Известен, например, случай, когда здание, простоявшее десяток лет, вдруг разрушилось. Произошло это в результате аварийного подтопления фундамента водопроводной водой (в силу этого произошло намокание грунта и его более глубокое промерзание, чем во все предыдущие годы). Вывод простой: на фундаменты влияют не только объективные природные явления, но и субъективный человеческий фактор, связанный с эксплуатацией здания.
Уязвимыми местами в фундаментах являются: в цоколях — места сопряжений стен с отмосткой, облицовочный защитный слой, горизонтальная гидроизоляция; в фундаментах — места сопряжений с отмосткой, зона увлажнения и зона промерзания фунта; в основаниях — зоны застоя или притока воды, увлажнение и вымывания основания, зона перегрузки.
Чаще всего о деформациях фундаментов можно судить по внешним проявлениям разрушения стен и перекрытий, реже — при визуальном осмотре фундамента из подполья или подвала.
Осадка части здания, отклонение одной из стен от вертикали, осадка внутренней капитальной стены (продольной или поперечной) либо перегородок на грунте (рис. 14) — вот краткий перечень этих дефектов.
Рис. 14. Причины трещинообразования в стенах здания:
а — осадка средней части здания; б — осадка крайней части здания; в — осадка части здания, трещина постоянной величины по всей высоте здания; г — отклонение стены от вертикали; д — разница в осадках пересекающихся стен здания (внутренних и наружных); 1 — трещины; 2 — осадочная воронка (о существовании которой можно только предполагать); 3 — отклонение стены; 4 — наружные стены; 5 — внутренняя стена
Причины дефектов и повреждений:
а) ошибки при изысканиях и в проекте (при оценке прочности основания на различных участках не выявлены своевременно засыпанные канавы и местные жесткие опоры: например, забетонированные колодцы, валуны и т. д.); при конструировании фундаментов под здание с разной этажностью не учтены различные силовые нагрузки на них;
б) недостатки в подготовке основания: излишне вынут грунт в основании и плохо уплотнен вновь подсыпанный; вымывание основания при откачке из котлована грунтовых вод;
в) недостатки в устройстве фундаментов: некачественный раствор, бетон или камень, несоответствующий по прочности или стойкости агрессивной среде;
г) недостатки эксплуатации: подтопление и вымывание основания атмосферными или бытовыми водами (особенно на участках со слабыми или просадочными грунтами); подсыпка или снятие поверхностного грунта, повлекшие за собой изменение температурно-влажностного режима работы фундамента, ведущее к увлажнению стен или к промерзанию и пучению самого фунта.
При отклонении стены от вертикали и осадке внутренних стен к выше перечисленным причинам могут добавиться: недостаточная жесткость продольной стены; отсутствие поперечных связей; большой распор от стропил; пропуск арматурных сеток в пересечениях стен.
Способы восстановления и укрепления зданий:
1. Усиление стен тяжами в местах перекрытий (рис. 15).
Рис. 15. Усиление стен стальными тяжами:
а — с наружной стороны здания напрягаемыми тяжами; б — то же, с внутренней стороны здания, в — установкой ненапрягаемых тяжей; 1 — тяж; 2 — уголок; 3 — опорная стальная пластина; 4 — швеллер
Для установки поясов к углам здания на всю высоту закрепляют стальные уголки, к которым приваривают стержни диаметром 25–40 мм, и стягивают здание через стяжные муфты. Уголки и пояса размещают в специально подготовленных штрабах, которые впоследствии оштукатуривают, либо на поверхности стен. В последних случаях после оштукатуривания на фасаде здания появляются новые архитектурные детали в виде выступающих поясков.
Этот способ усиления здания относится к таким примерам, когда лечат не болезнь, а ее последствия. Тем не менее эти сравнительно нетрудоемкие работы повышают жесткость здания настолько, что позволяют избежать трудоемких операций по усилению фундаментов.