XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В настоящее время возникает проблема максимальной эффективности использования участка, отводимого под строительство (особенно в городской черте). Однако наличие подвалов в жилых зданиях обосновано не только конструктивно, но и экономически: дополнительные затраты, связанные в этом случае с устройством подвала или подполья, в 35 раз меньше тех, которые требуются, чтобы получить такую же полезную площадь в специально построенном для этой цели помещении. Сейчас почти все жилые дома имеют эксплуатируемые подвалы.

Подвал это помещение под первым этажом, ниже уровня земли, употребляемое для различных хозяйственных нужд или для жилья.

Высоту подвала принимают равной 1,92,2 м. Этого достаточно для размещения в нем хозяйственных и складских помещений. При необходимости,устанавливаются генераторы тепла (котел) на жидком или твердом топливе.

Подвалы зданий, сооружаемых в плотных глинистых грунтах, подвержены напорному воздействию застойной воды, скапливающейся в обратной засыпке котлована (рисунок 1).

Рисунок 1  Схема затопления подвального помещения

Застойная вода  самая распространенная причина сырых подвалов.Она появляется всегда там, где слои грунта, хорошо пропускающие (фильтрующие) атмосферную и талую воды, окружены менее водонепроницаемыми слоями (глиной, суглинками и мергелями), препятствующими просачиванию фильтрационной воды в более низкие места. Поэтому необходимо принимать специальные меры защиты, для того чтобы подвалы не затапливались, которые в свою очередь приводят к нарушению устойчивости жилых зданий.

Вода, попадая в подвал, снижает устойчивость сооружений, оказывает воздействие на несущую способность здания и приводит к чрезвычайным ситуациям, связанным с неравномерной просадкой грунтов. Основным решением данной проблемы является как предотвращение воздействия поражающих факторов чрезвычайной ситуации, так и своевременная откачка воды из затопленного подвального помещения.

В 2015 году на территории Российской Федерации в Уссурийском крае произошло одно из самых масштабных наводнений.Причиной стал тайфун "Гони", до этого бушевавший на просторах Японии.Восемь районов Уссурийска были затоплены. В связи с этим, можно отметить, что все подвальные помещения подверглись затоплению.

З
атопление подвальных помещений происходит по различным причинам (рисунок 2).

Рисунок 2  Основные причины затопления подвалов

Рисунок 3  Схема деформации крупнопанельного жилого дома при сильной неравномерной деформации грунтового основания в результате его замачивания

В качестве основных последствий затопления подвальных помещений жилых зданий можно выделить:просадку здания, деформации (фундамента, стен подвала), потерю несущей способности, изменение свойств строительных материалов, ухудшение здоровья жильцов.

 

Затапливающие воды, смешиваясь с канализационными стоками из негерметичных канализационных сетей и техногенными отходами, создают агрессивную среду, приводящую к снижению прочностных качеств строительных материалов, ослаблению и разрушению конструкции фундамента, стен подвального помещения, а также к развитию интенсивных коррозионных процессов металлических составляющих. Мигрирующая в стенах влага выщелачивает растворимые компоненты кладочного раствора и, испаряясь с поверхности стен, увеличивает влажность воздуха, образует рыхлые скопления принесенных солей. Повышенная влажность подвала, создает благоприятные условия для развития разрушающих конструкции микроорганизмов и негативно воздействует на здоровье жильцов.

Кроме того, отмечается изменение свойств грунтов, залегающих под подошвой фундамента и над подошвой, что в свою очередь приводит к просадке и потери устойчивости всего сооружения.

Просадки  деформации, происходящие в результате уплотнения и, как правило, коренного изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов, таких, например, как замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте.

Просадку грунтов основания, при увеличении их влажности вследствие замачивания сверху больших площадей, а также замачивания снизу при подъеме уровня подземных вод определяют опытным путем.

Для сохранения устойчивости жилого здания среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетное сопротивление грунта основания.

Рисунок 4  Последствия просадки вследствие затопления подвального помещения: а) многоэтажного жилого здания, б) одноэтажного жилого здания

Расчетное сопротивление грунта основания определяют по формуле:

 

где и  коэффициенты условий работы (табличные данные);

 коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта ( и ) определены непосредственными испытаниями, и если они являются табличными данными;

 угол внутреннего трения;

 удельное сцепление;

, ,  коэффициенты;

 коэффициент, принимаемый равным единице при ;

, при (здесь ;

 ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной допускается увеличивать на );

 осредненное расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м³;

 осредненное расчетное значение удельного веса грунтов,залегающих выше подошвы фундамента, кН/м₃;

 расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента, кПа;

 глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле:

где  м, глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

 толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

 толщина конструкции пола подвала, м;

 расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м₃.

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной допускается увеличивать на .

Рисунок 5  Определение нагрузки и давления

Среднее давление определяют в зависимости от имеющейся нагрузки (рисунок 5).

Расчетное значение нагрузки получается путем умножения нормативного значения на соответствующий коэффициент надежности по нагрузке. Нормативное значение веса конструкции заводского изготовления определяется на основании стандартов, рабочих чертежей или паспортных данных заводов-изготовителей, других строительных конструкций и грунтов - по проектным размерам и удельному весу материалов и грунтов с учетом их влажности в условиях возведения и эксплуатации сооружений. Следует учесть, что величина среднего давления под подошвой фундамента увеличивается на величину гидростатического давления.

Для обеспечения надежности и принятия, своевременных мер по ремонту зданий, следует проводить периодические обследования подвалов. Целью обследований должна стать оценка состояния фундамента и соответствия его характеристик изменяющимся с течением времени условиям эксплуатации сооружения. К превентивным мероприятиям можно отнести – ликвидацию дефектов водоотводных устройств: отмосток, козырьков, водосточных труб – и защитные мероприятия по устройству гидроизоляции подвалов. Оперативным мероприятием является своевременная откачка воды из затопленного подвального помещения путем использования насосов. Среда затопленного подвала является неоднородной, она содержит различные частицы, разных размеров. Эту особенность учитывают при выборе насоса. Для откачки воды из подвала целесообразно использовать специализированные насосы.

На основе проведенного анализа видно, что обычное затопление подвального помещения жилого здания может привести к серьезным последствиям, которых можно избежать при выполнении превентивных и оперативных мероприятий.

Код для цитирования: Скопировать