На рис. показан контейнер, в порту их много, но веса внутренностей у них всегда разные.
Рис. 1
Ими нагружают морские и океанские корабли, называемые контейнеровозами, рис.1.
Рис. 2
Контейнеры устанавливают вплотную, рис. 2.
Рис.3
однако если контейнеры не будут отсортированы по весу, то проблемы неизбежны. Так было в прошлом, рис.3.
(https://yandex.ru/video/preview/18289525354214198717
Теперь даже если один борт по весу перегрузить, то контейнеровоз, при наличии антикреновой системы, сохранит свое вертикальное положение. Основой антикреновой системы является балластовая вода, которая автоматически перекачивается в баки к недогруженному борту.
На моем канале размещено более 30 статей с подробным описанием технических и технологических средств для реализации Альтернативных Строительных Правил под названием «Основания и фундаменты зданий и сооружений с дометровыми и заметровыми антикреновыми осадками».
Мое обращение в Минстрой России было связано с просьбой рассмотреть и ввести в действие АСП ХХ,13330.2023 с аналогичным названием, но оно отклонено письмом, содержание которого я привожу ниже, которое составлено сотрудником «Федерального центра нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве. В его задачу входило найти несоответствие требований предлагаемого АСП с требованиями действующего СП 22. 13330. 2016 «Основания зданий и сооружений».
Естественно, эти требования отличаются на 100%, поэтому его вывод: «Таким образом, полномасштабное внедрение в строительную практику положений АСП по фундаментам зданий (сооружений) не представляется целесообразным» - не является компетентным. Я признаю компетенцию только тех специалистов, которые непосредственно проектируют грунтовые основания и фундаменты и которых я убедительно прошу оставить свои комментарии под каждой статьей этого канала.
Ниже приводится содержание этого письма с разрывами, в которых я даю ответы по существу своих изобретений, к которым относятся обособленные основания, плитные клавишные фундаменты и технология обнуления текущих кренов основания и фундамента по ходу строительства. В комментариях меня интересуют оценка моих изобретений читателями по 5-ти бальной системе. Если оценка будет ниже 5-ти, то нужно объяснить причину.
Письмо эксперта с моими комментариями.
Федеральное автономное учреждение «Федеральный центр нормирования,
стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве» по поручению
Минстроя России от 24.02.2022 № 4382-ОГ рассмотрело в рамках установленной
компетенцииобращение Ирхина В.Д. от 23.02.2022 № 212304 c предложением по
разработке альтернативного свода правил (АСП) для фундаментов зданий и сообщает.
В настоящее время отсутствуют методики, позволяющие прогнозировать
осадки грунтовых оснований зданий (сооружений) с учетом нелинейных законов
деформирования грунтовых сред. Учет реальных свойств грунтов при определении
напряженно-деформированного состояния грунтовых оснований и земляных
сооружений, связанный с исследованием нелинейных свойств грунтов, созданием
алгоритмов и численных методов расчета достаточно широко апробирован и
используется в современной геотехнической практике.
Нелинейная механика грунтов определяется следующими видами:
- при зависимости консолидационных параметров от уплотнения грунта (от
изменяющейся пористости) – нелинейная консолидация;
- При нелинейной связи между напряжениями, деформациями и их производными во времени – физическая нелинейность;
- при нелинейной связи между компонентами деформаций и перемещениями –
геометрическая нелинейность.
Систематическими исследованиями в области физической нелинейности механики грунтов занимались как за рубежом, так и в СССР (И.Н. Иващенко, М.Н. Захаров, Л.Н. Рассказов, Ю.К. Зарецкий, Э.И. Воронцов, М.В. Малышев, А.Л. Крыжановский, М.Ю. Абелев, В.И. Соломин, З.Г. Тер-Мартиросян, В.Г. Федоровский и другие. В СССР, а позднее в России научные коллективы МГСУ
Работы по развитию, совершенствованию и практическому использованию
нелинейных моделей грунтов активно продолжаются в настоящее время. В 2021 году
в соответствии с программой прикладных научных исследований, утвержденной приказом Минстроя от 13.04.2021 № 223/пр, был выполнен ряд научно-исследовательских работ по темам:
«Разработка методик определения механических параметров нелинейных моделей грунтов»;
«Прогнозирование деформаций оснований фундаментов зданий, усиленных по технологии струйной цементации, в зоне влияния глубоких котлованов»; «Исследование работы свай в скальных грунтах, переслаиваемых дисперсными грунтами, на действие вертикальной нагрузки».
Ответ.
Рис. 4
Рис. 4 доказывает: что осадки контейнеровозов находятся в зависимости от их грузоподъемности и исчисляются заметровыми значениями: в Панамском канале осадки достигают до 10.0 м., а в проектируемом Никарагуанском канале они будут достигать 20.0-тиметровых значений.
Рис. 5
Если контейнеры укладывать не в контейнеровоз, а на выровненный грунт, то можно это сделать в 2-х вариантах:
Вариант 1, рис.5, с применением СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» ограничивающий максимальные осадки, к примеру, для жилых зданий 20-ти сантиметровым пределом.
Рис. 6
Ограничение максимальных осадок оснований появилось потому, что нагружаемые грунтовые массивы сплошные, у которых деформации формируются не только под подошвами фундаментов, но и за пределами их контуров, что даже без учета нелинейных свойств подфундаментных грунтов негативно влияет на близрасположенные строения, да и на величину собственных кренов, рис. 6
Рис. 7
Если грунтовые основания с допредельными осадками наносят легко исправляемый деформационный вред соседним зданиям, рис. 7, то основания с осадками, превышающими 20.0 см, проектируемые с учетом нелинейных свойств подфундаментных грунтов или рассчитываемых по несущей способности для соседних зданий будут наносить вред только разрушительный.
Рис. 8
Я уверен в том, что нет такого капитана-самоубийцы, который бы сознательно направил судно в зону газовых пузырей, рис.8, потому что в этом месте плотность воды значительно ниже, вероятно, в такую ситуацию случайно попадают и корабли в Бермудском треугольнике. Как известно газовые пузыри бывают не только в воде, но и в грунтах, только они застывшие.
На такие грунты, грунты с пузырями, руководствуясь нормативными документами с ограничением максимальных осадок, посажены все здания г. Волгодонска, см. информацию по ссылке: http://vpravda.ucoz.net/news/35_j_obekt_firmy_interbiotekh/2016-04-29-608,
По мнению ученых 20-ти сантиметровый осадочный предел для жилых зданий – это условная своеобразная защита от подобных негативов, поэтому, те методики, которые разработали ученые для увеличения осадок грунтовых оснований зданий (сооружений) с учетом нелинейных законов деформирования грунтовых сред заранее не пригодны для практического применения, точно так же, как и не пригодна методика расчетов оснований по вертикальной несущей способности.
Рис. 9
Негативное влияние на ближайшие конструкции оказывают и свайные фундаменты, рис. 9, так как их боковые поверхности образуют жесткие сдвиговые связи с примыкающими к ним грунтами.
Вывод: возводить здания на грунтовых основаниях с застывшими водопроницаемыми пузырями себе дороже – это либо огромные траты на применение свай, либо огромные траты на ремонтно-восстановительные работы.
Рис. 10
Вариант 2, рис. 10, по требованию пока не введенных в действие Альтернативных Строительных Правил АСП ХХ.13330.2023 «Основания и фундаменты зданий и сооружений с дометровыми и заметровыми антикреновыми осадками». Так как в обособленной части основания не возникают клиновидные образования, то подфундаментный грунт по всей высоте обособленной части основания может работать только в линейной фазе деформирования.
=================================================
Современный уровень развития механики грунтов отражен в СП 22.13330.2016
«СНиП 2.02.01-83* Основания зданий «СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах», СП 24.13330.2011 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты», СП 446.1325800.2019 «Инженерно-геологические
Общие правила производства работ».
Ответ.
Все эти документы предназначены для проектирования грунтовых оснований с осадками, не превышающие нормативных значений, поэтому их применение должно быть при формировании первого варианта проектного решения (см. требование п. 4.4 СП 22.13330.2016)
=================================================
К таблице проектирования грунтовых оснований в двух вариантах» (далее – Таблица)
представленного АСП имеются следующие замечания:
- Строки 1–3. Для варианта 2 необходим полный объем инженерно-
геологических исследований и геотехнических расчетов. При строительстве в
условиях плотной городской застройки очень вероятна ситуация, когда рядом с
проектируемым зданием согласно положениям предлагаемого АСП окажутся здания,
запроектированные допустимых дополнительных деформаций в зависимости от технического состояния зданий окружающей застройки, согласно приложениям Д и Е СП 22.13330.2016. С требованием выполнения геотехнических расчетов согласно пунктов 9.34–9.36, проведения геотехнического СП 22.13330.2016.
Ответ.
Рис.11
Рис. 11 наглядно показывает, что здания, запроектированные на обособленных основаниях, не представляют опасности окружающим строениям, потому что под ними уплотняется только подфундаментный грунт, но не грунт, который находится за контуром фундамента.
Что касаемо инженерно-геотехнических исследований на строительной площадке, то они должны использовать только статическое или динамическое зондирование с отражением следующих параметров: модуль деформации (мПа), удельное сцепление (мПа), угол внутреннего трения (гр.), показатель текучести, и глубину опорного слоя.
Что касаемо осадок и их неравномерностей (см.), то они должны определяться скважинным способом. Количество точек зондирования и точек бурения скважин задается в задании на проведение инженерно-геотехнических исследований. Набор найденных параметров практически исключает лабораторные методы испытания обычных (не просадочных) грунтов. Традиционные геотехнические расчеты – это пустая трата времени.
=================================================
- Строка 4 Для варианта 1 расчет по несущей способности грунтового основания необходим только для реконструируемых зданий и сооружений согласно
пункту 5.8.5 СП 22.13330.2016, а для варианта 2 такой расчет потребуется в любом
случае, так как в процессе строительства здания на «клавишном» фундаменте под
отдельными опорами-клавишами сформируется область уплотненного упругого
ядра-клина и на отдельных этапах строительства возможно исчерпание истинной
несущей способности грунтового основания под упругим ядром. Этот процесс будет
сопровождаться образованием глубинных поверхностей скольжения по
классическим решениям теории предельного равновесия грунтовых сред. Безусловно
это снизит локальную прочность грунта под соседними «клавишами»-опорами и в
конечном итоге может привести к прогрессирующему разрушению грунтового
основания, особенно в сложных инженерно-геологических условиях и существенной
деформационной неоднородности основания и, как следствие, к аварии надфундаментной конструкции.
Ответ.
Во-первых, клавишные блоки находятся на значительных расстояниях, между которыми находятся консольные участки монолит-плиты, так что взаимное деформационное влияние между ними отсутствует.
Во-вторых, домкратный отрыв клавишного блока от подошвы подвальной стены не является той причиной, от которой образуются клинообразные упругие ядра.
АСП предусматривает отрыв клавишного блока от стены подвала на величину не более 2.0 см, ориентируясь на свободный ход поршней некоторых гидравлических домкратов, так что указанных проблем, с перегрузкой оснований случае не существует. Предельная нагрузка на кровлю грунта под подошвой обособленного основания должны определять статическим или динамическим зондированием.
=================================================
- Строка 5 Для варианта 1 в случае запроектированного и реализованного согласно действующим нормативным требованиям грунтового основания никаких мероприятий по усилению основания не потребуется. А для варианта 2 такие мероприятия могут потребоваться, причем не только для грунтового основания, но и для несущего каркаса здания (сооружения). Во-первых, по завершению строительства на грунтовое основание передается около 70–75 % расчетной нагрузки. Остальные 30–25 % расчетной нагрузки представляют собой длительные, кратковременные и климатические нагрузки, которые могут быть приложены к грунтовому основанию с существенным временным лагом к моменту завершения строительства. В результате возможно образование неравномерных осадок и кренов возведенных зданий/сооружений. Во-вторых, в случае фундирования зданий (сооружений) на медленно уплотняющихся грунтах нарастание кренов и неравномерных осадок будет происходить длительное время. Очевидно, что к моменту завершения строительства все гидравлические домкраты в системе «клавишных» опор должны быть демонтированы, и придется прибегать к иным методам выравнивания зданий/сооружений. Более того, несущий каркас здания, запроектированный из условия равномерных осадок, может локально потерять свою прочность в силу развития именно неравномерных осадок и неучтенных при проектировании кренов.
Ответ.
Рис. 13
Могу заверить, что 70 % нагрузка, рис. 13, — это достаточная величина для того, чтобы в обособленной части основания были расплющены все вредоносные сообщающиеся пузыри. Осадка основания не бесконечная, с уменьшения объема воздушных пузырей она затухает и после последнего обнуления крена здания жильцы будут вселяться в квартиры с вертикальными стенами и перегородками. Основания с расплющенными воздушными пузырями можно сравнивать с основаниями скальными, но если вдруг крен здания начнет прогрессировать, причиной не может быть грунтовая вода, а, например, результат воздействия землетрясения, то домкратные выравнивания зданий при готовых запененных домкратных нишах не займут много времени.
=================================================
- Строка 6 Необходимо отметить, что ориентировочный (расчетный) срок
службы здания (сооружения) устанавливается на основе рекомендаций таблицей 5.1
СП 255.1325800.2016 «Здания и сооружения. Правила эксплуатации. Основные
положения», а также таблицей 1 ГОСТ 27751–2014 «Надежность строительных
конструкций и оснований. Основные положения».
Ответ.
Хотелось бы знать, выдерживают ли расчетный срок службы те здания, которые построены в г. Волгодонске на грунтах с водопроницаемыми воздушными пузырями: в 70-х годах прошедшего века их начали строить, а в 90-х—выравнивать. А если бы эти здания возводились с расплющиванием природных воздушных пузырей дометровыми осадками, то их эксплуатация была бы надежной, как в г. Набережные Челны, где грунт предварительно уплотнялся тяжелыми трамбовками с понижением трамбуемой поверхности на глубину более 1.0 метра.
=================================================
- Строка 7 В некоторых геотехнических условиях свайный фундамент является
единственно возможным типом фундамента. Например, строительство на насыпных,
слабых, сильно деформируемых или просадочных грунтах большой мощности;
строительство в инженерно-геологических высокой сейсмичностью.
Ответ.
Рис. 14
Вкратце информация о клавишном фундаменте, рис.14
Рис. 15
Фактический крен фундамента, рис.15, по ходу строительства зданий не должен превышать десятую долю предельного крена и независимо от того, располагается он на сильно деформирующихся или на просадочных грунтах.
Особенностью клавишного фундамента является то, что со стороны противоположной наклону здания он способен уменьшать контакт с основанием, при этом давление на основание и осадка основания под уменьшенной частью фундамента будет увеличиваться и наклон здания начнет уменьшаться. Фундаменты под зданиями будут работать со стопроцентным контактом только тогда, когда крены фундаментов и оснований полностью обнулятся.
Преимущества АСП ХХ.13330.2023:
Основания винклеровские, глубина сжимаемой зоны ограничивается оборудованием, предназначенным для разработок тонких грунтовых прорезей, физические и механические характеристики грунтов определяются статическим зондированием. Ожидаемая осадка определяется скважинным способом, значение которой используется для создания строительного подъема. Важнейшим преимуществом является то, что в проектировании грунтовых оснований нет места свайным и скрыто дефектным (вандальным) основаниям, а также применениям тяжелых трамбовок. Но самое главное преимущество в том, что возводимые и возведенные здания не зависят от деформационных свойств грунтовых оснований, а это означает, что типовые здания в своем ветровом и сейсмическом районе можно сажать на любые основания без пересмотра армирования клавишных фундаментов и несущих конструкций зданий, см. п. 5.6.50 СП 22.13330.2016.
=================================================
- Строка 8 Необходимо всегда учитывать гидрогеологические условия
строительной площадки. Формирование уплотненного упругого ядра под опорами-
«клавишами» фундамента по АСП с уменьшением фильтрационных характеристик
грунтового основания по мере его загрузки в процессе строительства не
сопровождается аналогичным процессом в соседних с опорами-«клавишами»
областях. Напротив, соседние области превращаются в зоны с интенсивным
развитием сдвиговых деформаций, сопровождаемых объемными деформациями
разуплотнения в силу дилатантных свойств грунтов. Таким образом «включается»
механизм фильтрационной неоднородности грунтового основания,
приток подземных вод к подземной части здания/сооружения.
Ответ.
Если грунт водонасыщенный, то при сжатии обособленной части оснований вода будет покидать напрягаемую зону через специальные разрывы в вертикальных прорезях, а проникновение новой воды в толщу обособленного грунта будет блокироваться плотностью скелета уплотненного грунта, которая должна превышать значение 1.7 т/м3 .=================================================
- Строка 9 Практика проектирования грунтовых оснований базируется на допущении неравномерных осадок фундаментов зданий (сооружений) и их кренов согласно Приложению Г СП 22.13330.2016. Согласно пункту 5.6.51 СП 22.13330.2016 при проектировании зданий (сооружений), расчетная осадка которых превышает 10 см,
Необходимо предусматривать соответствующий строительный подъем. Отказ от этого требования приведет к неопределенности понятия «абсолютной отметки условного нуля» и, как следствие, невозможности разработать основные разделы проектной документации.
Ответ.
Неравномерности осадок регулируется клавишными блоками и их значения всегда будет в пределах допустимых норм, несмотря на дометровые и заметровые максимальные осадки. Для информации: все лифтовые кабинки, спускаясь с верхних этажей на нижние всегда перемещаются с допустимыми кренами. Величина строительного подъема здания определяется выше оговоренным скважинным способом.
=================================================
Технология АСП предусматривает устройство отверстий в наружных подземных несущих стенах зданий (сооружений) под гидравлические домкраты, причем на весь период строительства, и, таким образом, приводит к невозможности завершить «нулевой» цикл вплоть до возведения несущего каркаса здания, возникающую неравномерность осадок надо постоянно корректировать. Строительные работы в глубоких котлованах затрудняются необходимостью осуществления водопонижения, время функционирования которого неизбежно увеличивается от начала строительства до завершения несущего каркаса здания (сооружения). Таким образом, полномасштабное внедрение в строительную практику положений АСП по фундаментам зданий (сооружений) не представляется целесообразным. Вместе с тем возможно ограниченное применение предложенной методики для ремонтно-восстановительных работ фундаментов зданий (сооружений).
Ответ.
Отверстия под домкраты — это ниши, и они остаются не только на весь период строительства, но и на весь период эксплуатации, только в последних случаях швы и ниши, к примеру, нужно заливать монтажной пеной, как говорится для пригодности на всякий непредвиденный случай. Водопонижение – это известная технология и если оно необходимо, то ее применение обязательно.
Механика грунтов и механика фундаментов – это направления с полярно противоположными требованиями к проектированию грунтовых оснований. Механика грунтов – это то направление, которое стало темой бесчисленных кандидатских и докторских диссертаций и предела их появлению нет. Механика фундаментов или механические фундаменты не связаны с наукой. Это практическое ремесло, осуществляемое в основном на строительных площадках и в короткие сроки.
Антикреновые запредельные осадки — это надежный инструмент для максимального использования НДС оснований, который в полной мере обязывает выполнять ключевое требование п.4.4 СП 22.13330.2016. Поэтому вся ответственность за выполнения этого пункта в дальнейшем ложиться на экспертные организации, которые должны понимать, что выполнение ключевых требований к проектированию оснований – вариантное проектирование оснований и фундаментов – пока еще никто не отменял. Первый вариант по СП 22.13330.2016, а вариант второй по АСП.
Россия – это страна, которая соблюдает две традиции:
Первая, она же древняя, которую нашли в одном старом руководстве по строительному делу: «На устройство подошвы (т.е. основания) и поддела (т.е. фундамента) ни трудов, ни иждивения жалеть не должно»
Вторая, она же современная: если кто-то готов эти траты существенно снизить, то появятся другие, кому снижение не выгодно. А невыгодно тем, кто тупо верит в экономическую эффективность действующих нормативных документов и тем, кто посвятил свою научную деятельность развитию Механике грунтов.
Вот так и живем, одни патентуют изобретения в России, а другие выталкивают их для применения за рубеж:
https://dzen.ru/a/YZT85H7vJVOi4fSC ,
https://dzen.ru/a/ZEePKAVoDBX71mPp.
Если бы скорости внедрения изобретений в строительной промышленности были сравнимы со скоростями в промышленности военной, то грунтовые основания с глубокими осадками проектировались бы и применялись с начала 80-х годов прошлого века (патент № 863775), см предыдущие статьи моего канала.
Информация специально для Министерства Строительства:
Рис.16
Рис. 17
На рисунках 16 и 17 изображены заборный столб и возводимое здание, которые имеют вертикальные метровые в первом случае и заметровые осадки во втором. В чем же разница? Если существенную разницу в технологии Минстрой не найдет, то АСП «Основания и фундаменты зданий и сооружений с дометровыми и заметровыми антикреновыми осадками» должен стать отдельным документом: отредактированным, утвержденным и введенным в действие к концу 2023 года.
Дорожная карта действий:
1) выберите по интернету организацию, которая занимается инженерно-геологическими изысканиями и проектированием зданий и сооружений;
2) поручите им без вмешательств НИИОСП им. Н.М. Герсеванова довести проект АСП до стандарта, который предусмотрен при составлении нормативных документов, а в дальнейшем все должно пойти по предусмотренной технологии: одобрение, утверждение и ввод в действие.
