1 стр. из 1

При выборе типа фундамента для многоэтажных домов в грунтовых условиях Петербурга обычно рассматривают свайный и плитный варианты. Устройство фундаментной плиты позволяет наиболее эффективно использовать подвально-цокольный этаж здания, что является весомым аргументом в пользу этого варианта.

Между тем на слабых водонасыщенных глинистых грунтах Петербурга и других городов Северо-Запада России с модулем деформаций порядка 10 МПа расчетная осадка здания с плитным фундаментом составит 15–30 см.

Сама по себе подобная осадка для удаленного от соседних домов здания не представляет никакой опасности, достаточно лишь ее учесть при назначении уклонов канализации и планировочных отметок. Нормативные документы ([1], [2]) рекомендуют в качестве допустимых осадок для жестких зданий достаточно высокие значения — до 30 см, которые даже на слабых грунтах обычно не являются ограничением для использования плитных фундаментов.
Однако в фундаментостроении широко известен факт, когда большим осадкам сопутствует и большая их неравномерность. Рассмотрим на примере четырех зданий, хорошо известных в городе, условия удачного и неудачного применения плитных фундаментов в Петербурге. Грунты в основании всех четырех зданий до глубины 20–22 м представлены переслаиванием суглинков и супесей с модулем деформаций 9–13 МПа, глубина заложения плит (от уровня пола 1-го этажа) в первых трех примерах — 2,8 м.

Урок 1. 10-этажный жесткий корпус гостиницы «Россия» (ул. Чернышевского, 11 — у Московского парка Победы) с плитным фундаментом, а одноэтажная пристройка вокруг корпуса опирается на собственный фундамент (рис. 1).

Рис. 1. Здание гостиницы «Россия»

Осадка корпуса развивалась в течение нескольких лет после завершения строительства и в итоге превысила полметра. Осадка же фундамента пристройки составила несколько сантиметров. Выходящая за допустимые пределы по самым либеральным нормам полуметровая осадка корпуса гостиницы нарушила уклоны канализационных выводов, а разность осадок корпуса и пристройки в течение ряда лет сопровождалась нарушением их стыка.

Вывод. Распределение веса здания по площади сплошной фундаментной плиты позволяет снизить удельную нагрузку на грунт до уровня ниже расчетного сопротивления грунта основания — главного требования СНиП [1] при проектировании по деформациям, однако не гарантирует снижения осадки до нормативного уровня. Опирание отдельных частей здания на самостоятельные фундаменты неизбежно ведет к разнице осадок и повреждениям.

Урок 2. 7-этажное протяженное здание НИИ им. Пастера (ул. Мира, 14 — на Петроградской стороне) с фундаментной плитой, толщина которой 0,8 м. Через несколько лет после окончания строительства осадка средней части здания приблизилась к 20 см, что не превышает действующих допусков на максимальную осадку (рис. 2).

Рис. 2. Здание НИИ им. Пастера (справа)

Однако осадка краевых частей здания при этом была порядка 12 см, и разность осадок по длине здания превысила допустимые пределы. Здание получило сверхнормативный прогиб. Кроме того, в воронку оседания радиусом около 20 м попала примыкающая часть соседнего 6-этажного дома (№ 12), получив тяжелые повреждения, в связи с чем пришлось расселять жильцов.

Вывод. Плитный фундамент протяженного сооружения даже при равномерной нагрузке на него и однородном грунтовом основании, по законам механики грунтов, получает прогиб. Сама по себе толстая плита при гибком верхнем строении не обеспечивает жесткость конструкции здания. Вокруг здания на плитном фундаменте возникает значительных размеров воронка оседания.
Урок 3. 17-этажный дом башенного типа (Шипкинский пер., 3 — в Купчино) с плитным фундаментом, размер которого в плане 18,5х50 м (рис. 3).

Рис. 3. Дом № 3 по Шипкинскому переулку

Расчетная осадка здания составляет 18 см, что несколько превышает величину 15 см, рекомендуемую СНиП [1] в качестве предельной для подобных зданий, однако намного меньше предельной величины (30 см) по Территориальным строительным нормам Петербурга [2].

Неоднородностей грунтов в плане при изысканиях замечено не было, поэтому появление неравномерности осадки и крена фундаментной плиты и здания не ожидалось. Между тем крен в направлении малой стороны плиты появился уже в процессе строительства и продолжал нарастать по его завершении. Отклонение верха дома от вертикали достигло 0,8 м, что соответствует крену i=0,016 и более чем в 3 раза превышает предельные значения крена, установленные нормативными документами ([1], [2]). К настоящему времени крен дома ценой значительных усилий и затрат исправлен.

Причины неравномерности осадок могут быть разнообразны: не замеченное при изысканиях невыдержанное залегание грунтов, промораживание основания плиты, неучтенная эксцентренность нагрузки и другие. Даже разброс показателя сжимаемости грунта в пределах одного инженерно-геологического элемента может быть причиной неравномерной осадки. Так, например, при оценке модуля сжимаемости по результатам шести экспериментальных определений с коэффициентом вариации 0,2 на краях интервала с двусторонней доверительной вероятностью 95% значения модуля будут составлять 0,81 и 1,3 от среднего (нормативного) значения, то есть различаться в 1,6 раза [3].

По нашей ориентировочной оценке, вероятность появления на краях фундаментной плиты неравномерности осадки s величиной 50% от средней осадки s (Дs=s/2) превышает 5%.
Следуя предложенной оценке, при расчетной средней осадке фундаментной плиты 20 см есть 5% вероятности, что на одном ее краю осадка будет 15 см, а на другом — 25 см. Соответственно возникающий крен плиты составит: i=Дs/B=s/(2B), где В — минимальный размер плиты в плане (ширина).

При В=20 м крен составит:

i=20/(22000)=0,005.

Крен величиной 0,005 нельзя признать приемлемым: на краях 6-метровой комнаты уровень пола будет отличаться на 3 см, а лифтовые шахты в 16-этажном здании высотой 50 м отклонятся от вертикали на 25 см при допустимой величине 15 см [2].

Вывод. При большой, но допустимой по действующим нормативам, средней осадке плитного фундамента жесткого здания существует вероятность появления недопустимого крена. Допустимые по нормам ([1], [2]) значения средней осадки зданий на плитных фундаментах сильно завышены, особенно в отношении многоэтажных домов с лифтами [6].

Урок 4. П-образный в плане 8-этажный элитный дом с крытым двором (ул. Малая Дворянская, 4 — на Петроградской стороне) и подземным гаражом опирается на плиту размером 60х60 м, глубина заложения ее подошвы — 4,5 м. Подземный этаж здания выполнен как жесткий железобетонный короб (рис. 4), в том числе и под двором.

Рис. 4. Дом № 4 по М. Дворянской ул.

Рассчитанная точно по методике СНиП [1] осадка здания составила 20 см. Для сохранения примыкающего дома (№ 6) были предприняты дорогие (и, как оказалось, разрушительные) меры. Фактическая же осадка дома № 4 от начала строительства составила 1 см. Столь малая осадка объясняется тем, что вес вынутого грунта из объема подземного этажа был практически равен весу возведенного дома. Этот случай помог выявить ошибку в методике расчета осадок по СНиП, которая для больших в плане фундаментов не принимает во внимание вес извлеченного грунта [5]. Ошибка оставалась незамеченной в течение многих десятилетий и вскрылась лишь при начале строительства домов с подземными гаражами.

Вывод. Плитные (коробчатые) фундаменты эффективны для зданий с развитой подземной частью и позволяют без свай обеспечить полное отсутствие осадки. Идеальные условия для использования подобного коробчатого фундамента складывались на строительстве гостиничного комплекса с двумя подземными этажами на месте снесенного дома (2-я линия В.О., дом 61 — у Тучкова моста). Многочисленные сваи, устроенные под зданием, представляются совершенно излишними.

Заключение

При выборе типа фундамента под многоэтажный дом реально конкурирующими вариантами будут свайный и плитный (коробчатый), при этом экономическое преимущество будет (как правило) на стороне плитного. Ему рекомендуется отдавать предпочтение, если ожидаемая расчетная осадка при этом меньше 8 см: на малосжимаемых грунтах с модулем деформаций свыше 20–25 МПа (например в районе пр. Мориса Тореза), в любых грунтах при наличии у здания подземных этажей, при застройке уплотненных пятен на месте снесенных зданий.

Многие петербургские строители и проектировщики страдают опасным «привыканием» к большим осадкам [4], что часто ведет к аварийным ситуациям. Нормативные допуски ([1], [2]) на осадки плитных фундаментов завышены.

Литература:

1. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».
2. ТСН 50-302-96, Санкт-Петербург. — СПб, 1997.
3. ГОСТ 2052296 «Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний».
4. И. И. Сахаров. Причины отдельных неудач при реконструкции в Петербурге и пути их преодоления. — Реконструкция исторических городов и геотехническое строительство. //Тр. межд. конф. Том 2. Изд. АСВ. СПб-М, 2003.
5. А. Б. Фадеев, В. К. Иноземцев, В. А. Лукин. Осадки зданий на слабых грунтах Санкт-Петербурга. //Основания, фундаменты и механика грунтов. № 5, 2001.
6. А. Б. Фадеев, В. К. Иноземцев, В. А. Лукин. О допустимых деформациях оснований плитных фундаментов. //Основания, фундаменты и механика грунтов. № 2, 2004.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!