Конструкции фундаментов. 
Технология строительства небоскребов

Эффективность технического решения фундамента высотного здания существенно возрастает при его заглублении. Глубина заложения фундаментов может составлять 15−25 м, а в отдельных случаях — 50 м. В настоящее время при проектировании и строительстве высотных зданий широкое применение получили три типа фундаментов: свайные, плитные и свайно-плитные.

Массивные плитные фундаменты традиционно используются для ВЗ и являются наиболее простым и экономичным конструктивным решением. Однако условия взаимодействия таких фундаментов с основанием (возникновение кренов, выпор грунта из-под края фундамента, потенциальная возможность потери общей устойчивости здания, значительные сосредоточенные и изгибающие усилия в конструкции фундамента в местах точечного приложения значительных нагрузок) требуют тщательного расчетного обоснования возможности их применения.

Эффективность использования плитного фундамента существенно возрастает в случае его заглубления, при котором уменьшается разница между сжимающими напряжениями под подошвой фундамента от приложенной сверху нагрузки и природными вертикальными напряжениями в ненарушенном массиве грунта.

Такая плита вместе с подземной частью здания образует так называемый «плавающий» фундамент.

На благоприятных (прочных) песчаных, гравийных основаниях (без слабых обводненных прослоек) с центрально приложенной нагрузкой (без больших эксцентриситетов и местных сосредоточенных нагрузок) плитные фундаменты — самые экономичные.

Такой тип фундамента был применен при строительстве башни «Trianon» и здания «Main Plaza» во Франкфурте-на-Майне.

Свайные фундаменты в виде свайного ноля или глубоких опор — наиболее применяемые в последнее время для ВЗ при большой мощности четвертичных отложений с невысокими или неоднородными значениями показателей физико-механических свойств грунтов основания, при значительной площади ВЗ и больших сосредоточенных или моментных нагрузках от него на фундамент.

Фундаменты в виде глубоких опор, непосредственно передающих нагрузку от высотного здания на глубоко залегающие несущие грунты, являются более надежными, т.к. обеспечивают наименьшие осадки здания. Однако экономичность и техническая реализуемость их использования значительно ухудшаются при увеличении глубины залегания несущих слоев. Для свай в таких фундаментах на первое место выходит несущая способность по материалу, а не по грунту. Учитывая это, использование свай малого диаметра для них нецелесообразно.

Высотные здания Америки и Юго-Восточной Азии возводились, в основном, на свайных фундаментах или на фундаментах «стена в грунте». Так, при строительстве здания «BoCom Tower» в Шанхае глубина заложения до несущих материковых грунтов достигла 100 м.

Вместе с тем практика последних лет показывает, что наиболее эффективно располагать сваи не в виде равномерных полей, а отдельных кустов и лент под сосредоточенными нагрузками, что позволяет уменьшить высоту плит-ростверков и их материалоемкость и улучшает условия работы надфундаментной конструкции.

Продуктивность такого фундамента обеспечивается путем учета особенностей передачи нагрузки на основание сваями от центра к периферии и регулируется посредством изменения их длины, диаметра или шага. Такие фундаменты получили название свайно-плитные (СПФ).

По сравнению со свайными фундаментами свайно-плитные наиболее приемлемы с экономической и технической точек зрения, т.к. распределяют нагрузки не только через сваи, но и плиту — ростверк (от 15 до 60% в случае залегания под подошвой ростверка достаточно прочных грунтов на требуемую глубину).

Анализ применения СПФ показывает, что существует множество решений по их проектированию и применению, каждое из которых обладает своими особенностями.

Главная проблема заключается в том, что нет единого нормативного подхода по проектированию и возведению СПФ, которые являются пока еще мало изученной областью строительства и требуют дополнительных исследований перед началом их широкого применения.