Проектирование оснований и фундаментов в сейсмических районах

При проектировании на просадочных грунтах в сейсмических районах на конструкции зданий и сооружений, в том числе на основания и фундаменты, наряду с постоянными, длительными и кратковременными нагрузками передаются особые нагрузки, вызванные неравномерными деформациями оснований вследствие просадок грунтов при их замачивании и сейсмическими воздействиями, т. е. по сути дела имеет место особое сочетание нагрузок, состоящее из постоянных, длительных и кратковременных нагрузок и двух особых нагрузок.

В СНиП II-6-74 «Нормы проектирования. Нагрузки и воздействия» содержится требование о том, что в особое сочетание нагрузок может включаться только одна из особых нагрузок. Но так как в данном случае ни одно из возможных особых воздействий, а именно, просадка грунтов в основании и сейсмика не может быть исключено из рассмотрения, в особое сочетание приходится одновременно включать особые нагрузки от сейсмических воздействий и просадок грунтов в основании. Подобный подход принят в СНиП Н-А. 12-69 «Нормы проектирования. Строительство в сейсмических районах» применительно к строительству в сейсмических районах на вечномерзлых грунтах с возможностью их оттаивания в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Одновременный учет двух особых воздействий приводит к весьма существенному повышению нагрузок на здания и сооружения, к чрезмерному усложнению их конструкций, снижению возможностей архитектурно-планировочных решений. Поэтому при одновременном учете просадки грунтов в основаниях и сейсмических воздействий необходимо стремиться к тому, чтобы снизить влияние на конструкции зданий и сооружений каждого или одного из этих особых воздействий. Набор средств по учету сейсмических воздействий весьма ограничен и сводится, в основном, к применению различных конструктивных мероприятий. Поэтому при проектировании на просадочных грунтах в сейсмических условиях необходимо прежде всего рассматривать применение принципов обеспечения прочности и нормальной эксплуатации зданий и сооружений путем устранения просадочных свойств грунтов и прорезки их глубокими фундаментами. При применении этих принципов особые нагрузки от просадок грунтов в основании практически отсутствуют и учитывается лишь снижение модулей деформации уплотненных, закрепленных грунтов при их возможном замачивании, а на площадках со II типом грунтовых условий дополнительные нагрузки на уплотненные, закрепленные массивы и сваи от сил нагружающего трения. В этом случае в особое сочетание нагрузок для конструкций зданий и сооружений будет входить по существу одна особая нагрузка от сейсмических воздействий.
При применении для обеспечения прочности и эксплуатационной пригодности комплекса мероприятий конструкции зданий и сооружений должны рассчитываться на нагрузки от возможных просадок грунтов в основании и сейсмических воздействий. Учитывая независимость возникновения этих воздействий, расчеты выполняют раздельно с определением максимальных значений в отдельных элементах конструкций изгибающих моментов, перерезывающих сил, растягивающих и сжимающих усилий. Так как вероятность одновременного возникновения наиболее неблагоприятных условий по просадке грунтов в основании и сейсмике ничтожно мала, то вполне возможно рассматриваемые особые воздействия в данном случае учитывать раздельно. Это означает, что полученные расчетом дополнительные усилия от просадки грунтов и сейсмики не складываются, а принимаются максимальными по каждому из этих воздействий и с учетом возможных максимальных значений изгибающих моментов перерезывающих сил, сжимающих и растягивающих нагрузок проектируются соответствующие элементы конструкций зданий и сооружений. Аналогичным образом необходимые конструктивные мероприятия на просадку грунтов в основании и сейсмические воздействия не суммируются, а дополняются по соответствующим требованиям на каждое из этих воздействий.

Опыт проектирования и строительства жилых крупнопанельных зданий высотой 4—9 этажей с применением комплекса мероприятий в районах с 8—9-балльной сейсмичностью показывает, что использование этого принципа при возможных просадках грунтов от собственного веса до 20—40 см практически не приводит к усложнению конструкций зданий и повышению расхода металла, так как в основном на просадку грунтов используют имеющиеся запасы прочности отдельных элементов сейсмических зданий. При просадках грунтов от собственного веса более 20—40 см максимальные дополнительные усилия наблюдаются вследствие просадок грунтов, что приводит к дополнительному армированию конструкций и повышенному расходу металла. Поэтому область рационального применения комплекса мероприятий в сейсмических районах ограничивается возможными просадками грунтов от собственного веса до 20—40 см и достаточно прочными и жесткими конструкциями зданий.