеристики материалов фундамента, его состояние и сделать расчет несущей способности фундамента в соответствии с требованиями СНиП 11-22-81 «Каменные и армока-менные конструкции»
ЛИТЕРАТУРА
1. А.И. Бедов, В.Ф. Сапрыкин. «Обследование и реконструкция железобетонных и каменных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений». М.; АСВ, 1995 г., стр. 37-39.
2. «Рекомендации по обследованию и оценке технического состояния крупнопанельных и каменных зданий». ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко. М.; 1988 г., стр. 35.
3. П.А. Коновалов. «Основания и фундаменты реконструируемых зданий». М.; ВНИИНТПИ. 2000 г., стр. 8-26.
