Схема напряженно-деформированного состояния грунтового основания в 1-й фазе, в фазе уплотнения и местных сдвигов, где 1-нагрузка, 2- фундамент, 3- зона сдвиговых деформаций.
Для этой фазы, линейно деформируемой, проектировались и должны проектироваться все основания,
Для этой фазы, линейно деформируемой, проектировались и должны проектироваться все основания,
Для этой фазы, линейно деформируемой, проектировались и должны проектироваться все основания,
Это требование заложено в п.5.6.7. действующего СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»
Поэтому те значения расчетных сопротивлений глинистых грунтов, которые указаны в таблице, переступать проектировщики не имеют права.
Схема напряженно-деформированного состояния грунтового основания во 2-й фазе, в фазе развития сдвигов и начале бокового уплотнения. Для этой нелинейно деформируемой фазы грунтовые основания никогда не проектировались и не проектируется.
А это означает, что участок с искривленной линией от значения Rдо значения пред Pкр всегда был и есть неиспользуемый резерв в строительном фундаментостроении. Точка пред Pкр на графике соответствует началу 3-й фазы, фазы предельного равновесия основания фундамента.
Предельным равновесием основания называют такое напряженное состояние, при котором любое достаточно малое увеличение внешней нагрузки или малейшее уменьшение прочности грунта приведет к нарушению установившегося равновесия и вызовет потерю устойчивости грунта, сопровождающуюся выпором грунта из-под подошвы фундамента со значительным нарастанием осадки.
Схемы напряженно-деформированного состояния грунтового основания в 3-й фазе, которая зависит от глубины заложения фундамента:
В - с выпором грунта на поверхность.
Г - с выпором грунта на поверхность, но с преобладанием бокового уплотнения.
Д - с боковым уплотнением.
Где: 4 - ядро уплотненного грунта, 5 - выпор грунта, 6 - зона бокового уплотнения.
Очевидно, что причиной выскальзывания грунтов из-под фундамента является клиновидное ядро переуплотненного грунта.
Для того чтобы определить резерв несущей способности глинистых грунтов воспользуемся результатами расчета примера 4.3, взятого из учебника Механика грунтов https://dwg.ru/dnl/4274 (стр. 132).
Предельным равновесием основания называют такое напряженное состояние, при котором любое достаточно малое увеличение внешней нагрузки или малейшее уменьшение прочности грунта приведет к нарушению установившегося равновесия и вызовет потерю устойчивости грунта, сопровождающуюся выпором грунта из-под подошвы фундамента со значительным нарастанием осадки.
Естественно, расчетное давление на рассчитанное основание будет меньше, примерно на 10%, а это означает, что каждый проектировщик мог бы нагружать глинистые основания в 2 - 9 раз больше.
Однако, в том же учебнике на стр. 133 говорится о причине (очень большие осадки), которая препятствует максимальному использованию прочностных характеристик подфундаментных грунтов.
Но, если каждый фундамент, ленточный или плитный, будет накрывать свой собственный «остров», отделенный от законтурных грунтов вертикальными швами скольжения,
то такие основания, с обнуленными касательными напряжения в швах скольжения, будут сжиматься без расклинивания. Швы скольжения — это узкие вертикальные грунтовые щели, прорезанные на глубину до 30 м струйным оборудованием «Струя 30» с заполнением прорезей эластичными материалами, https://bookree.org/reader?file=636133&pg=1, (стр.101)
Тогда график напряженно деформируемого состояние грунтов дополнится 2-мя красными линиями, причем сплошная линия будет соответствовать основанию, когда грунтовые прорези будут упираться в жесткий грунт, а пунктирной линией, когда под прорезями будет находиться грунт с высокой степенью сжимаемости. Тогда пред Pкр переместится в точку А.
Таблица 7.2 взята из СП 24.13330.2011 «Проектирование и устройство свайных фундаментов», с тремя показателями для определения расчетных сопротивлений грунтов: глубина до опорного грунта, состав грунтов и для глинистых грунтов показатель текучести IL.
Показатель текучести грунта IL – это различие влажностей между природным состоянием материала, а также на границе его раскатывания, и индекса пластичности. Определение IL возможно только в грунтовых лабораториях.
Показатель IL дает более детальные сведения по грунту. Измерение этого показателя позволяет правильно охарактеризовать грунтовые вязкость и густоту.
Если суглинок, который по расчету, пример 4.3, имел предельное давление 1.08 МПа, то при показателе текучести равным IL = 0.3 по таблице 7.2 и грунтовых прорезках на глубину 3.0 м, расчетное давление на поверхность основания может вырасти до 2.0 МПа, и этого достаточно для того, чтобы подфундаментные грунты в 3-х метровой зоне были избавлены от водопроницаемых пор.
Учитывая то, что расчетные сопротивления глинистых грунтов по нормам находятся в интервале значений от 0.1 до 0.4 МПа то расчетные сопротивления грунтов по таблице 7.2, даже с применением ленточных фундаментов позволит проектировать и возводить небоскребы, но при условии, чтобы относительная разность осадок в любых точках контакта его фундамента с поверхностью основания под стенами подвалов не должна превышать нормируемого значения. Такой фундамент применен в патенте № 863775 https://patentdb.ru/patent/863775, но только в нем необходимо обнулять текущую разность осадок по ходу строительства и в те моменты, когда относительная разность осадок будет составлять, к примеру, 0.1-0.5 допустимого предела 0,007. Тогда максимальная осадка основания до последнего обнуления текущего крена будет осуществляться с превышением в разы нормируемого предела.
Значения запредельных осадок оснований должны определяться на строительных площадках в следующей последовательности:
1. Бурят скважину.
2. В пробуренную скважину порциями засыпают выбуренный грунт и обратным вращением шнека задавливают его нормативным давлением проектируемого здания.
За величину ожидаемой осадки обособленного грунта принимают разность отметок двух поверхностей: первоначальной и поверхностью скважинного грунта. Таких скважин на площадке должно быть не менее 4-х, по результатам которых определяется относительная разность осадок и количество планируемых обнулений кренов фундамента. Дополнительной осадкой грунтов, находящихся под грунтовыми прорезями, можно пренебречь, так как запредельные осадки с управляемыми кренами, во-первых, не вызывают дополнительных усилий в конструкциях зданий, и, во-вторых, не вызывают негативных воздействий на окружающие строения. Необходимость определения запредельных осадок возникает для проектирования котлована с учетом строительного подъема.
На рисунке выше представлена Схема зонирования территория жилой застройки нового города Волгодонска по устойчивости геологической среды по просадочности при эксплуатации зданий и сооружений (через 5 лет после застройки).
Среда: 1-низкоустойчивая, 2-среднеустойчивая, 3-высокоустойчивая, 4-микрорайоны.
Отдельные «опасные» зоны были разбросаны по всему городу, но больше всего проблемных домов оказалось локализовано южнее Молодежного парка: в зоне между улицами Маршала Кошевого и Гагарина.
Ирония ситуации заключается в том, что как раз на периферии опасной зоны были построены одни из самых высотных домов Волгодонска: две так называемые «аэрофлотовские» свечки (проспект Курчатова 12 и 14).
Подробнее: https://bloknot-volgodonsk.ru/news/38-let-nazad-rukovodstvo-sssr-sobralos-chtoby-prid
Если бы г. Волгодонск застраивался в наше время, то эти и другие такие же дома, могли бы быть посажены на узкие ленточные антикреновые фундаменты с давлением на обособленные основания превышением 1.0 МПа, тогда бы они эксплуатировались на грунтах с нулевой водопроницаемой пористостью. А если бы в городе применялись плитные антикреновые фундаменты на обособленных основаниях, то жилые дома были бы небоскребными, к примеру, 50-ти этажными,
и они бы застраивались по вышеприведенной технологии.
Вывод. Здания, в том числе и жилые, не должны рассчитываться на усилия, которые в них обычно возникают при взаимодействии с грунтовыми основаниями, если подфундаментные грунты под ними будут обособленными, фундаменты-антикреновыми, строительные процессы будут осуществляться с домкратным обнулением текущих допредельных кренов.
Удивительно то, что независимо от грунтовых условий во всех повторно применяемых проектах размеры и армирование фундаментов не будут корректироваться, меняться будут глубины грунтовых прорезей, да строительный подъем отрываемых котлованов.
В России накоплен огромный опыт одноразового выравнивания зданий:
http://vpravda.ucoz.net/news/35_j_obekt_firmy_interbiotekh/2016-04-29-608
А для того, чтобы избавиться от применения свайных оснований, технологию одноразовых выравниваний зданий в период эксплуатации нужно использовать в процессе возведения зданий для многоразовых выравниваний: лучше 40 раз по разу в процессе строительства, чем один раз в период эксплуатации, что связано с огромными стенорезными затратами, см. Интернет:
http://gorodskoyportal.ru/rostov/news/biz/4120752/
https://pandia.ru/text/79/160/7697.php
С тех пор, когда ростовская многоэтажка была выровнена, прошло много лет, но до сих пор причина наклона дома осталась глубокой тайной. А тайна очевидна – это 20-ти сантиметровая норма максимальных осадок, которая не способна незамкнутые поры подфундаментных грунтов превращать в поры замкнутые, тем самым устранять природную водопроницаемость. 20-ти сантиметровую норму осадок можно сравнивать, к примеру, с буйком, переплывать за который всегда и везде запрещается.
