Строительный форум

Ирхин В.Д., розмысл.

                                            Предельные  деформации оснований – это те параметры,
                                         от которых должно избавиться инновационное строительство.

        Розмыслами на Руси называли строителей городов – всех тех, кого сегодня назвали бы инженерами. Розмысл обязан был размысливать поставленные перед ним задачи, опираясь на опыт не только своих предшественников, но и на опыт собственный и свой ум.
        Современный проектировщик – это инженер, который пользуется только чужим  опытом. Он обязан работать с действующими нормативными документами и выполнять их требования.   Известно, что нормативным документом по проектированию грунтовых оснований в настоящее время является СП 22.13330.2011. Соблюдая его требования, проектировщик обязан находить такие решения, которые бы в полной мере подавляли возможность возникновения неравномерного деформирования грунтовых оснований с превышением нормируемых деформационных пределов. Во-первых, это делается за счет ресурсорасточительного фундаментостроения, во-вторых, слишком велик процент деформационных просчетов.
        Обычно  нормативные документы читают и исполняют в направлении от первой страницы к последней. Это традиция. Все то, что описано ниже является следствием нарушения этой традиции. Читать и исполнять электронную версию СП 22.13330.2011 будем выборочно и в направлении от последних страниц к первой.

Страница 258.
Пользуясь Приложением Д, практически никто из проектировщиков не обращает внимание на то, что значения предельных деформаций оснований фундаментов в таблице Д1  не являются обязательными, и что в примечании п. 7 позволяет принимать их значения увеличенными.
Остается малое, необходимо придумать такой метод строительства, при котором запредельные абсолютные и относительные деформации оснований, как в процессе строительства, так и в период эксплуатации, не оказывали бы негативного влияния на здания.

Страница 83.
Пункт 5.9.6 свидетельствует о том, что в тех случаях, когда деформации оснований способны превышать допустимые пределы, в том числе и значения, приведенные в таблице Д1, то объекты нового строительства нужно проектировать домкратоподнимаемыми.
СНиП 2.01.09-91 «Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах» пунктом 2 предусматривает 3 варианта подавления чрезмерных деформаций. Однако, учитывая то, что человек не способен точно прогнозировать деформации оснований, особенно при техногенных воздействиях, п. 7 предусматривает наличие возможных ошибок и их исправления путем домкратного выравнивания зданий. В Ростовской области проектирование зданий на просадочных грунтах осуществляют без домкратных отверстий в стенах подвалов, что является нарушением требования п. 7 и причиной значительного увеличения затрат на восстановительные работы. Требования к проектированию домкратоподнимаемых бескаркасных и каркасных зданий изложены в Приложении 2 действующего СНиП 2.01.09-91.
Оказывается придумывать нового ничего и не надо. Возведение домкратоподнимаемых зданий, в том числе и на непросадочных грунтах, и их домкратное выравнивание по ходу строительства, при необходимости, – это и есть тот метод, который позволяет организовать строительные процессы в режиме раздельного и независимого деформирования зданий и оснований совместно с фундаментами, вплоть до условной стабилизации неравномерного деформирования подфундаментных грунтов.
Этот метод я назвал керлингметодом. Всем известно, что спортсмены, применяя специальные щетки, натирают лед  по бокам движущегося керлингкамня только тогда, когда его движение отклоняется от намеченной траектории. Так и в строительстве, выравнивать крены здания по ходу строительства с помощью домкратов необходимо лишь тогда, когда наклоны возводимого здания стремятся выйти за границы нормируемых пределов.

Страница 68.
Расчеты оснований по несущей способности позволяют определять расчетные нагрузки и расчетные давления на основания,  превышение которых недопустимо из-за возможной потери устойчивости грунтов, слагающих основания. Расчеты оснований по несущей способности показывают, что эти нагрузки и давления на порядок превышают те, на которые сегодня проектируются грунтовые основания, а стало быть и деформации оснований от этих нагрузок и давлений тоже возрастут на порядок, но  реализовать их можно только отделяя деформирование зданий от совместного деформирования оснований и фундаментов.

Страница 10.
Общие указания составлены для проектирования линейно деформируемых оснований с применением моделей: линейно деформируемое полупространство и линейно деформируемый слой. В СП нет прямых запретов на проектирование нелинейно деформируемых оснований, поэтому, по российским законам, все то, что не запрещено, то разрешается. Тем более, что в СП заложена методика расчетов оснований по несущей способности, а проектирование и применение нелинейно деформируемых оснований поднимает строительное производство на новый экономический уровень.

Нет сомнения в том, что вся российская недвижимость «сидит» на линейно деформируемых основаниях, потому что основания проектировались в последовательном, стандартном порядке обязательных требований действовавших СНиП.
Существует два теоретических способа «пересадить» существующие здания с линейно деформированных оснований на основания с нелинейным деформированием, и это я показываю на примере условной высотки с ленточными фундаментами.

Первый способ.   Примерно 4-х кратным уменьшением площади подошвы фундамента, за счет ежедневного уменьшения ширины фундаментных лент на 1%.
Второй способ. Примерно 4-х кратным увеличением веса здания за счет медленного преобразования всех его материалов в сталь.

Уменьшать ширину подошвы ленточных фундаментов и превращать все материалы в сталь необходимо до тех пор, пока давления под подошвой фундаментов не достигнут значения примерно 0.8 Ru.  Где Ru – предельное давление на основание, превышение которого не способно обеспечивать устойчивую прочность. В этих способах нет необходимости прогнозировать деформации оснований. Важно то, чтобы основание не было перегружено, а его вертикальность и уровневое положение можно регулировать применением домкратных технологий, а при новом строительстве, последнее,  и строительным подъемом.
Пример выявляет излишки материалов, заложенные в фундаменты эксплуатируемых зданий и показывает насколько могли бы быть тяжелее, т.е. выше наши города, если бы проектировщики проектировали основания чтением и применением требований действовавших СНиП и в обратном направлении.

                                                                        Новые возможности:

1. Появляется возможность применять совершенно новые типы оснований: сплошное и обособленное нелинейно деформируемое полупространство, которые не требуют выполнения расчетов по деформациям. Последний тип предназначен для равномерного уплотнения грунтов оснований по глубине и значительного повышения несущих возможностей подфундаментных грунтов без заглубления фундаментов.
2. Значительно упрощается привязка к строительным площадкам типовых и повторно применяемых проектов, потому что приходится обрабатывать только прочностные характеристики грунтов, слагающих основания.
3. Можно забыть о том, что существуют просадочные грунты, потому что керлингдома своей возрастающей массой способны  сами себе уплотнять основания до водонепроницаемого состояния. Не секрет, что все глинистые основания, объемная масса скелета грунтов которых не превышает 1.7 т/м3, сегодня эксплуатируются с вредоносными деформационными остатками. Основания, проектируемые для керлингдомов, таких остатков не допускают.
4. Керлингметод базируется на всем известном, только все известное используется уникальным образом. Керлингметод – это инструмент, который избавляет строителей от применения плитных и свайных фундаментов. Основным типом фундаментов становятся узколенточные фундаменты, преимущественно прерывистые. Передача давлений на основания в диапазоне 1.0-2.0 кН/м2 способствует строительству высотных и небоскребных зданий, что значительно экономит городские территории. Керлингметод -  это метод, который позволяет безопасно строить и безопасно эксплуатировать построенное.

                                                         Особенности выполнения проектных работ.

Объектом проектирования становится совершенно новая строительная система    «домкратоподнимаемое здание – регулируемый фундамент – рассчитываемое по несущей способности грунтовое основание».
Здания могут быть бескаркасные, а так же каркасные, но с бескаркасными подвалами или даже с бескаркасными нижними этажами. Для организации автомобильных стоянок подвалы могут быть двухэтажными с  несущими внутренними стенами, пересекающими не в одном уровне.
Регулируемые фундаменты должны включать домкратные отверстия и отрезные швы.
Ширина ленточных фундаментов определяется выполнением расчетом оснований по деформациям, но только от нагрузок  равных примерно 1/4 или 1/5  веса проектируемого здания. Это необходимо для обеспечения равномерных осадок фундаментов до взаимодействия с нелинейно деформируемыми грунтами.
После определения ширины фундаментов определяется предельное давление на основание и величины недобора грунта в отрываемом котловане с использованием формул, включающих среднее значение объемной массы скелета грунта до и после уплотнения. Строительный подъем преобразует здания в домкратоопускаемые, что позволяет выравнивать их крены по ходу строительства с помощью даже одного домкрата, и даже в ручном режиме управления.
В конструкциях зданий не учитываются усилия, возникающие в них при взаимодействии с  неравномерно деформирующимися основаниями. Однако требуется дополнительный расчет местных усилий, которые могут возникать в фундаментах и стенах подвалов при взаимодействии с работающими домкратами.


                                      Особенности возведения зданий на нелинейно деформируемых основаниях.

Строительство зданий должно вестись с привлечением субподрядных организаций, предназначение которых, в случае необходимости, осуществлять домкратное выравнивание кренов зданий по ходу строительства. Проблема в том, что в России такая организация только одна. Это ростовская научно-производственная фирма «Интербиотех», на счету которой в России и за ее пределами выровнено более восьми десятков зданий. Кстати, все они являются наглядным примером того, что здания могут нормально эксплуатироваться и на грунтах, деформации которых в разы превышают нормируемые пределы, при том с приобретенным преимуществом: деформационные остатки грунтов оснований под ними либо отсутствуют, либо  значительно стали меньше.
Если Россия действительно желает модернизировать строительное производство, то специалистов, владеющих домкратными технологиями, можно готовить как на базе Ростовского государственного строительного университета, так и на базе фирмы «Интербиотех», а остальное находится в СП 22.13330.2011, только читать и исполнять этот документ нужно в двух направлениях.

© В. Д. Ирхин, 2012

16.08.2012 г