Дом на склоне: фундаменты и подпорные стены. Взгляд геотехника

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Расчет №2. Во вторую очередь мы должны обеспечить, чтобы деформации грунтового основания (осадки, относительная разность осадок, крен) не превышали значений, установленных в нормативных документах (главным образом – в СП 22.13330.2016).

Рисунок 3 – Расчет грунтового основания по деформациям

 

Расчет №3. В третью очередь мы должны рассчитать фундамент по материалу. Основным материалом современных фундаментов является монолитный железобетон. Расчет таких фундаментов выполняется в соответствии с СП 63.13330.2018. Производятся расчеты по предельным состояниям первой и второй групп: расчет по прочности; расчет по образованию трещин; расчет по раскрытию трещин; расчет по деформациям.

Самое важное в таких расчетах – это рассматривать надфундаментные конструкции, фундамент и грунтовое основание как единую систему. Реализация этого принципа на практике требует проведения достаточно сложных расчетов, однако все это будет оправдано в конечной стоимости Вашего фундамента.

Рисунок 4 – Совместный расчет дома и основания

 

Здесь важно понимать простую вещь – чем точнее будет смоделировано грунтовое оснований, фундамент и надфундаментные конструкции – тем больше возможностей для получения безопасных и экономичных проектных решений.

Современные технологии геотехнического расчета, во-первых, доступны по цене, во-вторых, позволяют существенно экономить на конечной стоимости фундамента.

Но, добавлю слова В. М. Улицкого - " ... Согласитесь, что нелепо иметь в руках тонкий инструмент для расчета оснований, а параметры свойств грунтов брать «с потолка». Сегодняшняя отечественная практика инженерно-геологических изысканий грешит нелюбовью к исследованию механических свойств грунтов. Но пока мы не повысим уровень изысканий, бессмысленно говорить о точности геотехнических расчетов..."

И основная беда частного застройщика, на мой взгляд, даже не в низком качестве исходных геологических данных, а в их полном отсутствии, и каком-то средневековом предубеждении по отношению к необходимости таковых.

 

Повторюсь - на форуме есть темы, и есть специалисты, которые помогут с определением необходимых исходных данных. И в практике попадаются удивительные случаи, когда частные застройщики, совершенно далекие от строительства - умудряются фактически бесплатно получить очень полные и подробные данные по геологии своего участка, по всему сложному комплексу вопросов по водоотведению/водопонижению, умудряются найти в сети актуальные данные гидромета по конкретному району, самостоятельно определить свой снеговой, ветровой, сейсмический районы и прочее. И на вопрос -"Как Вам это удалось?" скромно отвечают нечто вроде - "ну, я же айтишник, составил себе план-схему и отрабатывал по ней..."
Бывают и другие крайности, когда человек присылает свою задумку, например, подпорную стенку, стоимость реализации которой приближается к миллиону рублей. Подробно и любовно отрисованную в скетчапе, с огромным перезапасом по материалу и ненужными конструктивно сваями. И в дополнение пишет - "ну а почва у меня - суглинок". И совершенно не понимает, и даже обижается, когда его просят потратить, ну, около 5 тыс. рублей, чтобы частным образом опытный геолог отбурился и дал характеристики грунта (не называйте грунты - "почвой"!).
И никакие аргументы о том, что эти потраченные 5 тыс, и расчеты на основании полученных данных - съекономят ему, возможно, и 500 тыс. - не действуют!

 

Подробные и детальные данные об основании и о конструкциях дома - дают возможность сделать детальный анализ напряженно-деформированного состояния системы « дом – фундамент – основание», показанный на этих иллюстрациях.

 

Расчет №4. Выполняя расчет основания и фундамента, не следует забывать о таком важном элементе как фундаментная подушка. Грунтовые подушки нужны во многих случаях, они существенно улучшают работу фундамента. Расчет фундаментной подушки крайне важен, и не менее важно – тщательно и равномерно уплотнить грунт подушки в процессе строительства (в проекте этот вопрос должен быть детально проработан).

Расчет грунтовых подушек выполняется по несущей способности и по деформациям. При этом, в расчетах фундамента по материалу учитываются риски неравномерного деформирования подушки.


Рисунок 6 – Расчет фундаментной подушки

 

Таким образом, в ходе выполнения расчетов №1…4 необходимое количество раз, производится выбор типа основания и типа фундамента.

После завершения расчетного цикла анализируются запасы по каждому из расчетов №1…4, и на основании этого уточняются параметры основания и фундамента, затем расчетный цикл повторяется, и так до тех пора, пока не будет получено правильное решение.

Замечу, что в случае наличия на участке специфических грунтов и/или особых условий строительства (строительства на склоне, опасные геологические процессы, сейсмика и т. д.) алгоритм подбора основания и фундамента дополняется специальными расчетами. Пример со склоном уже был рассмотрен, в развитие темы - приведу пример с сейсмикой.

 

Итак, в данном цикле постов был рассмотрен общий порядок обоснованного расчетами выбора типа основания и типа фундамента. Предлагаемый подход имеет строгое основание на уровне нормативных документов (см. раздел 5 СП 22.13330.2016).

В нашей практике мы используем следующие основные типы оснований и фундаментов:

• ленточный фундамент на естественном основании;
• плитный фундамент на естественном основании;
• плитный фундамент на вертикально армированном основании;
• плитный фундамент на насыпном основании;
• свайный фундамент.

Подробнее об этих основаниях и фундаментах постараюсь рассказать далее.

 

А теперь немного о самих склонах и откосах. Строго говоря, эти понятия стоит разграничить.

Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы образуются при возведении различного рода насыпей (дамбы, земляные плотины и т. д.) и выемок (котлованы, траншеи, каналы и т. п.).

Это иллюстрация откоса.

Склоном называется откос, образованный природным путём и ограничивающий массив грунта естественного сложения.

А это - склон.

 

Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов являются:
- устройство недопустимо крутого откоса или подрезка склона, находящегося в состоянии, близком к предельному;
- увеличение внешней нагрузки (возведение сооружений, складирование материалов на откос или вблизи его бровки);
- изменение внутренних сил (изменение удельного веса грунта при изменении его влажности);
- неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счёт повышения влажности и др. причин;
- проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий (движение транспорта, забивка свай и т. п.).

 

Видео оползневых процессов

 

Иногда такие процессы происходят даже в самых идиллических пейзажах, совершенно неожиданно для несведущих наблюдателей.

 

Как же предсказать потерю устойчивости откосов и склонов? Верить ли строителям, которые уверенно заявляют - "хозяин, поставим тебе подпорную стенку (как вариант - забьем сваи), тут срежем грунт, там подсыпем - и все будет ОК"
Или верить старожилам, которые расскажут истории, как треснули стены, покосились заборы, и как сараи съехали вниз по склону?
Или верить комментариям с форума, где знатоки безапелляционно и однозначно выносят вердикты, зачастую полностью противоположные друг другу, от "строить нельзя, это плохой грунт/слабый склон/жидкий стул..." до "ниче тут страшного, я вот сваи забил/плиту залил/стену поставил, и все норм!"

Ответ будет парадоксальным. В 21-м веке, в эпоху колоссального развития научных знаний и современных технологий и методов расчета - верить надо не словам, а цифрам.
Да-да, тем самым цифрам, которые будут указываться в отчетах по изысканиям, сделанных геологами, и в расчетах геотехников, сделанных следом.

Иными словами - если современный человек заболел, он не будет слушать знахарей, деревенских коновалов или обращаться к бабкам-ведуньям. Он пойдет в медицинский центр, в поликлинику - где ему померяют температуру, возьмут необходимые анализы, послушают, померяют давление - и в итоге оценят его состояние, поставят диагноз и направят к нужному врачу.

Аналогично и здесь. Сделайте необходимый минимум изысканий, а на основании них - необходимый минимум расчетов. Подсказать в этом - как раз таки может форум, где есть грамотные специалисты - геологи, геофизики, проектировщики фундаментов.

Следующими постами - постараюсь показать сравнительный анализ устойчивости потенциально оползнеопасных склонов по результатам расчетов аналитическими методами и методом конечных элементов.

 

В силу естественных природных причин, значительное количество участков со сложным рельефом находятся в тех регионах, в которых присутствуют горные массивы. В нашей стране - это Кавказ, Хибины, Уральские горы, Алтай, Саяны, и горы Сихотэ-Алинь. Конечно, и на Русской равнине есть участки с перепадом высот, но жители перечисленных регионов не понаслышке знают еще одну особенность своих мест, горных и предгорных территорий.
Это сейсмика.

 

Наши коллеги, доктор технических наук, академический профессор Хомяков В. А. и докторант, ассистент профессора Ходжагали И. Н., Факультет общего строительства, Казахская головная архитектурно-строительная академия - в начале 2020-го года представили научную работу "ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ГРАВИТАЦИОННЫХ ПОДПОРНЫХ СТЕНВ УСЛОВИЯХ СЕЙСМИКИ", наглядные результаты и выводы которой, думаю, будут интересны и жителям нашей большой страны.