CC BY
100
АРХИТЕКТУРА И СТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
УДК 624.151
С. В. Платонова
Сибирский государственный индустриальный университет
ОБЛЕГЧЕННЫЕ ФУНДАМЕНТЫ ДЛЯ МАЛОЭТАЖНОГО ЖИЛИЩНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
Наметившийся курс на увеличение доли индивидуального жилищного строительства придает особое значение обеспечению условий разумного использования как природных свойств грунтовых оснований, так и конструкций фундаментов. Малонагруженные фундаменты обладают рядом специфических свойств, влияющих на выбор материала фундаментов, их конструктивные особенности, технологию работ нулевого цикла, возможности фундирования в особых геологических и гидрогеологических условиях и др.
В жилищно-гражданском строительстве в настоящее время применяются, в основном, ленточные (под стены) и отдельностоящие (под колонны) фундаменты - сборные или монолитные. Индустриальность возведения сборных фундаментов в котловане строящегося здания существенно выше, чем при возведении монолитных фундаментов; стоимость сборных фундаментов, как правило, несколько выше, чем монолитных, однако в условиях Сибири, где фактор времени иногда является решающим, общая стоимость строительного комплекса в случае применения сборных фундаментов может оказаться ниже, чем при устройстве монолитных.
Совершенствование конструкций сборных фундаментов шло по пути уменьшения их материалоемкости - применение ребристых блок-подушек, использование пустотелых стеновых блоков, изготовление ребристых стеновых панелей, разработка тонкостенных фундаментов-оболочек под колонну. Однако уменьшение расхода бетона в ряде случаев сопровождалось необходимостью увеличения расхода арматуры (ребристые блок-подушки, тонкостенные фундаменты-оболочки), в другом случае - уменьшалась область применения из-за возможного разрушения бетона силами морозного пучения (облегченные стеновые блоки). По названным причинам это направление усовершенствования конструкций фундаментов мелкого заложения не нашло широкого применения в практике строительства. Прак-
тически оправданным оказалось лишь устройство сборных прерывистых ленточных фундаментов, когда соседние блоки-подушки укладываются на определенном расстоянии друг от друга. При наличии распорных усилий в рамных конструкциях надземной части сельскохозяйственных сооружений целесообразно применение сборных фундаментов с наклонной подошвой [1].
С целью экономии бетона и арматуры при устройстве сборных ленточных или одиночных фундаментов под средней частью подошвы вместо песчаной подготовки рекомендуется применять жесткие бетонные плиты [1]. Толщина плит принимается равной толщине песчаной подготовки; ширина плиты определяет эффективность ее применения по отношению к величине максимального изгибающего момента и поперечной силы в опасном сечении фундамента. Наличие жесткой плиты под подошвой фундамента приводит к трансформации эпюр контактных давлений, уменьшению усилий в опасном сечении и к заметному увеличению осадок. Последнее обстоятельство при давлениях под подошвой до значений менее
0,3 МПа и средне- и слабосжимаемых грунтах основания обычно не является препятствием для применения под подошвой фундамента жесткой плиты [2].
Применение транспорта и монтажных кранов с высокой грузоподъемностью на строительных площадках малоэтажных зданий, как правило, нецелесообразно. Коэффициент использования автотранспорта по грузоподъемности при транспортировке сборных железобетонных конструкций ниже, чем при перевозке бетонной смеси. При использовании монолитных конструкций сырье и материалы первичной обработки транспортируют от места производства до строительной площадки только один раз. Применение же сборных конструкций вызывает в ряде случаев необходимость в двойных перевозках: сначала до завода железобетонных изделий (ЖБИ) в виде сырья и материалов, затем - с завода на площадку в
виде готовых конструкций и деталей. Несмотря на заводские условия трудоемкость изготовления сборных фундаментов, как правило, выше чем монолитных. Технологические процессы изготовления сборных элементов на заводах ЖБИ в части формования и уплотнения почти не отличаются от таковых на строительной площадке. На заводах ЖБИ, кроме того, изготовление сборных фундаментов требует выполнения ряда дополнительных операций (загрузка в пропарочные камеры, пропаривание, выгрузка изделий, транспортировка их на склад готовой продукции, погрузка изделий для отправки на строительную площадку и др.).
Производство работ по устройству монолитных фундаментов в зимнее время давно перестало быть проблемой, и сейчас имеются проверенные практикой способы зимнего бетонирования и фундаментов, и наземных конструкций [3]. Таким образом, по основным технико-экономическим показателям сборные фундаменты нередко уступают монолитным.
Внедрение облегченных фундаментов - реальный путь получения существенного экономического эффекта, уменьшения их материалоемкости. Одной из разновидностей облегченных фундаментов, исследованных и экспериментально, и с применением различных методов, являются щелевые [1, 4]. Изготовление щелевых фундаментов заключается в следующем. В устойчивых грунтах с помощью одно-баровых или двухбаровых машин нарезаются узкие щели (шириной 100 - 300 мм) глубиной от 1 до 3 м и заполняются бетонной смесью. Вместо бетонной смеси в щели могут погружаться или забиваться бетонные элементы. Полученные таким образом бетонные стенки, расположенные параллельно, образуют ленточный фундамент, расположенные взаимно перпендикулярно - образуют одиночный фундамент. Сборные стенки могут иметь вертикальные и наклонные грани. Сверху стенки объединяются монолитной или сборной плитой - ростверком, опирающимся на грунт или расположенным выше поверхности грунта. Таким образом, в щелевом фундаменте, выполненном из двух или трех параллельных стенок, грунтовый «сердечник» заменяет бетон сплошного фундамента. Особенности работы щелевого фундамента заключаются в концентрации напряжений под подошвой стенок и уменьшенных давлениях на грунт под подошвой грунтового сердечника. Концентрация напряжений под стенками (до величины предельных по прочности грунта) обеспечивает возможность передачи на основание значительных внешних нагрузок, а уменьшение дав-
ления под грунтовым сердечником ограничивают осадки щелевого фундамента и возможность прогнозирования их известными методами расчета с применением модели линейно-деформируемой среды.
При малой ширине подошвы стенок предельное состояние грунта под их подошвой возникает уже при малом их смещении, а осадки всего фундамента определяются, главным образом, давлениями под подошвой грунтового сердечника (сердечников). Такой характер работы щелевого фундамента отражен в инженерном методе расчета [5]. В основу этого метода положены системы уравнений равновесия грунтового сердечника, всего фундамента и условие равенства осадок подошвы стенки и подошвы плиты жесткого щелевого фундамента. По установленным значениям контактных давлений традиционными методами рассчитывают осадки и внутренние усилия в любом сечении фундамента.
Оценка влияния пластических деформаций, возникающих под подошвой стенок щелевых фундаментов, проведена путем решения задачи напряженно-деформированного состояния основания двухщелевого фундамента с применением модели упруго-идеальнопластической среды (модификация А.Б. Фадеева) [4]. Установлено соответствие результатов, полученных расчетом, с экспериментальными данными [4, 5]; построены графики расчета осадок и усилий в опасных сечениях двухщелевых фундаментов при различных грунтовых условиях и нагрузках на щелевые фундаменты.
Условия работы щелевых фундаментов с высоким и низким ростверком исследованы в работе [6], в которой установлено соотношение реактивных давлений на грунт под подошвой стенки и сердечника при изменении расстояния между стенками, увеличении заглубления стенок; предложена схема расчета осадок щелевых фундаментов с использованием модели линейно-деформируемого основания.
Щелевые фундаменты прошли многолетние успешные испытания в условиях г. Новосибирска и Новосибирской области при возведении одно- и двухэтажных жилых зданий, в Экибастузе - при строительстве одно- и двухэтажных коттеджей, в Караганде - при строительстве пяти- и семиэтажного жилого и панельного домов. Область применения щелевых фундаментов ограничивается естественными основаниями жилых и общественных зданий в бесподвальном варианте при расположении инженерных коммуникаций в техническом подполье.
Выводы. При строительстве малоэтажных домов применение рациональных облегченных типов фундаментов позволит получить существенный экономический эффект за счет уменьшения их материалоемкости.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика / Под общей ред. Е.А. Сорочана, Ю.Г. Тро-фименкова. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с.
2. А б у х а н о в А.З. Взаимодействие фундамента на промежуточной подготовке с песчаным основанием. // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1989. № 1. С. 14, 15.
3. В а л е е в Р.Х., Б о г д а н о в В.Ф. Об эффективности применения сборных и монолитных ленточных фундаментов в жилищном строительстве. // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1975. № 5. С. 16 - 21.
4. К о ж е в н и к о в а С.В., К р и в о р о т о в А.П. Напряженно-деформированное состояние упруго-пластического основания ленточных щелевидных фундаментов. // Труды Сибирского государственного индустриального ун-та. - Новокузнецк: изд. СибГИУ, 2002. - 213 с.
5. И в а н о в В.Е., К р и в о р о т о в А.П. Практический метод расчета коробчатого фундамента. // Вопросы инженерной геологии, оснований и фундаментов: Труды Новосибирского института инженеров железнодорожного транспорта. Вып. 90. -Новосибирск: изд. Новосибирского ин-та инженеров ж/д транспорта, 1969. С. 244 -249.
6. С о р о ч а н Е.А., Р е в а з и ш в и л и Р.Г. Исследование работы щелевых фундаментов. // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1986. № 5. С. 12 - 15.
© 2013 г. С.В. Платонова.
Поступила 10 октября 2012 г.
УДК 72.025.4 (571.17)
А.В. Теньков
Сибирский государственный индустриальный университет
О СОХРАНЕНИИ АРХИТЕКТУРНОГО НАСЛЕДИЯ ИНДУСТРИАЛЬНЫХ ГОРОДОВ КЕМЕРОВСКОЙ ОБЛАСТИ ПЕРИОДА КОНСТРУКТИВИЗМА (НА ПРИМЕРЕ НОВОКУЗНЕЦКА)
Сохранившиеся в Кемеровской области здания и сооружения первой половины ХХ века имеют особое значение для истории архитектуры Кузбасса. На всей территории Кузбасса все крупные и средние города (Кемерово, Новокузнецк, Ленинск-Кузнецкий, Анжеро-Судженск, Прокопьевск) относятся к «молодым» городам, которые начали расти в связи с развитием горнодобывающей промышленности и индустриализацией первых пятилеток [1].
В настоящее время особую роль играют выявление, охрана, реставрация, а при необходимости - модернизация и реконструкция ценных архитектурных объектов этих городов. Благодаря этим объектам промышленные города с засильем однообразной серийной за-
стройки приобретают некие отличительные индивидуальные особенности и визуальные ориентиры. К одному из таких «ориентирных» типов относятся здания, построенные в стиле конструктивизма в 1920 - 1930-е гг. В этот период возводились первые крупные здания, которые и формировали историческую среду новых промышленных городов. Так, в Анжеро-Судженске в 1920 г. построено первое в Кузбассе здание Дома Советов, в 1930 г. - здание школы нового типа - фабрично-заводская девятилетка. Эту же стилистику имеют первые клубные здания и звуковые кинотеатры, появившиеся в конце 1920-х - начале 1930-х гг. в Ленинске-Кузнецком, Прокопьевске и Новокузнецке. Для этих и других зданий этого пе-
