Объем спроса на складские помещения растёт, но не каждый может позволить себе строительство или даже аренду такого помещения. Основная задача, которая сейчас стоит перед проектировщиком сделать не только надежно, но и экономически выгодно.

Устойчивость, эксплуатационная надежность и долговечность малоэтажных зданий и других легких сооружений зависит от взаимодействия фундаментов с основаниями, особенно в процессе промерзания и оттаивания.

Конструктивная схема здания должна отвечать особенностям деформирования сезоннопромерзающих грунтов основания. Поэтому необходимо усовершенствовать конструкции малоэтажных зданий. Таким образом нужно рассматривать и усовершенствовать новые типы фундаментов, такие как поверхностные.

Ключевые слова: поверхностные фундаменты, сезоннопромерзающие грунты

Введение Спрос на одноэтажные госпитальные здания, торговые комплексы и качественные складские площади значительно превышает объем предложения, особенно это показал 2020 год. Нужно было в жатые сроки построить многофункциональные медицинские центры для борьбы с коронавирусной инфекцией COVID-19. Чаще всего проектировщики предпочитают перестраховаться и использовать устоявшийся метод устройства фундаментов, а именно закладывать подошву ниже расчётной глубины промерзания грунтов [1]. Это удорожает работы и увеличиваются сроки сдачи объекта. Стоимость фундаментов составляет существенную часть стоимости всего сооружения. Данную проблему можно решить с помощью строительства на поверхностных фундаментах (ПФ).

ПФ рассмотрены в следующих патентных решениях. Устойчивость, эксплуатационная надежность и долговечность малоэтажных зданий и других легких сооружений зависит от взаимодействия фундаментов с основаниями, особенно в процессе промерзания и оттаивания. Фундаменты, расположенные в слое сезонного промерзания грунтов, подвергаются воздействию деформаций и сил морозного пучения, а при последующем оттаивании основания испытывают влияние деформаций обратного знака-осадок, обусловленных оттаиванием при существенном снижении прочности грунтов. Традиционный способ устройства фундаментов, когда их подошва закладывается ниже глубины промерзания грунта, во многих случаях не гарантирует устойчивости малоэтажных зданий, при воздействии касательных сил морозного пучения. Применение поверхностных фундаментов исключает касательные силы пучения и накопление деформаций выпучивания фундаментов, увеличивающих из года в год. Однако развитие по подошве фундаментов нормальных сил морозного пучения приводят к сложному характеру силового взаимодействия системы «сезоннопромерзающее основание-фундамент-сооружение». Закономерности указанного взаимодействия изучены недостаточны и требуют дальнейшего изучения. Именно для этого на строящемся объекте по адресу Московское шоссе 115 в п. Шушары (рис.1) ведется научно-техническое сопровождение строительства склада сырья готовой продукции, который проектировался на основе патента № 2540738.

Рис. 1. Поверхностные фундаменты

Была запатентована конструкция железобетонной плиты для возведения незаглубляемых фундаментов, образованная плоской железобетонной конструкцией, отличающейся тем, что плоская железобетонная конструкция плиты выполнена в виде двух перекрещивающихся под углом 90 градусов балок, а в месте соединения балок выполнены криволинейные боковые вертикальные поверхности, с радиусом кривизны 1,5 ширины балки, причем длина балки в четыре раза больше ее ширины, при этом ширина балки определяется в соответствии с площадью основания колонны. Конструкцию железобетонной балки можете увидеть на рис.2

Рис. 2. Конструкция железобетонной плиты

Преимущества данной плиты в следующем:

1. Может иметь небольшие размеры и изготавливаться на заводе
2. Рациональная форма в виде перекрёстных балок переменной жесткости равного сопротивления, что позволяет уменьшить контактные напряжения в системе «фундаментная плита-грунтовое основание»
3. Минимизированы затраты на бетон, благодаря правильно подобранной форме.

В настоящее время проектировщики не используют данную конструкцию железобетонной плиты, обеспечивающей экономию материалов и позволяющей устраивать незаглубляемые фундаменты как для единичных нагрузок, так и для сетки колонн, стен, рандбалок и т. д.

Однако, благодаря запатентованной конструкции можно возвести фундамент, который прослужит долгое время. Т. е. если соединить балками фундаментные плиты, то получится единая конструкция, которая будет выполнять свои функции.

На объекте по проекту предложена схема расположения фундаментов (рис.4), которая подтверждена расчетами.

Рис. 3. Схема расположения фундаментов

Сама конструкция фундаментной плиты выглядит так:

— Уплотненное грунтовое основание

— Щебеночная подготовка

— Бетонная подготовка

— Щебеночная засыпка

— Фундаментная железобетонная балка

— Железобетонная плита пола (арм. 16 с шагом 300х300)

— Фибробетон (h=5см) на синтетической фибре

Рис. 4. Конструкция пола здания и фундамента

При этом фундаменты под колонны каркаса выполняются в виде плоских железобетонных плит, способных воспринимать изгиб, объединенных в продольном и поперечном направлениях железобетонными балками с образованием единой конструкции. Объединение фундаментов с балками осуществляется посредством стыков арматуры, способных передавать только перерезывающую силу, что реализует требование п. 8.8. СП 22.13330.2016.

Фундаменты под колонны образованы крестообразным пересечением двух коротких железобетонных балок (l=3м) со скруглением входящих углов с площадью основания 4,8м ² . Высота фундаментов составляет 50 см. Железобетонная плита пола здания (h=20см) уложена по верху балок, соединяющих отдельные 4-х лепестковые фундаменты(рис.5), и опирается на щебеночное заполнение толщиной 50см.

Конструкция пола здания и фундамента под колонну показана на рис. 5. Это означает, что отдельные 4-лепестковые фундаменты, будучи включенными в «пирог», испытывают осадку вместе с ним, то есть все элементы «пирога» работают совместно.

В пониженных местах площадки был разложен и уплотнен кирпичный бой, далее произведена укладка геотекстиля и сделана бетонная подготовка.

Таким образом, работы ведутся на строительной площадке и в дальнейшем будут вестись наблюдения как работает фундаментная плита и производиться расчёты в программных комплексах.

Для научной составляющей — это прорыв, так как использование таких фундаментов еще не вошло в обиход и в дальнейшем их можно будет приурочить ко всем районам, включая мерзлотные. Для заказчиков — это возможность строить экономически выгодно без лишних затрат, а, следовательно, востребованность.

Литература:

1. Железобетонная плита для возведения незаглубляемых фундаментов.Патент RU2540738C1. Григорий Иванович Белый Юрий Борисович БерманИгорь Игоревич Сахаров
2. Медведев Серегей Назарович, Технология устройства оснований и фундаментов зданий на сезоннопромерзающих грунтах
3. Карлов, В. Д. 3.Основания и фундаменты на сезоннопромерзающих пучинистых грунтах / В. Д. Карлов. — Санкт-Петербург: Нестор-История, 2016. — 359 c. — Текст: непосредственный. СП 25.13330.2020
4. СП 25.13330.2020 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах