Рис. 1
Несмотря на то, что объекты на рис.1 имеют одну и ту же форму, между ними имеются существенные различия по площади контакта с основанием и по вертикальной устойчивости.
Рис. 2
Очевидно то, что куриное яйцо с воздушным контейнером под скорлупой, рис.2, не является обладателем длительной вертикальной устойчивости на плоской столешнице, а вертикальную длительную устойчивость яйцеобразного здания, рис. 2, обеспечивает конструкция примененного фундамента.
Рис. 3
На рис.3 изображен памятник человеку, который открыл не только Америку,
Рис. 4
но и путем разрушения воздушного контейнера придал яйцу длительную вертикальную устойчивость.
То, что сделал Х. Колумб, можно назвать способом обеспечения длительной вертикальности куриного яйца на гладкой поверхности»
(https://yandex.ru/video/preview/4297455088329600741)
Нет сомнения в том, что здание на рис 1 имеет плоскую круглую фундаментную плиту с опорой на свайное основание, конструктивное решение которых называют свайным фундаментом.
Сложилась устойчивая практика, что не только в нашей стране, но и во всем мире в проектировании и строительстве высотных и небоскребных зданий на нескальных основаниях основными фундаментами стали фундаменты свайные. Игнорирование столбчатых, ленточных и плитных фундаментов происходит потому, что здания с их применением
(https://v-pravda.ru/2016/04/30/35-j-obekt-firmy-interbioteh/),
либо со временем перестают удовлетворять требованиям нормальной эксплуатации,
(https://yandex.ru/video/preview/17889379901944969819),
либо со временем делают эту эксплуатацию не пригодной.
Рис. 5
Причиной отклонения зданий от вертикали является открытая пористость, рис. 5,
Рис. 6
которую можно рассмотреть через микроскоп, рис.6
Рис. 7
или, если бы пористые породы под современными зданиями и сооружениями стали прозрачными, то их поры, закрытые и открытые, в увеличенном виде были бы видны невооруженным глазом, примерно так, как на вертикальном разрезе толстого слоя Байкальского льда, рис. 7.
Наличие пор в нескальных грунтах не новость. Именно для борьбы с их негативным влиянием на здания и сооружения было создано специальное научное направление под названием «Механика грунтов», включающая в себя два известных раздела: линейная механика грунтов и механика грунтов нелинейная. Для сведения: нелинейная механика грунтов до сих пор не нашла практического применения, иначе, если бы она применялась, то в нагружаемых грунтовых массивах, рассчитываемых по несущей способности, пористость была бы водонепроницаемой, потому что высокие давления на основания открытые поры превращали бы в поры закрытые.
Рис. 8
Выход: нужно повышать порог давлений на основания: а именно, вместо максимально допустимого узаконенного давления 0.6 МПа применять давления, к примеру, до 2.0 МПа.
Рис. 9
А стало быть, с увеличением порога давлений на основания повысится и порог осадок оснований до метровых и заметровых значений.
Вывод: если длительная вертикализация куриного яйца на гладкой столешнице может осуществляться за счет разрушения воздушного резервуара, то и вертикализация зданий и сооружений на глинистых грунтах тоже может осуществляться за счет разрушения (сплющивания) свободных пор.
Рис.10
Тогда бы пористость подфундаментных глинистых грунтов с разрушенными свободными порами была бы значительно ближе к пористости глиняного кирпича, обладающего более компактной укладкой минеральных частиц, рис. 10.
В геотехнике, несущая способность - это способность грунта выдерживать нагрузки, прилагаемые к земле. Несущая способность грунта - это максимальное среднее контактное давление между фундаментом и грунтом, которое не должно приводить к сдвиговому разрушению грунта. Большое влияние на несущую способность грунта оказывает его влажность. Чем влажней грунт, тем меньше его несущая способность. Но если в подфундаментных грунтах будут находиться только закрытые поры, то грунтовые основания будут эксплуатироваться без дополнительного увлажнения.
Известно, что рекорды по максимальному использованию несущей способности грунтов, принадлежат аутригерам автотехники.
Рис. 11
Однако давление 26.00 кг/см2, рис. 11, – это не предел, так как «По существующим европейским нормам (https://texno-resurs.ru/autrigery-opory-avtovyshek/) максимальное давление на грунт не должно быть свыше 4,0 МПа (40.0 кг/см2), и эта норма вполне реальна при правильном использовании имеющихся опорных устройств».
Глядя на эти высокие значения, мы вправе установить единый порог давлений на грунтовые основания с двойным запасом, например, 20.00 кг/см2, что будет вполне достаточным для того, чтобы отказаться от применения свай даже при строительстве небоскребных зданий.
Рис. 12
Логика подсказывает, что даже при давлении до 20.0 кг/см2, осадки основания могут иметь дометровые и заметровые значения. Но если они будут равномерными под всеми несущими конструкциями подвала или только под наружными стенами подвала, то такие осадки будут восприниматься с сохранением нулевого крена.
Рис.13
На рис. 13 изображена известная конструкция столбчатого фундамента, но она теперь предназначена для применения с антикреновой функцией.
Рис. 14
Столбчатые фундаменты могут быть сборными и монолитными. Если их установить в конструкцию ленточного или плитного фундамента под наружными стенами подвала, рис.14, то, получим два антикреновых фундамента. Столбчатые фундаменты должны устанавливаться симметрично по отношению к центрам тяжести наружных стен подвала (для обнуления текущих кренов), но и по желанию под стенами внутренними,
Рис 15
и даже под колоннами, рис. 15, при условии, что высота сечений колон должна быть не менее 1.5 м. (для обнуления текущих разностей осадок под всеми несущими конструкциями подвалов). Столбчатые фундаменты могут устанавливаться как с разрывом, так и вплотную. Над каждым столбом, должен предусматриваться домкратный проем, или при толстых стенах домкратная ниша. Вертикальные перемещения столбчатых фундаментов от распорных усилий домкратов должны осуществлять с обнуленным трением (боковые грани столбов должны иметь пирамидальные наклоны). Максимальные домкратные вертикальные перемещения столбчатых фундаментов должны обнулять разности осадок с тем фундаментом, который стал лидером в вертикальном перемещении.
Рис.16
Отметка подошвы толстых фундаментных плит, рис. 16, должна быть выше подошвы столбчатых фундаментов на величину высоты бетонной подготовки.
Рис 17
Схему антикренового ленточно-столбчатого фундамента, см. на рис. 17.
Рис. 18
Схему антикренового плитно-столбчатого фундамента, см. на рис. 18. Функция столбчатых фундаментов на рис 17 и 18 – это увеличение давлений лентами и плитами фундаментов на грунтовые основания со сторон противоположных текущим кренам зданий.
Рис.19
На рис. 19 представлена посадка здания на сплошное линейно деформируемое основание с максимальной осадкой 20.0 см. Если площадь подошвы фундамента обозначить символом F, а объем уменьшения пор – V, то формула аннулированного объема пор примет следующий вид: V= FSu
Рис. 20
На рис. 20 представлена посадка здания на сплошное нелинейно деформируемое основание с максимальной осадкой больше предельной Su в n1 раз, тогда и объем аннулированных пор будет увеличен тоже в n1 раз (V= F n1Su).
Рис. 21
На рис. 21 представлена посадка здания на обособленное нелинейно деформируемое основание с максимальной осадкой в n2 больше предельной Su. тогда объем аннулированных пор увеличится тоже в n2 раза (V= Fn2Su). чем больше аннулированных пор, тем меньше открытых пор в остатке.
Рис.22
В России нет ни одного случая, чтобы проектировщик хотя бы один раз запроектировал грунтовое основание с применением участка 2, тем более с применением участка 3 (рис. 22). Это упущение должно быть исправлено проектированием грунтовых оснований с применением требований Альтернативного Свода Правил под названием АСП «Основания и фундаменты зданий и сооружений с дометровыми и заметровыми антикреновыми нелинейными осадками» проект которого с техническими, технологическими и расчетными решениями для него можно посмотреть переходом по ссылке
https://dzen.ru/id/5e15a675ec575b00b10efbee.
Проектировщики! Думайте сами, решайте сами, нужно ли Вам и в дальнейшем продолжать разрабатывать проекты высоких зданий с игнорированием требований 2-й строки п. 4.4 СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»?
Застройщики! Думайте сами, решайте сами: нужно ли Вам за счет ошибок проектировщиков удорожать собственное строительство применениями свай?
Эксперты строительных проектов! Думайте сами, решайте сами: нужно ли Вам брать на себя ответственность за ошибки проектировщиков, когда выдаете разрешение на строительство тем проектам, в которых не выполняются требования по максимальному использованию прочностных и деформационных характеристик подфундаментных грунтов?
Если бы инженеры-эксперты в проекте башни Лахта Центр потребовали выполнения всех требований п. 4.4 СП 22.13330.2016 с результатами затрат по 2-м вариантам,
Рис. 23
то «Газпром», несомненно, выбрал 2-й вариант, в котором отсутствуют траты на применения свай и системы геомониторинга.
И последнее. Пока Минстрой России не узаконит применение ленточно-столбчатых и плитно-столбчатых антикреновых фундаментов на сплошных и обособленных основаниях,
мы будем вынуждено тратить деньги как увеличение жесткости оснований сваями,
так и на повышение эксплуатационной надежности (ПЭН) зданий, см. по ссылкам
https://bloknot-volgodonsk.ru/news/38-let-nazad-rukovodstvo-sssr-sobralos-chtoby-prid,
https://v-pravda.ru/2018/05/19/pen-eto-po-volgodonski/.
Хочу заверить, если бы в Волгодонске жилые здания, поврежденные трещинами и наклонами, стали испускать ночной свет, то город мог бы существовать без уличного освещения.
Так как идея глубокоосадочного фундаментостроения за 23 года не нашла поддержки ни в НИИОСПе им. Н.М. Герсеванова, ни Минстрое Р.Ф., то АСП может распространяться в России только в качестве внутренних документов проектных организаций. Всех заинтересованных приглашаю к сотрудничеству. Заключаем договор и экономьте на сваях.
26.06.24 г.
