Принцип строительства в сложных грунтовых условиях и сейсмических районах

Особенностью данной изобретательской темы является то, что имеется существенная неопределенность со стороны внешних воздействий (например, возможных просадок и неравномерного деформирования грунтов и их параметров, также величины сейсмического воздействия, отставания теории и т. п.). Эта проблема не решается «в лоб», но строить надо. Предложен обходной принцип решения подобных проблем, который состоит в том, чтобы создать конструкцию, малочувствительную к таким негативным неопределенным условиям.

Такой путь привел к созданию пространственных фундаментных платформ (ПФП) для строительства в сложных грунтовых условиях и сейсмичности [5], который является реализацией принципа использования для строительства естественных (природных) несущих свойств слабых грунтов без специального усиления, позволяющий сохранить наземную и подземную экологию среды. Данный принцип альтернативен существующему традиционному подходу к фундаментостроению на слабых грунтах, прописанному в ГОСТах, которые либо запрещают строительство, либо регламентируют усиление фундаментов специальными средствами.

Для реализации предлагаемого принципа разработаны ПФП и их различные конструктивные решения, в том числе для слабых грунтов в сейсмических районах. Может показаться, что данный подход в принципе не экономичен по расходу материала, т. к. не соответствует (противоречит) традиционным решениям, которые ориентированы на максимальное (предельное) использование несущих свойств грунтов. Такой традиционный экономический подход к проектированию фундаментов не соответствует системной экономической оценке всего здания вместе с фундаментом, включая затраты не только на строительство, но и на эксплуатацию.

Пример 1. Потребность в эффективном решении данной проблемы очевидна, т. к. имеется много неудобных земель, а строить надо эффективно, надежно и недорого. Противоречия: существующие методы, как правило, нацелены на усиление слабых грунтов или пренебрежение их несущими свойствами (например, путем использования свайных фундаментов) и приспособление традиционных фундаментных конструкций к этим условиям.

Преодоление противоречий: создание сплошных пространственных фундаментных платформ (ПФП), которые обладали бы большой распределительной способностью передачи нагрузки на грунт, что позволило бы использовать слабые свойства грунтов (без их усиления) и сделать их малочувствительными к возможным неравномерным осадкам (просадкам). Примеры: человек для передвижения по глубокому снегу не занимается «укреплением» снега, а создает конструкцию лыж; для передвижения по воде создается определенная форма корабля.

Принятие решений: ПФП придана форма системы пересекающихся многодвутавровых железобетонных балок (верхняя и нижняя плиты, соединенные системой ребер), обладающих повышенной жесткостью при эффективном расходе материала. Внутреннее пространство ПФП используется для совмещения функций: для утепления, для размещения оборудования или как проветриваемое подполье, а наружная поверхность ПФП служит несущим полом. Для повышения жесткости верхнее строение соединяется с ПФП в цельную замкнутую конструкцию (систему).

Многовариантность решения: разработаны и запатентованы монолитные, сборные и сборно-монолитные ПФП (патенты РФ № 38789, 45450, 50553, 2273697, 2206665, 55388, 64650), в том числе для зданий и сооружений и резервуаров (патенты РФ №2215852, 29738, 53342, 59650, 63375).

Пример 2: Патент № 45410. Монолитная пространственная фундаментная платформа выполнена из двух тонких железобетонных фундаментных плит, расположенных одна над другой, монолитно скрепленных между собой перекрестными железобетонными балками. Пространство между перекрестными железобетонными балками заполняется утеплителем, например керамзитом. Между монолитной пространственной фундаментной плитой и основанием расположен скользящий слой из материалов с низким значением коэффициента трения.

В дополнение патентов разработаны и запатентованы здания замкнутого типа и сооружения и резервуары, объединенные с пространственными платформами (патенты РФ №2215852, 29738, 59650, 63375).