Здания вмерзают, танцуют, плавают и даже левитируют! Как такое возможно?
Наша планета — наш дом. Но иногда человечеству приходится осваивать его самые негостеприимные уголки. Условия, которые перед нами ставит природа, заставляют совершать инженерные открытия и совершенствовать методики. Главные технологические чудеса в области возведения фундаментов в нашем материале.
Стройка в вечной мерзлоте
Вечная мерзлота заключила в свои крепкие объятия две трети нашей страны — огромные территории порядка 10-12 млн. квадратных километров глубиной промерзания, порой превышающей отметку 1000 метров.
Строить дома в условиях вечной мерзлоты — непростая задача. И даже не потому, что здешняя почва крайне неподатлива для вырывания глубоких котлованов, траншеи или ввинчивания свай. Коварство «мерзлоты» — это зыбкость при оттаивании, которая приводит к перекосам и осадкам объектов. Это приводит к устойчивости здания, что неминуемо ведет к его полному разрушению.
Градостроительные технологии, применяемые в неблагоприятных природных условиях, были впервые освоены именно в Норильске. Здесь в 1959 году был образован Норильский комплексный отдел Красноярского института, в чью миссию входило решение проблемы возведения жилых и промышленных объектов на вечномерзлых грунтах. И этим решением стал свайный фундамент: недорогая и в то же время быстровозводимая конструкция.
Устройство свайного фундамента возможно было реализовать двумя способами. Первый — и более консервативный — вариант предполагал упор железобетонного столба в твердую скалу, которая могла находиться на глубине до 30 метров от поверхности.
Другой вариант стал настоящим строительным новшеством: при неглубоком залегании вечной мерзлоты железобетонную конструкцию предлагалось примораживать к ледяной основе.
Опорная свая устанавливалась в заранее подготовленные скважины, не полностью заполненные теплым (от +30°С до +40°С) грунтовым раствором. В процессе установки опоры раствор распределялся по свободному пространству скважины и затем замерзал, закрепляя конструкцию.
Сегодня при возведении жилых и промышленных объектов в Норильске придерживаются двух основных принципов:
- Поддержание мерзлого грунта в основании на всем протяжении строительства и эксплуатации сооружения;
- Оттаивание грунта на установленную расчетом допустимую величину до старта строительных работ или во время эксплуатации сооружения.
Наиболее популярным способом возведения фундамента по-прежнему остается первый вариант. Мерзлый грунт обладает очень высокой несущей способностью, при этом стабильность и надежность эксплуатации свайного фундамента обеспечивается за счет применения специальных технологий, уменьшающих температуру грунтового основания: возводили холодный подпол или нежилые первые этажи, проводили теплоизоляцию отапливаемого строения.
Монтаж буроопускных свай — стал самым распространенным способом возведения надежного фундамента в условиях вечной мерзлоты. Технология предусматривает опускание в заранее пробуренную скважину железобетонных опор квадратного сечения и заполнение зазора бетонным раствором.
Япония и танцующие «дома-неваляшки»
Катастрофические движения земной коры в стране восходящего солнца не раз приводили к огромному числу бедствий, которые несли за собой колоссальные разрушения жилых и промышленных объектов. Урон, которые нанесла природа экономике страны, побудил японских инженеров к поиску более эффективных решений при строительстве в сложных и опасных условиях.
Результаты поражают: несмотря на то, что в Японии чуть ли не ежедневно фиксируются землетрясения разной магнитуды, инженеры умудряются возводить небоскребы высотой до 255 метров. Также в Японии находится телевизионная башня «Токио Скайтри» высотой 634 м — вторая по высоте конструкция в мире.
Сейсмоустойчивость таких высоких строений обеспечивается за счет технологичного устройства основания зданий, которое представляет собой многослойные конструкции. Их функция — заставить «танцевать» здания при проявлении стихийного бедствия. Для решения такой задачи возводится фундамент на резинометаллических опорных частях. Их высокая надежность обуславливает значительную стоимость основания, которая может достигать до 30% от всей стоимости сооружения.
Резинометаллическая опора состоит из слоев неопрена и стальных листов — конструкция имеет высокую жесткость в вертикальной плоскости, но низкую сопротивляемость в горизонтальной, за счет чего обеспечивается упругость бокового смещения опор. Таким образом сейсмическая активность влияет только на резинометаллическую опору, а до само здание остается неподвижным. Технология «летающего фундамента» нивелирует воздействие землетрясения с максимальной амплитудой 9 баллов.
Бетонное сейсмостойкое основание «летающего фундамента» содержит систему механизмов: специальный датчик, компрессор и клапан. Датчик фиксирует подземное движение, направляя сигнал в компрессор, который в свою очередь закачивает под здание значительный объем воздуха. При использовании такой технологии дом буквально левитирует над землей, его устойчивость автоматически регулируется клапанами.
Плавающий фундамент
Неустойчивость построек на сыпучих, пучинистых и слабонесущих почвах стала причиной изобретения еще одного инженерного чуда — плавающего фундамента.
Подобное основание конструктивно представляет собой сплошную армированную плиту, заложенную на опору из песчано-гравийной прослойки. «Плавающим» фундамент назвали благодаря его функционалу: при явлении морозного пучения основание движется, сохраняя свою целостность, при потеплении постройка возвращается на исходное место. В свою очередь песчано-гравийная подушка гарантирует целостность сооружения во время сезонных подвижек грунта.
Такой тип основания является дорогим, а процесс его возведения трудоемким. Фундамент возводится из дорогих материалов: качественной арматуры и бетона высокого класса. Строительные работы требуют строгого соблюдения технологий, поэтому должны выполняться только специалистами с высокой квалификацией.
Какое из этих технологических чудес удивляет вас больше всего? Поделитесь мнением в комментариях
