автореферат диссертации по строительству, 05.23.01, диссертация на тему:Разработка новых конструктивных решений и опыт экспериментального малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях

На правах рукописи

Сиделев Владимир Алексеевич

РАЗРАБОТКА НОВЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИИ И ОПЫТ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МАЛОЭТАЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА В СЛОЖНЫХ ГРУНТОВЫХ УСЛОВИЯХ

05.23.01 — Строительные конструкции, здания и сооружения

05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Красноярск 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования

«Красноярская государственная архитектурно-строительная академия»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор,

засл. деятель науки и техники РФ Абовскнй Наум Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

академик РААСН, засл. деятель науки и техники РФ Соломин Виталий Иванович

доктор технических наук, профессор, Мктасов Валерий Михайлович

Ведущая организация: ОАО ТГИ «Краен оярекГражданпроект»

(г. Красноярск)

Защита состоится 19 декабря 2006 г. в 16-30 часов на заседании диссертационного совета Д 212.096.01 при Красноярской государственной архитектурно-строительной академии по адресу:

660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82, КрасГАСА, ауд. К-120 Тел. (8-3912) 44-58-56; факс (8-3912) 44-45-60; e-mail njs@kpasa.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярской государственной архитектурно-строительной академии.

Автореферат разослан /S ноября 2006 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета ,■

кандидат технических наук, профессор В.Н. Шапошников

/¿//ое-г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ЦЕЛИ РАБОТЫ

Актуальность темы. Возможность эффективного строительства зданий и сооружений в сложных грунтовых условиях является актуальной проблемой, востребованной современными потребностями, но сопряженной с многими трудностям.

Существующие традиционные методы строительства трудоемки и затратны и не всегда обеспечивают надежность эксплуатации. Они базируются, как правило, не на использовании (хотя и небольших) естественных несущих свойств слабых грунтов, а на пренебрежении ими и создании искусственных условий путем упрочнения грунтов на большую глубину или применении свайных оснований. При этом часто нарушается естественно сложившаяся экологическая ситуация, в том числе гидрогеологический и тегт о в лажност-ный режим грунтов н возникают трудно предсказуемые нежелательные последствия. В раде случаев нормативными положениями ограничивается и не рекомендуется использование подобных земельных участков. Имеющийся опыт применения тонких плитных фундаментов нуждается в предварительных глубоких уплотнениях слабых грунтов все же недостаточно эффективен и не везде применим.

Перспективным и экономичным является применение пространственных фундаментных платформ (ПФП), которые обладают повышенной жесткостью при малом (облегченном) весе, оказывают небольшое давление на основание благодаря пространственному перераспределению нагрузки, обладают малой чувствительностью к неравномерным осадкам и просадкам основания. Но подобные фундаментные платформы не разработаны и не получили применения для малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях. Эти обстоятельства определяют тему и цели данной диссертации.

Цель работы. Поиск и разработка новых конструктивных решений и их проверка путем экспериментального строительства малоэтажных и большепролетных объектов в сложных грунтовых условиях.

Для достижения данной цели требуется решение следующих задач:

4 сформулировать основные положения (принципы) для инновационных решений поставленной проблемы на основе анализа современного состояния ее развития и новых предложений;

♦ на основе активного формообразования разработать новые эффективные типы пространственных фундаментных платформ повышенной жесткости в монолитном, сборном и сборно-монолитном вариантах для малоэтажных зданий; предусмотреть системную увязку верхнего и нижнего строения с целью совмещения функций и преодоления влияния негативных факторов внешней среды (в том числе снижения теплопотерь и др.);

4 осуществить экспериментальное строительство нескольких объектов в сложных грунтовых условиях и проанализировать полученные результаты;

♦ обобщить опыт экспериментального строительства и разработать соответствующие научно-технические рекомендации для проектирования.

Научная новизна: сформулированы и реализованы нетрадиционные принципы малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях, на основе которых разработаны новые запатентованные конструктивные решения ПФП в монолитном, сборном и сборно-мо но ли гном вариантах. Осуществленное экспериментальное строительство нескольких объектов в сложных грунтовых условиях и инструментальные наблюдения подтвердили эффективность и экологичность их применения.

Практическая значимость: Расширена область эффективного малоэтажного строительства, в том числе и на «неудобных» участках, где раньше трудно или совсем нельзя было строить. Доказана иа ряде осуществленных объектах целесообразность и экономичность строительства без применения тяжелой техники с сохранением естественных свойств среды (экологичность). Опыт использования ПФП обобщен в разработанных «Рекомендациях» для проектирования.

Результаты диссертационной работы использованы: в реальном проектировании при создании каталога типовых проектов малоэтажного жилья в Красноярском крае и экспериментальном строительстве четырех объектов.

Достоверность и надежность результатов получили подтверждение на расчетно-конструкторском уровне на основе вариантного компьютерного моделирования ПФП как пространственной континуальной системы в соответствии с предложенными принципами при различных условиях на-гружения, а в заключительной стадии — при экспериментальном строительстве в сложных грунтовых условиях с проведением инструментального и визуального наблюдения (включая период экстремальных паводковых ситуаций) и сопоставления с расчетными данными.

Апробация работы. Основные результаты диссертационное работы докладывались н обсуждались на Всероссийской научно-практической конференции «Сибири- новые технологии в архитектуре, строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве» (Красноярск, 2005), 24-ой региональной научно-технической конференции «Проблемы строительства и архитектуры (Красноярск, КрасГАСА, 2006), а также демонстрировались на выставке строительных достижений (Красноярск, 2005).

Публикации. Основные материалы диссертации отражены в двух патентах и пяти статьях в научных изданиях.

Личный вклад автора — активное творческое участие на всех этапах научных, изобретательских и конструктивных разработок и в осуществлении экспериментального строительства, а также в обобщении результатов в рекомендациях для проектирования. Автору принадлежит основная идея и инициатива создания ПФП для малоэтажного строительства, включая совмещение функций, здания замкнутого типа, сборный и монолитный варианты ПФП, а также патентование новых конструктивных решений..

Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы (74 наименования) и приложений общим объемом 170 страниц , включая 51 рисунок, 18 фотографий, 4таблицМ и приложения на 30 страницах.

4

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, указаны научная новизна, степень апробации, практическая значимость и выносимые на защиту положения, представлены данные о ее практическом внедрении.

В первой главе освещено состояние вопроса и дано обоснование поставленной проблеме. Большой вклад в разработку плитных железобетонных-фундаментов внесли такие крупные ученые и инженеры: Н.М. Герсеванов, О Л. Шехтер, М.И. Горбунов-Посадов, В.А. Ильичев, Н.В, Никитин, Г.А. Маликова, В.И. Соломин, В.М. Бондаренко, В.М. Митасов, С.Г. Безволев, В.Е. Сеськов, В.П. Лях, Т.П. Бич, ученые НИИОСП и др.

Отмечено, что решению актуальной проблемы малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях в литературе и нормативных материалах уделено значительно меньше внимания по сравнению с обычными условиями. В то же время сложные грунтовые условия, в том числе слабые посадочные насыпные грунты, бросовые участки и т.п., занимают значительные площади и их эффективное использование (в городах, поселках и др.) весьма актуально, если учесть при этом возрастающие цены на землю. К примеру, укажем на бывшее место многолетнее городской свалки, оказавшиеся сейчас в черте разросшегося города Красноярска, слабые пуч инистые грунты в северной части города, низменные участки у реки и др.

Приведенный обзор литературы показывает, что традиционные подходы к освоению подобных участков для строительства (сваи, уплотнение грунта и др.) в ряде случаев малоэффективны и многозатратны. Особенно ясно это прослеживается для малоэтажных зданий, большепролетных сооружений и других объектов:

• Традиционные методы (сваи, уплотнения грунтов и др.) основаны на принципе создания искусственного укрепления грунта путем преодоления его слабых свойств и не ориентированы на сохранение и использование естественных свойств слабых, пучинистых, просадочных и других грунтов. Пренебрежение таким резервом несущих свойств грунтов умаляет эффективность используемых решений. Необходим поиск новых подходов.

• Часто используемые раздельные подходы к проектированию фундаментов и к верхнему надфундаментному строению нарушают системный подход создания здания и фундамента как цельной взаимосвязанной системы. Стремление запроектировать наиболее экономично фундамент без оценки всей системы («здание - фундамент — основание») приводит к неэффективным результатам. Творческое решение проблемы не является простой суммой составляющих ее отдельных плохо связанных между собой частей. Необходимо рассматривать «здание-фундамент-основани» как единую цельную замкнутую систему. Для слабых грунтов этот принцип имеет важнейшее значение.

• Имеющиеся примеры возведения плитных фундаментов в виде сплошных тонких плит толщиной 35-40 см на слабых грунтах сопровождаются предварительным уплотнением грунтов на большую глубину, так как

изгибная жесткость таких плит явно мала. Целесообразно путем пространственного формообразования значительно повысить жесткость таких плитных фундаментов и найти рациональное соотношение их жесткости по отношению к упругим свойствам основания.

• Имеющиеся решения фундаментов, как правило, не затрагивают и не решают задачу снижения теплопотерь через фундамент-основание, хотя потери эти весьма значительны.

• Опыт малоэтажного строительства на слабых грунтах не получил должного обобщения и развития на основе возможных новых подходов, преодолевающих выявленные недостатки.

• Необходимы новые разработки фундаментов для малоэтажных зданий в сложных грунтовых условиях. То, что годится для многоэтажных зданий неэффективно для малоэтажных.

• Необходимо также экспериментальное строительство, основанное на предложенных в работе инновациях, а также разработка соответствующих научно-технических рекомендаций.

Вторая глава содержит основные положения (принципы) разработки конструктивных решений для строительства зданий и сооружений в сложных грунтовых условиях, предложены во второй главе, которые в совокупности способствуют достижению поставленной цели диссертации:

1. Принцип системности. Верхнее и нижнее строения здания (сооружения) рассматриваются как единая цельная (замкнутая) система, взаимосвязанная между собой и внешней средой, в том числе с основанием. Замкнутость системы состоит в том, что фундаментное и надфундаментное строение связаны между собой прямой и обратной связями, т.е. помогают друг другу в работе, оказывая на основание небольшое давление.

2. Принцип сохранения внешней среды (в том числе основания) в естественном состоянии. Этот принцип успешно сочетается с традиционными принципами устранения возможных причин, нарушающих естественное состояние грунта (например, водозащитные мероприятия для просадочных и пучинистых грунтов или теплозащитными мероприятиями для вечномерзлых грунтов). С другой стороны этот принцип альтернативен традиционным подходом принятия решений: либо пренебрежение несущими свойствами слабых грунтов, либо стремлением использовать их предельно допустимые несущие способности, что Как крайности не способствует сохранению естественного состояния грунтов и внешней среды.

3. Принцип рационального формообразования таких конструкций, которые малочувствительны к негативным воздействиям внешней среды (основания). При этом преодолевается фактически имеющаяся неопределенность и недостаточность информации инженерно-геологических изысканий для строительства из-за изменчивости расположения неоднородных грунтов и обычно малого числа проб грунтов при изысканиях, а так же возможные негативные ситуации при эксплуатации.

4. Принцип совмещения в ПФП конструктивных, функциональных и технологических свойств, включающих, например, ограждение, теплозащиту, несущий пол, размещение оборудования, коммуникаций н т.п.

б

Следует указать, что сформулированные принципы должны использоваться не раздельно, а в совокупности, системно, т.е. формообразование конструкции, малочувствительной к негативным воздействиям внешней среды (слабых и др. грунтов)* должно осуществляться системно для верхнего и фундаментного строения как для цельной замкнутой системы со стремлением максимально сохранить естественное состояние внешней среды (слабого основания).

Для реализации этих принципов целесообразно использовать следующие возможности конструктивных решений: пространствен! юсть; многое вяз-ность; замкнутость; сплошность пространственной платформы при ее малом Весе, но повышенной жесткости, оказывающей малое давление на основание н препятствующей теплопотёрям здания через основание.

Принципы системности, рациональности формообразования, совмещения функций и сохранения внешней среды получили реализацию в осуществленных проектах н в экспериментальном строительстве в сложных грунтовых условиях.

Эффективным примером конструктивного осуществления такого подхода служит запатентованные в соавторстве ПФП.

Пространственные фундаментные платформы

. Разработке новых конструктивных решений ПФП на основе сформулированных в главе 2 принципах посвящена глава 3. Прежде всего, описывается традиционный плитный фундамент и проводится сравнения с предложении-, ми фундаментными платформами.

Пространственная фундаментная платформа состоит из железнобетон-ных плит верхнего и нижнего поясов (рис.1). Нижняя плита ребрами вверх устанавливается на горизонтально выровненной поверхности грунта после снятия растительного слоя без уплотнения грунта с сохранением естественных свойств грунта. В сталежелезобетонном варианте плиты верхнего и нижнего поясов соединены между собой пространственным металлическим шпреигелем через закладные детали на болтах. В железобетонном варианте на плиты нижнего пояса устанавливаются железобетонные балки (фермы), которые соединяются с ними при помощи шпонок. Шпоночные соединения замоколичйваются. На балки (фермы) устанавливаются плиты верхнего пояса ребрами вниз и соединяются с ними при помощи шпонок. Плиты соединяются между собой путем сварки закладных деталей и замоноличивания швов. Осуществляются антикоррозионные и водозащитные мероприятия.

Платформа глобально изгибается в двух направлениях. При этом верхний н нижний пояса платформы шесте со связующими их балками (фермами) образуют в поперечных сечениях многосвязанные, как бы многодвутавровые профили, в которых пояса в основном работают на сжатие-растяжение и местный изгиб полок от нагрузки между балками (фермами). Балки (фермы) являются связями, воспринимающими сдвиговые усилия между поясами, и за счет сжатия передают поперечную нагрузку с плит верхнего пояса на нижний пояс и на упругое основание. Работа конструкции платформы существенно определяется эпюрой отпора грунта. Компьютерное моделирование (расчеты) доказывают, что фундаментная пространственная платформа и

замкнутые здания обеслечивакгг распределение передачи нагрузки практически по всей площади фундамента и позволяют выдерживать значительные по площади просадки грунта. Очевидно, если отпор грунта известен, то полностью известна поперечная внешняя нагрузки на фундаментную платформу (т.е. задача становится внешне статически определимой).

Размеры площади опирания пространственной фундаментной платформы могут выбираться несколько большими, чем размеры площади опирания надфундаментного строения. Возможны (но не обязательно) конструкции пространственной платформы с ленточными, свайными и другими фундаментами, которые могут устраиваться в отдельных локальных зонах.

В сейсмических районах для устройства скользящего слоя между платформой и основанием можно использовать материалы с низким значением коэффициента трения скольжения по основанию для уменьшения трение между фундаментной платформой и основанием. Например, два слоя пленки с прослойкой молотого графита или инертной пыли; смесь полиизобутилеиа, сажи и графита, слой сухого песка и др.

Монолитный вариант ПФП для сложных грунтовых условий

Разработанная запатентованная в соавторстве (патент № 45410) монолитная пространственная фундаментная платформа может использоваться для малоэтажных, большепролетных зданий, для фундаментов под резервуары и другие технические сооружения, а также для строительства вахтовых поселков в осваиваемых территориях, для инженерного обеспечения подтапливаемых территорий и др.

Для этих условий, часто стесненных, когда требования сохранения экологии весьма высоки и практически нельзя использовать тяжелую технику, в диссертации разработан новый эффективный монолитный вариант ПФП, под малоэтажные здания, в том числе большепролетные (рис.1, в). Высота пространственной платформы здесь невелика (около 50-70 см). Пазухи между балками засыпаны твердым утеплителем (шлаком, керамзитом), с целью повышения теплозащитных свойств фундамента и удобства бетонирования верхнего пояса платформы (без опалубки), служащего полом нижнего этажа. Фундамент может устраиваться на поверхности, без заглубления. Привлекательна надежность и экономичность такого фундамента в особых грунтовых условиях и сейсмичности. Конструкция данного монолитного фундамент^ успешно применена иа строительстве ряда объейов (см. главу 4).

Рис. 1. Пространственные фундаментные платформы для строительства на слабых и вечномерзлых грунт»*: а) сборная железобетонная платформа (патент №38789);

б) сборная железобетонная фундаментам платформа (патент №2206665);

в) монолитна« фундаментам платформа (патент №454410)

Сборный » сборно-монолктный варианты ПФП под малоэтажные здания для строительства в особых грунтовых условиях

Нагрузки от малоэтажных зданий значительно меньше, чем от многоэтажных зданий и конструктивные решения таких сборных фундаментных платформ могут быть улучшены: уменьшено количество конструктивных элементов (два вместо трех), повышена эффективность при изготовлении и монтаже.

В диссертации разработаны новые типы пространственных железобетонных фундаментных платформ под малоэтажные здания для строительства в особых; грунтовых условиях и сейсмичности в сборном и сборно-монолитном вариантах (ПФП), которые состоят из объединенных между собой с помощью балок верхних и нижних плит. Нижняя плита установлена без заглубления на наружной поверхности грунта со скользящим слоем. В сборном варианте (рис.2, а) соединительные балки в виде перекрестной системы ребер монолитно присоединены к нижней плите и имеют шпоночные выступы с выпусками арматуры, а в верхней плите предусмотрены соответствующие отверстия, в которые эти шпоночные выступы входят. Пространство между ребрами заполняется утеплителем, закладные детали между отдельными сборными плитами свариваются, шпоночные соединения и швы между плитами замоноличиваются. В монолитном варианте (рис.2, б) на забетонированную на выровненном основании плиту, имеющую выпуски арматуры для ребер, установлены сформованные блоки утеплителя, защищенные от попадания влаги внутрь блоков, боковые грани которых служат опалубкой для бетонирования ребер. Верхняя поверхность этих блоков является опалубкой для установки арматуры верхней плиты и последующего бетонирования ребер и верхней плиты, т.е. практически обходятся без опалубки.

Рис. 2. Варианты ПФП для малоэтажного строительства: а) сборный; б) монолитный Патент № 55388

Сравнение традиционных плитных фундаментов с предложенными ПФП (таблЛ) • Используемые традиционные тонкие сплошные железобетонные плиты толщиной 35-4Осм имеют относительно небольшую изгибную жесткость и поэтому в значительной мере чувствительны к неравномерным осадкам (деформациям) основания. Поэтому их применение требует глубокого предварительного уплотнения слабых грунтов. Пространственные фундаментные

платформы при том же расходе бетона обладают повышенной изгнбной жесткостью (в 50-70 раз). Это делает фундаментные платформы значительно менее чувствительными к локальным неоднородностям грунта н неравномерным осадкам. Фундаментные платформы обладают большой распределительной способностью передачи нагрузки на слабые основания и в значительно меньшей мере зависят от неточностей экспериментально определяемых характеристик грунтов, которые особенно велики для слабых грунтов. В ряде случаев можно отказаться от подробных геологических и физико-механических испытаний грунтов. Не требуется предварительное упрочнение оснований, а также комбинирование фундаментных плит с традиционными фундаментами в виде стаканов и лент;

• Благодаря большой распределительной способности и жесткости фундаментных'платформ их можно располагать на поверхности грунта, сняв растительный слой, т.е. существенно снизить объем земляных работ и проводить строительство практически в любое время года. Сохраняются естественные свойства грунта. При устройстве ПФП, выступающих по периметру за пределы здания, можно использовать их теплозащитные свойства для снижения теплопотерь здания через фундамент и сохранить основание от промерзания, что особенно важно для пучинистых фунтов;

• Межфундаментное пространство в фундаментных платформах образует вентилируемое подполье и позволяет использовать ПФП на вечномерзлых грунтах, сохраняя их несущие свойства, а также размещать в этом пространстве технологическое оборудование и коммуникации, в случаях достаточной высоты ПФП.

Сопоставительная схема

_■_Таблица 1

Традиционное решение Плита на уплотненном грунте Предлагаемое решение ПФП на естественном грунте

у^ринп' Ь кчкиаемА у с<1с»<м><Л>. у V. 1: грулт';! «тклйгкио«) / " ' . ■ ■ С

Жесткость плиты на порядке <10-50 раз) меньше, чем у ПФП Жесткость ПФП на порядке (10-50 раз) больше, чем сплошной плиты

Уплотнение грунта и отсутствие скользящего слоя повышает сейсмические воздействия на верхнее строение Горизонтальные сейсмические воздействия уменьшаются благодаря скользящему слою между ПФП и основанием

Повышен объем работ на стройплощадке ! Значительно снижена трудоемкость работ на стройплощадке

Различные функции изолированы Совмещены функции теплозащиты и устройства попа и водозащиты на подтопляемых участках

Вывод: ПФП могут применяться на слабых грунтах без их предварительного глубокого уплотненна.

В случаев небольшой высоты ПФП (30-4Осм, что имеет место для малоэтажного строительства) целесообразно заполнять межфундаментное пространство утеплителем, снижая тешгопотери здания (см. рис. 1, в), (патент №45410):

В этом варианте опалубка нужна только для бетонирование ребер (см. гл. 4), а для устройства всей ПФП не требуется тяжелая техника.

• Устройство скользящего слоя между ПФП и основанием существенной снижает горизонтальные сейсмические воздействия на поверхностную ^неза-глубленную) фундаментную платформу и соответственно на надфундаметное строение. При строительстве зданий замкнутого типа (коробчатого), в которых ПФП служит замыкающей частью многосвязной системы, особенно повышается живучесть зданий при сейсмических и других негативных воздействиях и их сочетаниях (рис.3).

а) б)

Рис.3. Примеры замкнутых ыногосвязных зданий, включающий пространственную

фундаментную платформу на скользящем ело«: а) сталежелеэобетонный вариант;

6) железобетонный вариант

Выводы из главы 3

1. Проблема фундаментостроения в условиях слабых, просадочных и во-донасыщенных грунтов в сейсмических районах, сложности, которой кроются как в неясности самих физических моделей, так и неопределенности действующих закономерностей, получила новое решение в виде запантетованных ПФП и зданий замкнутого типа, малочувствительных к данным негативным воздействиям.

2. Применительно к малоэтажному строительству в диссертации разработаны ПФП в монолитном, сборно-монолитном и сборном вариантах, отличающиеся (от сплошных плитных фундаментов) индустриальностью, повышенной пространственной жесткостью при малом собственном весе, а также теплоизоляционными свойствами. Теплоизоляция ПФП снижает теплопотери здания на 15-20%.

3. Использование утеплителя при устройстве ПФП органично связано с упрощением производства работ, которое выражается в практически полном или частичном отказе от опалубки для монолитного н сборно-монолитного вариантов ПФП.

4. Достоинства ПФП характеризуются следующим образом:

* обладают большой пространственной жесткостью при небольшом собственном весе; * мало чувствительны к неравномерным осадкам и просадкам грунтов; • оказывают малое давление на основание; • используют несущую способность слабых грунтов; • сохраняют свойства вечномерзлых грунтов;

• уменьшают теплопотери здания через ПФП; • выполняют несущие свойства пола первого этажа здания; • эффективны для строительства в сейсмических районах на слабых грунтах; • ПФП могут конструктивно совмещаться с подвальными этажами; * ПФП — оказывают демпфирующее влияние на здание от вибраций грунтов основания, вызванных техногенными или природными причинами; • ПФП придает архитектурную выразительность зданий как постамент, возвышающий здание; • ПФП — экологически совместимые конструкции.

Таким образом, в разработанных новых конструкциях ПФП успешно реализованы сформулированные в главе 2 принципы системности, рационального формообразования, совмещения функциональных, конструктивных и технологических свойств и сохранения внешней среды (экологичности).

В четвертой главе описан опыт экспериментального малоэтажного строительства с применением ПФП в сложных грунтовых условиях 1. Административно-бытовой корпус (А Б К) и склад строительной техники на бывшей многолетней свалке в нынешней черте города Грунтовые условия: инженерно-геологические условия площадки относятся ко П категории сложности. Площадка расположена в пределах пойменной и надпойменной террас р. Кача (рис. 4,5).

Современный рельеф образован в результате хозяйственной деятельности человека. По все площадки когда-то производилась произвольная отсылка грунта, шлака, почвы и гальки. Мощность слоя насыпных грунтов достигает 5,0 метра. Ниже находятся про садочные суглинки - мощностью до I метра. Все насыпные грунты содержат крупные обломки железобетонных конструкций и металлических конструкций.

Вскрыты безнапорные подземные воды на глубине 5,5-7,9 м, которые связаны с поверхностью водой р. Кача, имеющей переменный уровень.

Существующие строительные нормативы, как правило, не предусматривают условия и требования к строительству на подобных участках, отличающихся неоднородностью и неопределенностью физико-механических свойств грунтов. Однако низкая стоимость земли, а также близость к коммуникациям сделали эту «неудобную» территорию привлекательной для освоения строительством. 'Проведение инженерно-геологических изысканий также практически не укладывались в традиционные схемы и подходы. Выбор эффективного типа фундаментов был затруднен тем, что рытье котлована и производство земляных работ нежелательны. Возможность забивки свай проблематична (что подтвердили свайные работы на соседних участках). Рядом стоящее кирпичное одноэтажное строение на обычном фундаменте развалилось.

Была проведена планировка территории и осуществлены водоотводящие и охранные работы. Сделана бетонная подготовка (стяжка) верхнего рыхлого слоя грунт (без чего нельзя было ходить по участку).

Было принято решение об устройстве наземного незаглубленного фундамента в виде сплошной выступающей за габариты здания пространственной железобетонной платформы достаточно легкой, но обладающей боль-

шой нзгибной пространственной жесткостью в виде верхней и нижней плит, скрепленных ребрами. Межфундаментное пространство между ребрами заполнялось утеплением (шлаком), что обеспечивало снижение теплопотерь через фундамент. Также было исключено излишнее промораживание фунта (т.к. котлован не открывался) в процессе производство работ. Давление на основании невелико из-за большой фундаментной площади. Было сохранено многолетне сложившееся состояние грунта, также не был нарушен сложившийся гидрогеологический подземный режим.

Рис.4. Фундамент административно-бытового Рнс. 5 Здание АБК па ул. Маерчака, й5

корпуса производственной базы rio ул. Маерчака, 65

Заметим, что положить в качестве фундамента одну толстую плиту сплошного сечения было нельзя и не выгодно не только из-за перерасхода железобетона (добиться требуемой большой жесткости плиты для слабого основания), но и потому, что такая плита будет весьма тяжелой (в 4-5 раз тяжелее применения пространственной платформы) и может превышать несущие способности слабого основания.

АБК представляет собой трехэтажное здание размерам 12x12 м с монолитными колоннами и перекрытиями. Ограждающие конструкции — многослойные кирпичные стены. Сетка колонн бхб, по средней оси первого этажа расположена диафрагма жесткости с двумя проемами (рис. 6,7).

ПФП общей высотой около 900мм скомпонован следующим образом: • нижняя и верхние плиты толщиной 150мм; • внутренние ребра высотой 60см и толщиной 100мм расположены в одном направлении, перпендикулярно в одном направлении, перпендикулярном диафрагме жесткости здания; • в местах опиравия колонн выполнены армированные набетонки; • предусмотрены контурные ребра толщиной 100-150 мм.

Материал фундамента - бетон В 20, F 200 W 6. Армирование периодической арматурой класса АШ.

Внутренняя полость фундамента заполнена утеплителем (шлаком). Жесткость фундамента и здания обеспечивается ребрами в обоих направлениях, диафрагма здания и жесткой заделкой колонн в фундаментной платформе. Армирование нижней и верхней плит — двойное в ортогональных направлениях соответствующих разбнвочным осям. Крайние ребра армированы двумя каркасами. Ребра жестко соединены между собой с помощью гнутых анкерных стержней.

2. Склад строительной техники представляет собой одноэтажное здание размером 51x12 м (рис. 4), с несущими стенами из бетонных блоков, перекрытыми решетчатыми балками (по серии 1,462 — вып. 1) с ребрами плитами перекрытая (серии 1,465-7 вып. 1,41). Стены имеют пилятстры с шагом 12 метров, шаг стропильных конструкции бм. Высота до низа несущих конструкций 6 м. Здание оборудовано подвесной кран-балкой грузоподъемностью 5 т.

ПФП склада строительной техники и ее армирование полностью аналогична описанной выше ПФП для АБК.

Жесткость здания обеспечивается продольными и поперечными ребрами фундамента и совместной работой нижнего пояса стен на участках по крайним осям с ПФП.

Сравнение устройств ПФП с возможными ленточными фундаментами из сборного железобетона показано снижение расхода бетона в 1,4 раза и экономию стоимости в 1,45 раза. Весьма существенный вклад в эффективность строительства вносят такие неучтенные факторы как совмещение ПФП с конструкцией пола, снижение эксплуатационных затрат за счет уменьшения теплопогерь через ПФП, а также повышение общей надежности ПФП и зданий, которые трудно поддаются расчету.

Построенные здания успешно эксплуатируются уже более двух лет.

гг

п

Рис. 6. Монолитный Фундамент склада строительного оборудовании базы

Рис. 7. Здание склада строительного оборудования по ул. Маерчаха, 65

3. Проектирование и строительство ПФП для трансформаторной подстанции в пределах пойменной террасы р. Кача

Трансформаторная подстанция ТП-10/04 кв., типа УК-42-1000 разработана РПИ Красноярсктражданопроектом шифр 9145-032), Здание одноэтажное с кирпичными стенами ограждения и с железобетонными перекрытиями' и свайными фундаментами. В полах подстанции имеются заглубленные каналы и проемы для размещения оборудования подстанций, кабелей н аварийного слива трансформаторного масла.

Природный рельеф изменен в связи с хозяйственной деятельности человека (снос существующих строений, утилизация отходов и т.п.). Мощность техногенных отложений песок, гравий, твердый бытовой и строительный мусор. Далее площадка сложена глинистыми грунтами мягкотекучепластичной консистенции.

Водоносный горизонт подземных вод природно-техногенного происхождения на глубине 2,2-4,2 м. возможная амплитуда колебаний подземных вод может изменяться от 158см до 28Scm. В период снеготаяния возможно подтопление. Нормативная глубина сезонного промерзания 2,5-Зм. Грунты пу-чинистые.

Для эксплуатации подстанции требовалось обеспечить соответствующие надежные технические условия (защиту от проникновения воды и преодолеть слабость основания, а также создать технологические каналы для оборудования).

Один из возможных вариантов решения состоял в использовании высоких свай-колонн, поднимающих высокий уровень с ростверком и днищем с устройством в нем специальных достаточно высоких каналов для прокладки электрокабельных подводящих сетей к трансформатору. Строительство достаточно простого традиционного объекта весьма бы усложнилось.

Было принято решение о применении пространственной наземной платформы с закрытыми бортами (рис. 8, 9), надежно защищающими образованное «корыто» от затопления. Пространство между ребрами внутри платформы использовать для технологических нужд, т.е. несущие и защитные свойства платфбрмы совмещены с технологическими.

ПФП скомпонован следующим образом:

• нижняя и верхняя плиты толщиной 150 мм; • контурные ребра Шириной 200 мм (для обеспечения необходимой площади опирання кирпичных стен); • внутренние ребра шириной 120 мм с неравномерным шагом, учитывающим технологические особенности монтажного оборудования.

Армирование элементов д войное. Бетон фундамента В 20, F 200, W б, D 2400.

Получена достаточно простая, надежная и эффективна конструкция, которая уже выдержала испытания в течение весеннего и осеннего паводков.

Рис. 8. Фундамент трансформаторное подстанции по ул. Железнодорожников, 22а

Рис, 9, Здание "Ш по ул. Железнодорожников, 22а

Гараж-стоянка размерами 48x20м (рис. 10, 11) построен в условиях аналогичных для трансформаторной подстанции. Гараж-стоянка - одноэтажное здание с несущими колоннами размером 400x400 м, с переменным шагом 6000мм и 8000мм с учетом максимально возможного ее заполнения автомобилями. Наружные стены одновременно воспринимают горизонтальные нагрузки от грунта обратной засыпки выполнены из железобетона. Покрытие — монолитное плоское с жестким армированием должно выполнять функции прогулочно-игровой площадки.

Учитывая конструктивные особенности здания, компоновка ПФП фундамента производилась следующим образом:

• высота фундамента 1000мм; • толщина нижней и верхней плит 150мм; • контурные ребра шириной 200мм для опирания железобетонных стен; • внутренние ребра шириной 150мм с шагом 2500мм; • в местах опирания колони выполнены локальные железобетонные ушнрения с выпусками арматуры для обеспечения жесткой заделки колонн в фундаменте. • армирование всех элементов двойное. Бетон фундамента В 20, Я 200, "'¡У б, Б 2400.

Решения характерных узлов представлено на рис. 12.

Конструкция здания совместно с ПФП образует в целом замкнутую многосвязную пространственную систему.

Рис. 10. Фундамент и конструктивная схема гаража-стоянки

Рис. 11. Здание гараж-стоянка по ул.

Железнодорожников 22 а

■и г»

Рис. 12. Общий вил замкнутого железобетонного здания по-луподэеыного гаража и конструктивные решения характерных уэло»

Таблица 2

Диапазон нормальных напряжений и изгибающих моментов в элементах ПФП __ (тс/м1, тсм/и) __ ■

злаянс элемент Аяминистратяено-бытовой корпус Склад строительной техники Трансформаторная подстанция Гараж-стоянка

. Верхняя 1 плита -4.85+6,27 -5,89+2,54 -1,06+0,72 -5,91+2.86

W* -78-336 -472+449 -3,6+286 -182+83

Му -2,06+3,3] -3,86+3,29 -0,87+0,87 -6,4+3,48

Oy -338+226 -176+187 -27,8+227,34 •131+114

ä се S Ь « § X к М„ -3,5+5,24 -2,25+1,99 -0,86+1,41 -1,6+0,59

ÖX 320,2-72,8 -544+555 -285+36 -133+163

Му -1,67+3,26 -0,92+0,84 -0,6+1,54 -1,91+0,96

Oy -286+286 -561+516 -30,2+20,1 -163+133

ж и ш ч -0,3+0,2 -1,83+0,46 -0,8+0,4 -1,2+0.5

-218+164 -506+432 -115+98 .. -161+112

Му -1,64+1,02 -0,9+2,36 -18+21 -0,5+1,3

Oy 146+81 -246+-14 -228+26 -142+-10

Контур. Ребро м, -0,18+0,10 -16+4.76 -0,6+0,54 -3,3+0.7

с* -787+764 -196+186 -263+262 -62+53

Му -1,16+0,4 -5,43+7,41 -1,56+0,41 -6,7+6,3

-108+120 -181+107 -46+28,9 -114+88

Таблица 3

Технико-экономические показатели ПФП

показатели — АБК Склад строит, техники Трансформатор. Подстанция Гараж-стоянка

Расход бетона, м3/»*3 0.419 О.Ш 0,379 " <ШГ'

Расход арматуры, т/м 0,042 0,045 0,061" 0,035

1 рудрзатраты, Ч.ч7м /Маш.чис.Лд "6,73/0,71 6.51/0,69 ' 1 " '3.72/0,39 5,13/0,59

Стоимость,' 1 ыс.руб\м 1.61 1-ЬЬ 1,08 1,63

Приведенные нагрузки, т/м 2,58 3,0 1,787 и?

1 (лошадь, м 'TÖ "" 650 "" "" 71.4 " "" 9Н9.4

Неучтенные факторы эффективности ПФП;

• совмещение функции ПФП и пола 1-го этажа и другие функции;

• снижение теппопотеръ при. эксплуатации;

• повышение эксплуатационной надежности и ремонтноспособности;

• экояогичность строительства (сохранение окружающей среды,не нарушается подземный гидрогеологический режим);

• повышенная сейсмостойкость

В приложении приведены материалы исследования НДС ПФП на примере осуществленного попу подземного гаража на слабом грунте. Показано, что изменение коэффициента постели слабого грунта в 10 раз (С) "ЮО-ЮООт/м1 ) в основном незначительно влияет на НДС ПФП (рис. 13). Этот факт важен с позиций того, что на практике инженерно-геологические изыскания слабых грунтов содержат значительные неточности.

Рис. 13. Влияние изменения коэффициента постели на с* в нижней плите незначительно.

Распределительная способность ПФП весьма велика. Например, нагрузка от колонны, приложенная в пересечении балок, эффективно распределяется на площадь более 100 м' (рис. 14).

Р-10т

АО* ■0.»

Рис. 14. Реакция грунта при сосредоточенном нагружен и и ПФП.

Показано, что путем варьирования параметрами ПФП, в частности высотой ПФП (рис. 15), можно получить более рациональный (экономичный) проект.

Ь=0,6 м

Ь=им

Рис. 15. Влияние изменения высоты ПФП на с„ вдоль балки.

у,м

Компьютерное моделирование локальных просадок грунта в центральной и угловой зонах (рис. 16, 17) под ПФП показало, что такие нештатные

ситуации не приводят к аварийности ПФП благодаря их многосвязности и пространственной распределительной способности.

Без просадки грунта

X, м

Рис. 16. Влияние просадки грунта в центре ПФП на перемещения в нижней плите

(при у-10 м).

; Без просадки-грунта-

з;

—V

~С просадкой грунта -

; X, м

Рис. 17. Влияние просадки грунта в углах ПФП (2x2 м) на перемещения в нижней плите (при у=0). Прогибы возросли всего на 1,5 мм.

Таким образом, проведенные исследования новых разработок и опыт экспериментального малоэтажного строительства в сложных фунтовых условиях подтвердил эффективность использования разработанных ПФП.

Данный опыт является наилучшим доказательством успешности творческой работы от идеи и принципов (главы 2), до их конструктивных воплощений (глава 3) и практической реализации (глава 4), которые составили основу для разработки «Рекомендации» по проектированию ПФП (глава 5).

Построенные экспериментальные объекты уже выдержали определенную проверку временем в период их строительства и эксплуатации в сложных грунтовых условиях.

Результаты проведенных натурных инструментных и визуальных длительных наблюдений показали, что конструкция ПФП обладает большой жесткостью и малой деформативностью, и в итоге подтвердили правильность и надежность конструктивных решений.

Эффективность применения ПФП выражается не только в экономии материалов, сокращении трудозатрат сроков проведения работ практически без земляных работ и использования тяжелой техники, но и в повышении надежности и живучести зданий на ПФП, а также экономичности их эксплуатации

за счет снижения теплопотерь и совмещении ряда функций (полы первого этажа с ПФП, ПФП с проветриванием подпольем и др.)

Полученные результаты позволяют рекомендовать широкое применение ПФП для малоэтажного строительства в сложных фунтовых условиях, в том числе для ускорения и удешевления строительства жилья по национальной программе.

Основные принципиальные характеристики ПФП, позволяющие эффективно применять их на слабых, просадочных, водонасыщенных, пуч инистых, вечномерзлых грунтах и сейсмических зонах

* ПФП являются пространственной многосвязной достаточно легкой конструкцией, обладающей при этом большой пространственной жесткостью и оказывающей малое давление на основание. По сравнению с обычными железобетонными плитными фундаментами удельный вес железобетонных ПФП в 4-5'раз меньше, а из гибкая жесткость благодаря рациональному формообразованию в 50-100 раз больше (при равном объеме материала). Повышенная пространственная жесткость ПФП делает их мало чувствительными к неравномерным осадкам (и просадкам) грунтов основания, а облегченный вес и большая площадь опирания позволяют применять их для строительства на слабых насыпных и прочих грунтах, (пример успешного строительства промбазы на многолетней свалке). Компьютерное моделирование и многочисленные расчеты подтвердили эту важную особенность ПФП,

• Поверхностное расположение ПФП позволяет сохранить (не нарушить), природный сложившийся гидрогеологический режим подземных вод, что предотвращает нежелательные построечные ситуации, особенно в случае пучини-стых грунтов, а также послепостроечные последствия, так как загубленные фундаменты играют роль плотины на пути движения подземных вод и способствуют их плохо предсказуемому уровню подъема и подтопления. Применение ПФП с утеплением межфундаментного пространства в процессе производства работ предотвращает условия для морозного пучения грунтов. Это создает возможность и для применения ПФП на водонасыщенных грунтах, а использование ПФП с закрытыми по контору бортами позволяет использовать их на подтапливаемых территориях. По этому принципу успешно осуществлено строительство, и подстанции на подтапливаемом берегу р. Качи.

* ПФП успешно синтезируют ряд конструктивных и функциональных свойств фундамента и здания, например, с несущей конструкцией пола первого этажа; встроенного вентилируемого подполья (что позволяет сохранять несущие свойства вечномерзлых фунтов); объединение ПФП с цокольным этажом; при заполнение утеплителем межфундаментного пространства между балками обеспечивается существенное сокращение (до 15-20%) теплопотерь через фундамент, что снижает эксплуатационные затраты и др.

• ПФП сохраняют окружающую экологическую обстановку и могут успешно применяться на «неудобных» территориях в стесненных условиях строительства на слабых фунтах практически без земляных работ и тяжелой техники.

• Целесообразно конструктивно соединять ПФП с верхним строением в цельную многосвязную замкнутую систему (коробчатого или иного типа), которая обладает повышенной живучестью (т.е. разрушение одного элемента не приводит к глобальным обрушением), способностью пространственного перераспределения усилий, повышенной жесткостью, способностями воспринимать и перераспределить неравномерные воздействия от осадок (и просадок) грунта основания и сохранить свои несущие свойства при различных сейсмических воздействиях, в том числе вертикальных, наклонных и крутильных толчках.

• В сейсмических районах, в том числе на слабых грунтах, целесообразно устраивать между ПФП и основанием сплошной скользящий слой с низким коэффициентом трения, который создает условия для проскальзывания волны под ПФП и существенного уменьшения величины горизонтальных сейсмических воздействий на ПФП н, следовательно, на все здания. С целью уменьшения (или устранения) сейсмического воздействия на боковую часть фундамента (которой является препятствием на пути волны), можно располагать ПФП на поверхности (без заглубления), а в случае заглубления - использовать специальные устройства, снижающие это боковое давление (например, создавать пустоты по боковому контуру фундамента, использовать, засыпки, наклонные стенки и др.).

• Перспективным является изучение и использование, демпфирующие свойств ПФП от колебательных возмущений грунта (природного или техногенного характера, например, от автотранспорта), особенно в тех случаях, когда длина волны возбуждающего воздействия меньше размеров ПФП в плане. Подбор жесткостных параметров ПФП и возможность перераспределения и изменения масс (в том числе путем засыпки меж фундаментных пазух ПФП) служат регулирующими параметрами.

Разработаны и опубликованы «Рекомендации по проектированию ПФП и устройству ПФП на слабых, просадочных, пучинистых, водонасыщенных грунтах» (первая редакция). Они составлены в дополнение к главе СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» и распространяются на проектирование,, строительство зданий и сооружении, возводимых иа поверхностных пространственных фундаментных платформах при сложных грунтовых условиях строительных площадок.

В «Рекомендациях» изложены основные конструктивные решения фундаментов, принципы конструирования, требования к строительству и эксплуатации зданий и сооружений на пространственных фундаментных платформах,

В основу «Рекомендаций» положены обобщенные результаты многолетних исследований, опыта проектирования и экспериментального строительства в сложных грунтовых условиях. Лен ЗНИИЭП, БНИНОСП им. Герсе-ванова Игарской НИМС ИМЗ со РАН, КрасГАСА, авторские изобретения и опыт строительства. Разработка выполнена в соответствии с Протоколом (от 29.08.05) научно-технические совещания при зам. губернатора Красноярского края Глушкова Н.С.

Основные выводы,

1. Проведенный анализ состояния исследований проблемы и системный подход позволили сформулировать нетрадиционные принципы (основные положения), на основе которых затем были осуществлены разработки новых конструктивных решений ПФП для малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях. Среди этих принципов - принцип сохранения и использования несущих свойств слабых грунтов, активного формообразования конструкций, малочувствительных к неравномерным осадкам и просадкам оснований, совмещение конструктивных и эксплуатационных функций, максимального сохранения экологических условий и другие.

2. Разработаны эффективные конструктивные решения пространственных фундаментных платформ в монолитном, сборном и сборно-монолитном вариантах для малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях. Новизна и приоритетность этих конструкторных разработок подтверждены полученными патентами.

3. Осуществлено экспериментальное строительство малоэтажных объектов в сложных фунтовых условиях с проведением визуальных и инструментальных наблюдений, которое подтвердо надежность разработанных конструкций ПФП, их экономичность не только по чисто строительным, но и по эксплуатационным критериям.

4. На основе обобщения результатов экспериментально-теоретических исследований и опыта экспериментального строительства разработаны рекомендации по проектированию ПФП для строительства в сложных грунтовых условиях (первая редакция).

5. Внесено предложение в администрацию края о более широком применении разработанных ПФП, что будет способствовать удешевлению к ускорению строительству доступного жилья по Национальной программе, особенно за счет использования «неудобных» участков, стоимость земли которых мала.

Основное содержание диссертации опубликовано в слудующих работах:

1. . Монолитная пространственная фундаментная платформа [Текст] ¡патент на полезную модель 45410 Российская Федерация/авторы В. А. Снделев, Н.П. АбовскиЙ, В.И. Сапкалов ; заявитель и патентообладатель КрасГАСА, - № 2004135990 ; заявл. 08.12.2004 ; опубл. 10.05.2005, БИ № 13,- 1с.

2. Пространственная железобетонная фундаментная платформа для малоэтажных зданий для строительства в особых грунтовых условиях в

сборном и монолитном вариантах [Текст] : патент на полезную модель 55388 Российская федерация / авторы В .А. Сиделев, Н.П. Абовский, АЛ. Попович, В. И. Сап калов ; заявитель и патентообладатель КрасГАСА, - № 2006113951 ;заявл. 24.04.2006; опубл. 10.08.2006, БИ№ 22.- 1с.

3. Сиделев В. А. Опыт экспериментального малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях [Текст] / В.А.Сиделев // Пространственные фундаментные платформы ; сб. научных работ / Красноярск : КрасГАСА, -2006. - С. 34-58.

4. Сидел с в В .Л. Опыт проектирования и строительства в сложных грунтовых условиях Красноярского края [Текст] / В.А. Сиделев, АЛ. Попович, Н.П. Абовский // Проектирование и строительство в Сибири . Новосибирск - 2006.- № 3.- С. 40-42.

5. Сиделев, В.А. Разработка пространственных фундаментных платформ под большепролетные и многоэтажные здания (конструктивные решения) [Текст] / В.А. Сиделев, С.В. Морозов, Г.И. Пишутина // Вестник Красноярской государственной, архитектурно-строительной академии : сб. науч. тр. всероссийской науч.-практической конф. «Сибири —новые технологии в архитектуре, строительстве и жилищно-коммунальном хозяйстве», Красноярск, КрасГАСА, 2005. - Вып. 8. - С. 113-114.

б. Сиделев, В-А. Плитные фундаменты и пространственные фундаментные платформы для строительства в особых грунтовых условиях и сейсмичности [Текст] / В.А. Сиделев, Н.П. Абовский, АЛ. Попович // Пространственные фундаментные платформы; сб. научных работ. -Красноярск : КрасГАСА, - 2006. - С. 50-56. 7. Сиделев, В.А. Рекомендации по проектированию и устройству поверх ноеггаых пространственных платформ (ПФП) на слабых, просадочных, пучи-нистых и водонасыщенных грунтах [Текст] / В.А. Сиделев, Абовский Н.П., Гончаров ЮЛ., Попович А.П. / Пространственные фундаментные платформы : сб. научных работ-Красноярск: КрасГАСА, 2006. - С. 59-88

Подписано в печать 13.11.2006 Формат 60x84/16. Бумага офсетная Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,5 Отпечатано на ризографе КрасГАСА 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82 Тираж 100 экз. Заказ

ВСТУПЛЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Современное состояние развития способов строительства в особых грунтовых условиях.

1.1. Вступление.

1.2. Обзор литературы по строительству в особых грунтовых условиях.

1.2.1. В журналах «Основания, фундаменты и механика грунтов».

1.2.2. В журналах «Промышленное и гражданское строительство».

1.2.3. В журналах «Строительство».

1.2.4. В учебниках.

1.2.5. В СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений».

1.2.6. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83).

1.2.7. Пространственные фундаментные платформы. Инновационные разработки КрасГАСА [50-55].

1.2.8. Принципы и способы строительства в особых грунтовых условиях.

1.2.8.1. Традиционные принципы:.

1.2.8.2. Нетрадиционные принципы:.

1.2.8.3. Пространственная фундаментная платформа как развитие идеи плавающего фундамента для строительства на слабых и проса-дочных грунтах.

1.2.8.4. В заключение данного раздела можно сделать следующие выводы.

1.3. Этапы развития конструктивных решений плитных фундаментов.

1.4. Выводы из главы 1.

ГЛАВА 2. Основные положения (принципы) для инновационного подхода к строительству в особых грунтовых условиях, обоснование целесообразности использования неудобных городских участков для строительства на основе применения пространственных фундаментных платформ.

2.1. Основные положения (принципы) разработки конструктивных решений для строительства в сложных грунтовых условиях большепролетных зданий и сооружений.

2.2. Обоснование эффективности строительства на «неудобных» городских территориях с использованием пространственных фундаментных платформ.

2.3. Сохранение природных условий при применении ПФП.

2.4. Выводы из главы 2.

ГЛАВА 3. Разработка новых конструктивных решений ПФП.

3.1. Плитные фундаменты (ПФ) и пространственные фундаментные платформы ПФП) для строительства в особых грунтовых условиях и сейсмичности новые конструктивные решения.

3.1.1. Общие сведения о плитных фундаментах.

3.1.2. Сравнение традиционных плитных фундаментов с предложенными пространственными фундаментными платформами.

3.1.3. О моделировании тонких плитных фундаментов и пространственных фундаментных платформ.

3.1.4. Конструктивные решения фундаментов (ПФ).

3.1.4.1 .Тонкие фундаментные плиты.

3.1.5. Пространственные фундаментные платформы.

3.2. Монолитные пространственные фундаментные платформы.

3.3. ПФП малоэтажного строительства в сборном и монолитном исполнении.

3.4. Выводы из главы 3.

ГЛАВА 4. Опыт экспериментального малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях.

4.1. Вступление.

4.2. Основные принципиальные характеристики ПФП, позволяющие их эффективно применять на слабых, просадочных, водонасыщенных, пучинистых, вечномерзлых грунтах и в сейсмических зонах.

4.3. Проектирование и строительство пространственной фундаментной платформы административно-бытового корпуса (АБК) и склада строительной техники на бывшей многолетней свалке в нынешней черте города.

4.4. Проектирование и строительство ПФП для трансформаторной подстанции в пределах пойменной террасы р. Кача.

4.5. Полуподземный гараж-стоянка легковых автомобилей.

4.6. Сопоставительный анализ.

4.7. Результаты натурных, визуальных и инструментальных. наблюдений.

4.8. Выводы из главы 4.

ГЛАВА 5. Рекомендации по проектированию и устройству поверхностных пространственных фундаментных платформ (пфп) на слабых, просадочных, пучинистых и водонасыщенных грунтах.

5.1. Общие положения.

5.2. Области применения пространственных фундаментных платформ (ПФП).

5.3. Конструкции фундаментов.

5.4. Выбор типа конструкций и компоновка ПФП.

5.5. Требования к материалам и устройству фундаментов и их оснований.

5.6. Основные положения по расчету и проектированию оснований и фундаментов.

5.7. Основные предпосылки по статическому расчету пространственных фундаментных платформ.

5.8. Эксплуатация зданий на поверхностных пространственных фундаментных платформах.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ВЫВОДЫ.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ ВЫВОДЫ

В итоге проведенной диссертационной работы приходим к следующим заключительным выводам:

1. Проведенный анализ состояния исследуемой проблемы и системный подход позволили сформулировать нетрадиционные принципы (основные положения), на основе которых затем были осуществлены разработки новых конструктивных решений пространственных фундаментных платформ для малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях. Среди этих принципов принцип сохранения и использования несущих свойств слабых грунтов, создание конструкций малочувствительных к неравномерным осадкам и просадкам основания, совмещение конструктивных и эксплуатационных функций, максимального сохранения экологических условий и другие.

2. Разработаны эффективные конструктивные решения пространственных фундаментных платформ для малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях. Новизна этих конструкторских разработок подтверждена полученными патентами.

3. Осуществленное экспериментальное строительство нескольких малоэтажных объектов в сложных грунтовых условиях и проведенные визуальные и инструментальные наблюдения подтвердили надежность разработанных конструкций ПФП, их экономичность не только по многим строительным, но и эксплуатационным критериям.

4. Осуществленные конструкторские разработки и опыт экспериментального строительства позволили разработать рекомендации по проектированию ПФП для строительства в сложных грунтовых условиях (первая редакция).

5. Более широкое применение разработанных ПФП будет способствовать удешевлению и ускорению доступного жилья по национальной программе, особенно за счет использования «неудобных» участков, стоимость земли которых мала.

1. Багдасаров, Ю.А. Прорезка просадочной толщи глубокими многоярусными подвалами Текст. /Ю.А Багдасаров // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1997. - №4.

2. Григорян, А. А. Новый подход к определению просадки грунта как разрушению от потери прочности Текст. / А.А. Григорян // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1997. № 6.

3. Мальцев, А. В. Теоретические и экспериментальные исследования воздействия агрессивного замачивания на различные типы грунтов оснований Текст. / А.В. Мальцев // Основания, фундаменты и механика грунтов.-1998.-№ 3.

4. Максименко, Е. С. Методика выбора оптимального способа возведения фундаментов на вечномерзлых грунтах Текст. / Е.С. Максименко // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1998. № 6.

5. Зиангиров, Р.С. Опыт строительства зданий на юрских глинах в Москве Текст. / Р.С. Знангиров, И.А. Николаев, Ю.П. Крылов, Е.А. Сорочан // Основания, фундаменты и механика грунтов. -2000. № 3.

6. Абелев, М.Ю. Выправление кренов жилого дома на просадочных лессовых грунтах регулируемым замачиванием Текст. / М.Ю. Абелев, В.И. Крутов // Основания, фундаменты и механика грунтов. -2000. № 5.

7. Соколович, В. Е. Влияние морозного пучения на разрушение заглубленных конструкций Текст. / В. Е. Соколович // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2000. - № 6.

8. Сорочан, Е. А Усиление грунтов оснований, фундаментов и несущих конструкций аварийных зданий инъекционными методами Текст. / Е.А. Сорочан, В.И. Быков, А.И. Егоров // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2001. - № 1.

9. Гончаров, Б. В. Фундаменты-оболочки на вытрамбованном грунтовом основании Текст. / Б.В. Гончаров, А.В. Рыбаков // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2001. - № 5.

10. Абелев, М. Ю. Оценка просадочности грунтового массива из лессовых грунтов Текст. / М.Ю. Абелев, А.П. Левченко // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2001. - № 6.

11. Зотов, В. Д. Опыт выравнивания зданий с помощью домкратов Текст. / Зотов В. Д., Панасюк JL Н., Болотов Ю. К., Зотов М. В., Сорочан Е. А. // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2002. - № 5.

12. Осипов, В. И. Уплотнение и армирование слабых грунтов методом «Геокомпозит» Текст. / В. И. Осипов, С.Д. Филимонов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2002. - № 5.

13. Безволев, С. Г. Методика учета деформируемости неоднородного упругопластического основания при расчете фундаментных плит Текст. / С. Г. Безволев // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2002. - № 5.

14. Крутов, В. И. Свайные фундаменты в неслежавшихся насыпных грунтах Текст. / В. И. Крутов, А.С. Ковалев // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2002. - № 6.

15. Курзанов, А. М. Не землетрясения убивают людей, а здания. Текст. / A.M. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. -1995. -№ 11.

16. Айзенберг, Я. М. Сейсмическая опасность в России Текст. / Я.М. Айзенберг // Промышленное и гражданское строительство. 1996. - № 3.

17. Курзанов, A.M. Новое в сейсмостойком строительстве Текст. / A.M. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. 1996. -№ 12.

18. Курзанов, А. М. Осторожно! Нормативный спектральный метод расчета зданий на сейсмостойкость Текст. / A.M. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 1.

19. Курзанов, А. М. Противоречия в СНиПе «Строительство в сейсмических районах» Текст. / Курзанов A.M. // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 2.

20. Бондаренко, В. М. Концептуальные основы проектирования сейсмостойких зданий и сооружений Текст. / В.М. Бондаренко, Б.В. Гусев, A.M. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 3.

21. Курзанов, А. М. О нормировании сейсмических перемещений грунта Текст. / A.M. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. 1997. -№ 5.

22. Смирнов, С.Б. О новых принципах эффективной сейсмозащиты зданий и о реальной ситуации в этой сфере Текст. / С.Б. Смирнов // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 6.

23. Курзанов, A.M. Инженерный расчет зданий на сейсмостойкость методом бегущей волны Текст. / A.M. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 6.

24. Курзанов, A.M. Инженерный расчет зданий на сейсмостойкость методом бегущей волны (продолжение) Текст. / A.M. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 7.

25. Курзанов, A.M. Сейсмостойкость нашего дома Текст. / A.M. Курзанов // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 8.

26. Гудков, Б.П. Сейсмозащита зданий в условиях недостаточной информации Текст. / Б.П. Гудков // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № И.

27. Тяпин, А.Г. О волновом и спектральном методах в теории сейсмостойкости сооружений и в нормах Текст. / А.Г. Тяпин // Промышленное и гражданское строительство. 1997. - № 11.

28. Гапеев, В.И. Эффективный способ усиления оснований строительных объектов Текст. / В.И. Гапеев // Промышленное и гражданское строительство. 1998. - № 9.

29. Смирнов, С.Б. Решение проблемы надежной сейсмозащиты зданий и сооружений Текст. / С.Б. Смирнов // Промышленное и гражданское строительство. 1999. - № 10.

30. Абжалимов, Р.Ш. Опыт строительства жилого дома на подсыпке при глубоком сезонном промерзании грунтов Текст. / Р.Ш. Абжалимов // Промышленное и гражданское строительство. 2001. - № 4.

31. Мяснянкин, А.В. Совершенствование устройства свайных фундаментов Текст. / А.В. Мяснянкин // Промышленное и гражданское строительство. 2002. - № 6.

32. Безволев, С.Г. Программные средства для проектирования фундаментных плит и перекрестных лент Текст. / С. Г. Безволев // Промышленное и гражданское строительство. 2003. - № 1.

33. Малышкин, А.П. Экспериментально-теоретические исследования работы эффективных площадных фундаментов Текст. / А.П. Малышкин // Строительство. 2002,- № 3.

34. Нуждин, Л.В. Армирование грунтового основания 16-этажного жилого дома жесткими вертикальными стержнями Текст. / JI. В. Нуждин, В. П. Писаненко, П. А. Гензе, А. А. Кузнецов, А. М. Караулов, М. JI. Нуждин, В. А. Ступников // Строительство. 2002,- № 3.

35. Бубело, Р.В. Анализ температурного режима вечномерзлых грунтов оснований при различных изолирующих покрытиях Текст. / Р. В. Бубело, В. П. Мерзляков, Г. П. Пустовой // Строительство. 2002.- № 10.

36. Дыховичный, Ю. А. Н. В. Никитин жизнь и творчество Текст. / Ю.А. Дыховичный. М. : Стройиздат, 1977.

37. Кириллов, В. С. Основания и фундаменты Текст. / B.C. Кириллов. М. : Транспорт, 1980.

38. Горбунов-Посадов, М.И. Основания, фундаменты и подземные сооружения Текст. / М.И. Горбунов-Посадов, В.А Ильичев. ; под общ. ред. Е.А. Сорочана и Р.Г. Трофименкова. М. : Стройиздат, 1986.

39. Дал матов, Б. И. Механика грунтов, основания и фундаменты Текст. / Б.И. Далматов. JI. : Стройиздат, Ленинградское отд-ние, 1988.

40. Веселов, В.А. Проектирование оснований и фундаментов Текст. /В.А. Веселов. -М. : Стройиздат, 1990.

41. Костерин, Э. В. Основания и фундаменты Текст. / Э.В. Косте-рин. -М. : Высшая школа, 1990.

42. Швецов, Г. И. Основания и фундаменты Текст. / Г.И. Швецов, И.В. Носков, А.Д. Слободян, Г.С. Госькова ; под ред. Г. И. Швецова. М. : Высшая школа, 1991.

43. Ухов, С.Б. Механика грунтов, основания и фундаменты Текст. / С.Б. Ухов [и др.]. -М., 1994.

44. Берлинов, М.В. Основания и фундаменты Текст. / М.В. Берли-нов. -М. : Высшая школа, 1999.

45. Железобетонные и каменные конструкции Текст. / Под ред. В. М. Бондаренко. М. : Высшая школа, 2002.

46. Байков, В.Н. Железобетонные конструкции. Общий курс Текст.учеб. для вузов / В.Н. Байков, Э.Е. Сигалов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1991.

47. СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений- изд. 1995 с изм. № 2. М.: ГУП ЦПП, 1995. - 48 с.

48. СНиП II-7-81 Строительство в сейсмических районах /Госстрой СССР. М. : Стройиздат, 1982. - 48 с.

49. Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП 2.02.01-83) / НИИОСП им Герсеванова. М. : Стройиздат, 1986. -415 с.

50. Пат. 2206665 Российская Федерация. Пространственная фундаментная платформа Текст. / Н.П. Абовский, С.Н. Абовская, JIB. Енджиев-ский, Г.Ф. Майстренко, М.В. Драчев, А.И. Невзоров. опубл. 20.06.2003., Бюл. № 17.

51. Абовская, С.Н. Сталежелезобетонные конструкции. Панели и здания Текст. : учеб. пособие для строит, вузов / С.Н. Абовская ; под ред. проф. В. Д. Наделяева. Красноярск : КрасГАСА, 2001.

52. Полносборное здание из сталежелезобетонных элементов Текст. : пат. на полезную модель 29738 Рос. Федерация / Н.П. Абовский, С.Н. Абовская. опубл. 27.05.2003, Бюл. № 15.

53. Безволев, С.Г. Методика для проектирования экономичных фундаментных плит Текст. / С.Г. Безволев // Жилищное строительство. -2003,-№2.

54. Безволев, С.Г. Автоматизированные средства для расчета фундаментных плит Текст. / С.Г. Безволев // Механизация строительства. 2003. - № 12., 2004. - №5.

55. Сеськов, В.Е. Проектирование и технология возведения тонких фундаментных плит Текст. / В.Е. Сеськов, В.Н. Лях, Т.И. Бич // Строительство.-Минск, 2003.-№ 1-3.

56. Безволев, С.Г. Программные средства для проектирования фундаментных плит и перекрестных лент // С.Г. Безволев// Промышленное игражданское строительство.-№ 1., 2003.

57. Абовский, Н.П. Пространственные сборные сплошные фундаментные платформы для строительства в особых грунтовых условиях и сейсмичности Текст. / Н.П. Абовский. Красноярск : КрасГАСА, 2004. - 202 с.

58. Монолитная пространственная фундаментная платформа Текст. : пат. на полезную модель 45410 Рос. Федерация / Н.П. Абовский, В.И. Сапка-лов, В.А. Сиделев. опубл. 2005, Бюл. № 13.

59. Сборная пространственная железобетонная фундаментная платформа для строительства многоэтажных зданий в особых грунтовых условиях Текст. : пат. на полезную модель 38789 Рос. Федерация / Н.П. Абовский. опубл. 2003, Бюл. № 19.

60. Абовский, Н.П. Новые конструктивные решения сейсмостойкого строительства в особых грунтовых условиях / Н.П. Абовский и др. // Сейсмостойкое строительство, безопасность сооружений. 2004. - № 3. - С.

61. Рекомендации по проектированию и устройству комбинированных фундаментов с гибкой плитой. Мн., БелНИИС, 1999. -104 с.

62. Проектирование и устройство комбинированных фундаментов с тонкой плитой и их оснований (проект Пособия к СНБ 5.01.01-99).-Мн.,УП «Институт БелНИИС», 2001. 137 с.

63. Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа. М.: Стройиздат, 1984. - 264 с.

64. Фундаменты из сплошных тонких монолитных железобетонных плит каркасных систем серии Б1.020.1, ИИ1.020.1 : альбом типовых решений. Мн., У11 «Институт БелНИИС», 2000. - 70 с.

65. Абовский, Н.П. Строительство в северных нефтегазоносных районах Красноярского края Текст. : науч. издание / Н.П. Абовский ; КрасГАСА. Красноярск, 2005. - 228 с.

66. Сиделев, В.А. Опыт экспериментального малоэтажного строительства в сложных грунтовых условиях Текст. / В.А. Сиделев // Пространственные фундаментные платформы : сб. статей Красноярск : КрасГАСА, 2006. С. 34-58.

67. Сиделев, В.А. Опыт проектирования и строительство в сложных грунтовых условиях Красноярского края Текст. / В.А. Сиделев, А.П. Попович, Н.П. Абовский // Проектирование и строительство в Сибири. 2006. -№3. - С. 40-42.