Расчет и конструирование вариантов фундаментов восьмиэтажного жилого дома в грунтовых условиях г. Сочи

При конструировании фундаментов рассматриваемого здания (рисунок 2) необходимо было учесть ряд осложняющих факторов:

• · высокая сейсмическая активность участка строительства (9 баллов);
• · откосные и оползневые процессы на площадке строительства (участок работ располагается на оползневом склоне и предполагает устройство глубокого котлована);
• · высокий центр тяжести здания ввиду его нерегулярной архитектурной формы (форма здания в плане обусловлена потребностью заказчика в индивидуальной архитектуре);
• · необходимость устройства деформационного шва из-за большой длины здания в плане (64,6 м.).

В связи с осложняющими факторами и потребностью в индивидуальной архитектуре при конструировании фундамента необходимо предусмотреть возможность восприятия фундаментом (в частности свайным) и элементами стилобатных этажей больших поступательных и вращательных воздействий. Также необходимо обеспечить формирование классических первых форм колебаний здания с учетом применения антисейсмических швов.

Для реализации поставленных задач использовался программный комплекс «Ing+ 2012». Расчетная модель подробно описывает конструктивные решения здания, в том числе с учетом грунтовых условий. Целью расчета является получение данных для конструирования несущих элементов здания.

Предполагаемый тип фундамента — монолитная плита толщиной 800 мм или свайное поле объединенное ростверком, заглубление свай в коренные породы — 2,0 м. Предполагаемая нагрузка на сваю в составе фундамента — до 1800 кН [1, 2].

Все нагрузки от собственного веса конструкций в расчетной модели учитываются автоматически. Нагрузка от наружного стенового заполнения учтена в расчетной модели как линейная нагрузка.

При статическом расчете были учтены следующие нагружения:

— НГ1 — постоянная нагрузка (собственный вес конструкций, вес конструкций полов, стен, перегородок, кровли); - НГ2 — полезная нагрузка; - НГ3 — постоянная от обратной засыпки грунтом; - НГ4 — снеговая нагрузка; - НГ5… НГ10 — квазистатическое нагружение, сейсмическое воздействие S1 (поступательное сейсмическое воздействие в направлении первой формы собственных колебаний); - НГ11… НГ15 — квазистатическое нагружение, сейсмическое воздействие S2 (поступательное сейсмическое воздействие в направлении второй формы собственных колебаний); - НГ21,22 — квазистатическое нагружение, сейсмическое воздействие S3 (вращательное сейсмическое воздействие в направлении первой формы собственных колебаний).

В случае с плитным типом фундамента, по результатам анализа напряженно-деформированного состояния были получены недопустимые значения деформаций конструкций консольных выступов и осадки основания фундаментной плиты [3].

Сравнительный анализ деформаций конструкций подготовлен в программе «Microsoft Exel 2007» и представлен в графическом виде.

Анализ усилий в сваях в различных сейсмических условиях (7 и 9 баллов) подготовлен в программе «Gen3_dim» и представлен в табличном виде. Таблицы составлены для максимальных значений усилий в сваях в комбинациях нагружений К1 и К2.

Таблица 2. Анализ усилий в сваях в различных условиях сейсмичности.

По результатам анализа можно отметить, что величина продольных и поперечных сил в элементах фундамента напрямую зависит от сейсмичности района строительства.

По итогам проделанной работы, здание решено с применением защемленных в коренные породы на расчетную глубину буроинъекционных свай Ш630 мм длиной от 11 м, изготавливаемых по технологии CFA, устраиваемых в грунте под высоким избыточным давлением бетона (без использования обсадных труб).

В процессе исследования проведен визуальный контроль этапов возведения объекта.

С целью получения данных для конструирования несущих конструкций и дальнейшего выбора рационального фундамента для объекта исследования — восьмиэтажного жилого дома высотой 29,4 метра в грунтовых условиях г. Сочи, была подготовлена расчетная модель здания с использованием программного комплекса «Ing+».

Типы рассмотренных конструкций фундамента:

• 1 — фундаментная плита;
• 2 — свайно-плитный фундамент.

По результатам расчета в совокупности с анализом инженерно-геологических условий площадки установлено, что рационально в данном случае применить второй тип конструкции фундамента по ряду причин:

• · инженерно-геологические изыскания выявили специфические набухающие свойства верхней толщи грунтов. При свайно-плитном варианте фундаментов, с учетом прорезки техногенных и набухающих грунтов, их специфические особенности не будут оказывать влияние на конструктивные проектные решения;
• · способность фундаментной плиты воспринимать большую горизонтальную нагрузку в связи с высокой сейсмичностью площадки строительства, по итогам статического расчета, оказалась недостаточной;
• · деформации консольных конструкций зданий при плитном варианте фундамента, выявленные по результатам статического анализа, имеют недопустимые значения.