Методика выбора оптимальных фундаментов высотных зданий в условиях г. Хошимина

Размещено на http://www.allbest.ru/

МЕТОДИКА ВЫБОРА ОПТИМАЛЬНЫХ ФУНДАМЕНТОВ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ В УСЛОВИЯХ Г. ХОШИМИНА

Специальность 05.23.02 - Основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Нгуен Куанг Хынг

Санкт-Петербург 2008

Работа выполнена на кафедре геотехники ГОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Мангушев Рашид Абдуллович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Кириллов Владимир Михайлович

кандидат технических наук Матвеенко Геннадий Алексеевич

Ведущая организация: ОАО «ЛенНИИпроект»

Защита состоится 30 декабря 2008 г. в 14:00 часов на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.223.01 при Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 190005 Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, д. 4, зал заседаний. Факс: (8-812) 316-58-72

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке СПбГАСУ.

Автореферат разослан «__» ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета.

д.т.н., профессор Ю. Н. Казаков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Город Хошимин является крупным современным центром экономики не только Вьетнама, но и всей Юго-восточной Азии. По прогнозам, численность населения к 2025 году достигнет 12 миллионов человек (в настоящее время - 5 миллионов), что, в свою очередь, приведет в ближайшее время к строительству на территории города ряда новых кварталов. Нехватка земли и рост цены на неё вызывает развитие строительства на новых площадях, в том числе со сложными грунтовыми условиями, высотных зданий (до 30 этажей).

В последние годы в г. Хошимине достаточно широко используются для служебных площадей подземные сооружения, однако при проектировании слабо учитывается возможность их использования для повышения этажности застройки.

Исследований по выбору оптимальных конструкций фундамента для высотного строительства ранее не проводилось, что являлось и является одной из причин нерационального устройства фундаментов на территории города. При исследовании объектов от 8 до 30 этажей, уже построенных на территории города, обнаруживается, что стоимость возведения фундамента в таких зданиях слишком велика и достигает 30…40 % общей стоимости строительства (в том числе, стоимость свай занимает 22…30 %).

Все вышеназванное делает актуальным на территории города Хошимина исследования по выбору оптимальных конструкций фундаментов с учетом использования подземных пространств под высотными зданиями. Решение этой проблемы имеет особую важность как для роста строительства, так и для экономики Вьетнама в целом.

Цель работы заключается в разработке методики по выявлению оптимальных конструкций и параметров фундаментов для зданий от 8 до 40 этажей в разнообразных инженерно-геологических условиях г. Хошимина.

Задачами исследований в соответствии с указанной целью являются:

1. анализ зарубежного опыта устройства фундамента при высотном строительстве на территориях, сложенных слабыми грунтами;

2. оценка и зонирование инженерно-геологических условий г. Хошимина с точки зрения устройства фундаментов;

3. анализ и сопоставление современных методов определения осадок сооружений при наличии в основании мощных слоев слабых грунтов;

4. разработка методики определения оптимальных параметров различных видов фундаментов при грунтовых условиях г. Хошимина;

5. разработка методики технико-экономического сравнения вариантов устройства фундаментов с учетом освоения подземных пространств;

6. разработка рекомендаций по выбору оптимальных типов фундаментов с учетом использования подземных пространств для зданий различной этажности на территории города.

Научная новизна работы состоит:

- в выявлении факторов, влияющих на точность методов определения осадки зданий при наличии в основании слоев слабых грунтов;

- в разработке карт инженерно-геологического районирования территории г. Хошимина для выбора оптимального вида фундаментов;

- в разработке геотехнических карт по допустимой этажности зданий, соответствующей вариантам устройства подземных частей здания;

- в разработке и применении методики комплексной оценки различных типов фундаментов высотных зданий в разнообразных грунтовых условиях г. Хошимина.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

- результаты исследования могут стать основой для применения различных видов фундамента с учетом освоения подземных пространств при строительстве не только в г. Хошимине, но и во Вьетнаме в целом;

- результаты сравнения осадок, определенных по различным методам, могут стать основанием для внесения поправок в действующие строительные вьетнамские нормы по проектированию оснований, фундаментов и разработке территориальных строительных норм в соответствии с грунтовыми условиями г. Хошимина;

- разработаны геотехнические карты по допустимой этажности зданий, соответствующей варианту устройства подземного пространства, что позволяет более рационально использовать подземные пространства для целей повышения этажности зданий;

- разработаны карты районирования территории города по оптимальному типу фундаментов, позволяющие уменьшать затраты на возведение фундамента;

Достоверность результатов исследования обеспечивается большим количеством расчетов с помощью численных программ PLAXIS и PILE, широко использующихся для решений современных задач в геотехнической практике. Выбранный метод расчета осадок обосновывается сопоставлениями результатов расчета различными методами и натурных данных наблюдений за осадками реальных зданий.

На защиту выносятся:

- результаты сопоставления осадок, определенных по различным методам;

- результаты расчета параметров коробчатого фундамента с различными вариантами устройства подземных пространств;

- методика составления геотехнической карты с рекомендациями по оптимальному типу фундамента с учетом освоения подземных пространств;

- результаты составления геотехнических карт при грунтовых условиях г. Хошимина.

Апробация работы и публикации. Основные результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на 64-й и 65-й научной конференции профессоров, преподавателей, научных работников, инженеров и аспирантов университета, Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2007 - 2008 г.; на 60-й научно-технической конференции молодых ученых (аспирантов, докторантов) и студентов. По теме диссертации опубликовано 6 статей, в том числе три статьи в изданиях из перечня ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, основных выводов, списка использованных источников из 126 наименований и содержит 163 страницы основного текста, 54 рисунка, 36 таблиц, 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

фундамент строительство высотный грунт

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой темы, приведены общая характеристика работы и основные положения, которые автор выносит на защиту.

В первой главе представлены краткие оценки географических и инженерно-геологических условий г. Хошимина, а также результаты проведенных исследований по инженерно-геологическому районированию для выбора оптимального вида фундамента при строительстве высотных зданий.

В целом, почти вся территория города покрыта неогенного-четвертичными отложениями с толщиной от 50 до 330 м. Причем большая площадь города сложена слоями слабых грунтов (модуль деформации E < 5 МПа, несущая способность R < 0,1 МПа), принадлежащих отложениям голоцена. Толщина слоев слабых грунтов - до 30 м, что значительно затрудняет строительство фундаментов на территории города.

В последние годы одним из методов, помогающих рационально использовать грунтовые условия строительной территории, является применение на стадии разработки проектов квартальной планировки специальной геотехнической карты. Такие карты позволяют наиболее рациональное устройство зданий различной этажности с учетом количественной оценки затрат на фундаментостроение. Различные принципы составления таких карт представлены авторами Н. Н Морарескулом, Л. Г. Заварзиным, Г. В. Штокаленким, С. Н. Сотниковым, Р. А. Мангушевым и др.

Для территории г. Хошимина вьетнамскими авторами Чан Х. Ф., Чан М. Л., Нгуен У., Нгуен Д. Д., Чан М. Т. и др. выполнены обзорные и специальные инженерно-геологические районирования. Однако они проводились без учета устройства фундамента конкретных зданий, поэтому не имеют большого значения в ориентировке для выбора рационального типа фундамента при проектировании. Существуют исследования авторов Нгуен В. К., Нгуен Б. К., Вуй Д. Н., Нгуен М. Т. и др. по оптимальному применению фундаментов и методу закрепления грунтов при малоэтажных зданиях. Исследований по выбору оптимальных типов фундаментов для высотных зданий на территории города до сих пор не проводилось.

В настоящее время при высотном строительстве в крупных городах подземное пространство используется не только для целей повышения служебных площадей зданий, но и как рациональное решение по типу фундамента при строительстве сооружений на слабых грунтах. При этом варианты устройства фундаментов таких зданий достаточно разнообразны и оказываются экономичным. Отметим, что на территории г. Хошимина при проектировании слабо учитывается подземное пространство для повышения этажности сооружений. Строительство высотных зданий более 8 этажей производится исключительно с использованием свай, особенно буровых свай большим размером (диаметром 0,8…2,0 м, длиной до 75 м), что даже при наличии подземных помещений приводит к значительному повышению затрат на возведение фундаментов.

Все описанное выше позволило сделать выводы о целесообразности исследований по разработке геотехнических карт с рекомендациями по оптимальному типу фундамента с учетом устройства подземных пространств под зданиями в грунтовых условиях г. Хошимина.

Вторая глава диссертации посвящена анализу и сопоставлению методов определения осадок зданий при наличии в основании слабых грунтов.

Современные методы расчетов осадок фундамента основываются на решениях линейной или нелинейной теории упругости. Применяя линейную теорию упругости, используются методы послойного суммирования по СНиП 2.02.01-83^*, по СНиП 2.02.02-85 и СП 50-101-2004 с учетом процессов разуплотнения грунта при откопке котлована и его последующего уплотнения при возведении сооружения, а также метод конечных элементов с использованием модели линейной деформации грунтов.

Нелинейная теория упругости применяется для решения геотехнических задач с помощью метода конечных элементов. Вместе с тем, разработаны модели грунтов, основанные на теории нелинейно-упругой и упругопластической деформация. Каждая модель характеризуется зависимостью между деформациями и напряжениями. В геотехнической практике широко используются модель Мора-Кулона, модель «кем-клей», гиперболическая модель и их разновидности. Причем гиперболическая модель учитывает зависимость модуля жесткости от напряжено-деформированного состояния оснований. По сравнению с моделью Мора-Кулона она лучше учитывает поведение грунта при разгрузке. Однако при использовании этой модели требуются три значения модуля, полученные в сложных испытаниях (трехосные и одометрические испытания) в процессе изысканий, которые производится лишь в редких случаях одновременно. Модель «кем-клей» основана на фундаментальных результатах, выполненных для глин и торфов. Она используется при решении задач, связанных с консолидацией глин и слабых грунтов.

Для сопоставления нами выполнены расчеты осадки по различным методам для 9 зданий, особенности которых и данные наблюдений за осадкой каждого объекта были взяты из работ Сотникова С. Н., Фадеева А. Б., Камаева В. С., Нгуена В. К.

С целью предварительной оценки вариантов фундаментов для составления геотехнических карт, в методе конечных элементов с использованием нелинейной теории упругости, нами предложено применение модели Мора-Кулона. Эта модель основана на теории пластического течения с идеальной пластичностью. В ней используются 5 известных параметров грунтов, полученных в широко использующихся испытаний.

В результатах расчетов для 9 зданий было выявлено, что существуют значительные различия между расчетными осадками по СНиП и данными наблюдений (табл 1), особенно при наличии в основании мощных слоев слабых грунтов (объекты № 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9).

Таблица 1

Результаты расчетов осадок по разным методам (см.)

Это объясняется тем, что:

а. в методах по СНиП неточно учитывается влияние выбранного экскавацией грунта на конечную осадку. В объектах № (1), (2) значение осадки, определенной методом по СНиП 2.02.01-83^* без учета влияния вынутого грунта (при фундаменте шириной более 10 м), во много раз больше фактически наблюдаемых (табл 1).

б. в методах по СНиП и в методах конечных элементов с использованием модели линейной деформации для конечной осадки не учитывается пластическая деформация. Результаты расчетов по программе PLAXIS с использованием модели нелинейной деформации Мора - Кулона для восьми зданий показали, что при наличии в основании мощных слоев слабых грунтов пластическая деформация оказывает сильное влияние на конечную осадку и составляет до 45 % конечной осадки (объекты № 3 - 8 в табл 2). В объектах (1), (2) при отсутствии слабых грунтов пластическая деформация совсем незначительна. По результатам расчетов рассматриваемых объектов отмечено, что пластические зоны развиваются до нижней границы слабых грунтов (слой 2 на рис. 1) и почти не возникают в слоях плотных грунтов, непосредственно залегающих под фундаментом. В нижних слоях плотных грунтов (слой 3 - рис. 1) также не возникают пластические деформации. Результаты расчетов для фундамента при различных пластических зонах (различных значениях ) также показали большое влияние пластической деформации на конечную осадку при наличии в основании слабых грунтов (рис. 2).

Таблица 2

Оценка величины пластической деформации S_p (по программе PLAXIS)



Рис. 2 Послойная пластическая деформация (S_p) в основании при различных размерах пластических зон - грунтовые условия объекта № 6

в. в методах СНиПа не точно определяется размер активной зоны (H_c) при наличии в основании слоев слабых грунтов большой толщины. Для объекта № 3 при расчете по методам СНиПа максимальное значение глубины сжимаемой толщи составляет 28,0 м (рис. 3) (по условию _zp 0,1_zg), однако наблюдаемая осадка на такой глубине достигает 14 см.

Почти во всех рассматриваемых объектах программа PLAXIS с использованием модели Мора-Кулона дает значение осадки, которая ближе к данным наблюдений, особенно при наличии в основании мощных слоев слабых грунтов (объекты № (3) - (9) - табл 1). К тому же она дает возможность определять осадку без ограничения сжимаемой толщи (кривая 4 - рис. 3). Осадка, рассчитанная по этой программе, на глубине 28,0 м составляет 8 см.

В результате для дальнейшего анализа рекомендуется использование метода конечных элементов с использованием модели Мора-Кулона, а именно программы PLAXIS для предварительного определения параметров фундаментов по условию второй группы предельного состояния.



Рис. 3 Эпюры послойных перемещений грунта в основании объекта № 3

В третьей главе приводится разработка методики определения оптимальных параметров вариантов устройства фундамента и их применимость в грунтовых условиях г. Хошимина, а также детализация существующего районирования с подразбивкой территории на условно-однородные инженерно-геологические (И-Г) зоны и построение типичных И-Г разрезов для каждой из них.

Составление карты детализации существующих И-Г районирований территории г. Хошимина на условно-однородные зоны основано на работах Чан Х. Ф., Чан М. Л., Нгуен У. и др. При этом, нами использованы следующие дополнительные признаки:

- типы естественных оснований, сложенных в верхних слоях слабыми грунтами морских и аллювиально-болотных отложений голоцена. По толщине таких слоев нами созданы следующие типы: I - толщина до 2 м; II - до 5 м; III - до 10 м; IV - более 10 м;

- условия залегания подземных вод, которые оцениваются по трем категориям: категория K - залегание подземных вод меньше 2 м; категория L - от 2 до 5 м; категория М - больше 5 м;

- влияние подземных вод, которое оценивается по трём категории: k - величина pH от 5,5 до 6,5; l - от 3,0 до 5,5; m - меньше 3,0;

На основе этих признаков, кроме районов А1 и А2, строительная территория города разделяется на 12 условно-однородных И-Г зон (рис. 4).

Для каждой зоны нами выполнены определения оптимальных параметров вариантов: свайного фундамента с буровыми и сборными сваями, коробчатого фундамента различных глубин заложения и свайно-плитного фундамента.

Для свайных фундаментов оптимальные параметры свай оцениваются через стоимостный коэффициент (С_у), вычисленный по формуле:

(1)

где С_п = n(С_св+С_пог) - полная стоимость свай; Р_уд = (Р_св/V) - удельная несущая способность сваи; Р_св - несущая способность свай; V - общий объем свай; n - количество свай; С_св, С_пог - соответственно сметная стоимость изготовления свай и сметная стоимость работ, связанных с погружением и устройством свай под зданием, определенные на основе действующих сметных норм для территории г. Хошимина.

Минимальные значения стоимостного коэффициента (С_у) позволяют сделать предварительный вывод о наиболее экономичном в стоимостном и конструктивном отношении типе и размере свай

Вместе с тем, нами проводилось определение оптимальных параметров для сборных свай сечением от 0,20,2 до 0,40,4 м с несущей способностью от 400 до 1000 кН и буровых свай диаметром от 0,8 до 1,5 м с несущей способностью от 3000 до 10000 кН в каждой И-Г зоне. В настоящее время в Хошимине такие сваи широко используются при гражданском строительстве.

По результатам расчетов оптимальная длина буровых свай (несущая способность в пределах 3000…10000 кН) варьируется от 40…60 м, а для сборных свай (несущая способность - 400…1000 кН) - 10…35м. Стоимостный коэффициент (по формуле 2) буровых свай с большим диаметром достаточно велик (1,5…3,0). Применение буровых свай больших размеров на территории города значительно повышает стоимость возведения фундамента. Эти сваи обладают высокой несущей способностью и рекомендуются для сооружений, имеющих большую нагрузку на основание (здание более 35 этажей). Для зданий средних размеров (8…30 этажей) такие сваи следует применять выборочно. Почти во всех случаях следует рассматривать возможность применения фундаментов на естественном основании или сборных свай с увеличением их количества.

Рис. 4 Карта детализации И-Г районирования города

Для коробчатых фундаментов с учетом освоения подземных пространств под зданиями нами предложена методика определения оптимальных параметров, которая заключается в следующем:

а. выполняется типизация зданий и определяется значение нагрузок на фундамент;

б. составляется расчетная схема для каждого варианта устройства подземного пространства;

в. производится расчетный анализ вариантов устройства подземных пространств при различном количестве надземных этажей для каждого типа здания;

г. производится определение допустимого количества надземных этажей, соответствующего конкретному варианту устройства подземного пространства, на основе выполнения условия S_ij<S_u. Здесь S_ij - осадка, соответствующая j надземных этажей и i подземных этажей; S_u - предельная осадка, определяется по норме.

Применяя эту методику на территории г. Хошимина, мы выполнили расчеты для 3 типов зданий (полный железобетонный каркас, железобетонный каркас с жесткой стеной, железобетонный каркас с жесткой стеной и предварительно напряженным перекрытием) при 5 вариантах устройства подземных пространств с различной глубиной.

Результаты расчетов показали, что устройство подземных пространств позволяет уменьшать осадку и значительно повысить этажность зданий (рис. 5). В результате расчетов нами составлены геотехнические карты по допустимой этажности, соответствующей различным вариантам устройства подземных пространств. Такие карты позволяют оценить оптимальное освоение подземных пространств с целью повышения этажности зданий, что понижает общие затраты на строительство фундаментов.



Рис. 5 Зависимость этажности зданий от глубины заложения фундамента

Анализ реальных объектов, уже построенных на территории города, показал, что во многих случаях при проектировании эффективность устройства подземных пространств до сих пор учитывается слабо (таб. 4).

Таблица 4

Сравнение между реальными и предлагаемыми вариантами

Для свайно-плитных фундаментов нами проведена оценка влияния веса извлеченных грунтов при устройстве подземных пространств на повышение этажности здания. Результаты расчетов показали, что использование подземного пространства при свайно-плитном фундаменте значительно уменьшает осадку здания (рис. 6), что позволяет увеличивать его этажность. Благодаря уменьшению давления на основание при устройстве подземных пространств сборные сваи могут применяться в качестве фундамента зданий до 35 этажей на территориях, сложенных мощными слоями слабых грунтов.



Рис. 6 Зависимость осадки от глубины заложения плиты при свайно-плитном фундаменте 18-этажного здания (И-Г зона (2), район 3, 10)

Наряду с этим, нами предложена методика определения оптимальных параметров свайно-плитных фундаментов с учетом использования подземного пространства. Она предполагает следующее:

а. выбор для каждой И-Г зоны оптимальных параметров сборных свай с использованием программы PILE;

б. анализ вариантов устройства свайно-плитного фундамента с различной глубиной заложения плиты при различном количестве надземных этажей;

в. расчет допустимого количества надземных этажей, соответствующего конкретному варианту устройства фундамента на основе выполнения условия S_ij<S_u.

По этой методики для каждой И-Г зоны нами устанавливалась допустимая этажность зданий, соответствующая различным вариантам устройства свайно-плитного фундамента (рис. 7). Результаты расчетов показали, что для грунтовых условий г. Хошимина комбинация свай с плитным ростверком большой глубины заложения может использоваться в качестве фундамента зданий до 35 этажей. В зонах, сложенных мощными слоями слабых грунтов (зоны (4), (6), (7)), сваи полностью воспринимают дополнительную нагрузку от здания. Оптимальное расстояние между сваями составляет 6d…8d. В остальных зонах при выполнении условия S<S_u вертикальные усилия, передаваемые на слои плотных грунтов, непосредственно залегающие под плитой, составляют 35…70 % дополнительной нагрузки. При этом оптимальное расстояние между сваями составляет 7d…9d.

Отметим, что в настоящее время при строительстве таких зданий используются буровые сваи большого размера, имеющие высокую стоимость, что приводит к значительному повышению затрат на строительство зданий.

Таким образом, результатом третьей главы является определение оптимальных параметров возможных типов фундаментов для высотных зданий от 8 до 50 этажей.

В четвертой главе проводится методика разработки и использования на территории г. Хошимина геотехнических карт с рекомендациями по оптимальным типам фундамента с учетом освоения подземных пространств для зданий различной этажности.

Оптимальным типом фундамента является вариант, отвечающий таким технико-экономическим факторам, которые обеспечивают условия прочности и деформативности сооружения и основания и обладают низкой стоимостью строительства (низким стоимостным коэффициентом).

Для выбора оптимальных фундаментов при грунтовых условиях г. Хошимина с учетом предложений, рассмотренных в третьей главе, нами разработана методика, блок-схема которой представлена на рис. 8.

Рис. 8 Блок-схема методики разработки геотехнических карт

По этой методики для территории г. Хошимина блоки I и II были выполнены в третьей главе. Последним блоком является определение оптимального варианта устройства фундамента на основе технико-экономических сравнений. В качестве критерия сравнения нами используется коэффициент удельной стоимости (С_i) - отношение общей стоимости фундамента (С_ф), включающей в себе затраты на строительство и экономическую эффективность, к общей строительной площади (A) здания.

(2)

Минимальные значения показателя стоимости (С_i) позволяют сделать предварительный вывод о наиболее оптимальном варианте устройства фундамента.

Анализ современных технологий строительства подземных сооружений на территории г. Хошимина позволяет при расчете стоимости фундамента с учетом освоения подземных пространств (С_кф) использовать следующие предположения:

- для зданий, имеющих один подземный этаж (глубина меньше 3 м) и построенных в зоне неплотной застройки, стоимость строительства подземных частей определяется с учетом обеспечения устойчивости стен котлованов откосами или шпунтами;

- для зданий, имеющих два подземных этажа (глубина меньше 8 м), стоимость строительства подземных частей определяется с учетом обеспечения устойчивости стен котлованов шпунтами;

- для зданий, имеющих более двух подземных этажей, стоимость строительства фундамента определяется для варианта устройства подземных частей способом «стены в грунте».

При этом на основе сметно-нормативных документов и анализа практической стоимости реальных инвестиционных проектов устройства подземных пространств нами определена сметная стоимость работ, связанных с возведением фундамента на территории города.

С использованием предлагаемой методики для территории города нами разработаны геотехнические карты с рекомендациями по оптимальному типу фундаментов зданий различной этажности. На рис. 9 приведена такая геотехническая карта для здания от 15 этажей до 20 этажей.

Результаты показали, что на территории города при строительстве здания до 25 этажей оптимальным типом являются коробчатые или плитные, а также свайные фундаменты с использованием сборных свай. Почти во всех случаях, кроме районов, принадлежащих И-Г зонам (1), (2), (3), вариант свайного фундамента с использованием сборных свай требует минимальных инвестиций. Однако с учетом эффективности, полученной при освоении подземных пространств, варианты коробчатых фундаментов глубокого заложения обладают минимальным коэффициентом стоимости (С_i). Результаты нашего анализа существующих зданий от 15 до 25 этажей показали, что реальные варианты свайных фундаментов с буровыми сваями большого размера обладают стоимостью большей, чем предложенный вариант в 1,7…3 раза.

Применение подземных пространств глубиной до 8 м значительно уменьшает давление на основание, что позволяет использовать сборные сваи в качестве фундаментов зданий от 25 до 35 этажей. Технико-экономическое сравнение показало, что для таких зданий устройство свайно-плитных фундаментов с глубиной заложения плит до 8 м оказывается более экономичным вариантом. В этом случае затраты на строительство свайно-плитных фундаментов с использованием сборных свай меньше, чем при аналогичных свайных фундаментах с буровыми сваями в 1,5…1,7 раза.

Для зданий более 35 этажей рекомендуется применение буровых свай большого размера.



При освоении подземных пространств рациональным вариантом является устройство двух подземных этажей (глубина до 8 м). Такая глубина позволяет использовать при открытых котлованах временные ограждения в виде шпунтов. Применение постоянных железобетонных ограждений приводит к резкому повышению стоимости возведения фундамента до 2,4 раза. В И-Г зонах (4), (6) и (7) при использовании буровых свай в зданиях более 35 этажей нами рекомендуется освоение подземных помещений глубиной до 8 метров с целью уменьшения не только давления на основание, но и длины свай в слоях слабых грунтов. Расчеты показали, что в этом случае освоение подземных пространств глубиной до 8 метров дает большую эффективность: не увеличивает стоимость строительства, при этом значительно повышает служебную площадь зданий.

Применение результатов исследования для реальных зданий показали, что предложенные варианты обеспечивают условия предельного состояния по деформации при меньшей стоимости фундаментов, чем аналогичные принятые в реальных проектах. При предложенных вариантах фундаментов затраты на возведение фундаментов уменьшаются до 3 раз. Наблюдения за осадками таких зданий также показывают, что существующие фундаменты запроектированы с большим запасом прочности. Во многих зданиях осадка на момент наблюдений не превышала одного сантиметра.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложена схема инженерно-геологического районирования с разделением строительной территории г. Хошимина на 12 условно-однородных зон с типичными грунтовыми напластованиями;

2. Для каждой из выявленных зон определены основные факторы, влияющие на выбор типа фундамента зданий различной этажности;

3. На основании сравнительного анализа осадок, вычисленных по различным методам с реальными значениями, выявлены недостатки, влияющие на точность расчетов, в частности:

- недоучет влияния выбранного экскавацией грунта;

- неточное определение размера активной зоны при наличии в основании слабых грунтов;

- недоучет пластических деформаций в конечной осадке зданий.

4. Расчетным анализом выявлено, что для большинства рассмотренных зданий выше 5 этажей при наличии в основании большой толщи слабых грунтов с модулем деформации E 5 МПа пластическая часть деформаций при расчете конечных осадок сооружений может доходить до 50 % от ее общей величины;

5. Разработана и численно обоснована методика построения геотехнических карт рекомендуемого расположения зданий с различным типом фундаментов и объемом (этажностью) подземного пространства;

6. Разработаны рекомендации по устройству рациональных типов фундаментов зданий различной этажности, предлагаемых к проектированию в различных инженерно-геологических зонах г. Хошимина, а именно:

- здания до 25 этажей: сплошной фундамент глубиной до 8 м или свайный фундамент со сборными сваями в зонах (1), (2), (3), (5) и свайный, свайно-плитный фундамент со сборными сваями в зонах (4), (6), (7);

- здания от 25 этажей до 35 этажей: свайный и плитно-свайный фундамент со сборными сваями, глубиной заложения плита до 8 м;

- здания от 35 этажей до 50 этажей: свайный фундамент с буровыми сваями большого диаметра или сваей «баррет». В этом случае рекомендуется использование подземных пространств с целью уменьшения давления на основание.

7. Предложенная методика построения геотехнических карт рекомендуемого расположения зданий с различным типом фундаментов и объемом подземного пространства (подземной этажности) в дальнейшем может быть использована при составлении генеральных планов застройки городов со сложными инженерно-геологическими условиями.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих научных работах

1. Мангушев Р. А., Нгуен К. Х. Инженерно-геологическое районирование и задачи оптимального выбора фундаментов для высотного строительства на территории г. Хошимина / Мангушев Р. А., Нгуен К. Х. // Вестник гражданских инженеров. Научно-технический журнал № 2 (11).2007. С. 57-63. (по списку ВАК).

2. Мангушев Р. А., Нгуен К. Х. Сопоставления расчета осадок зданий по различным методам при наличии в основании слоев слабых грунтов / Мангушев Р. А., Нгуен К. Х. // Вестник МГСУ. Научно-технический журнал № 3.2008. С. 119-123. (по списку ВАК).

3. Мангушев Р. А., Нгуен К. Х. Методика составления геотехнических карт с учетом рекомендаций по выбору оптимальных типов фундаментов для зданий с подземным пространством (на примере г. Хошимина) / Мангушев Р. А., Нгуен К. Х. // Вестник ВГАСУ. Научный журнал № 3 (11). 2008. С. 29-35. (по списку ВАК).

4. Нгуен К. Х. Экспериментальная и расчетная оценка сопротивления грунта по боковой поверхности свай / Нгуен К. Х. // 64-я Науч. конф. профессоров, преподавателей, науч. работников, инженеров и аспирантов ун-та: сб. докл. / С.Петерб. Гос. Архитектур.строит. ун-т. СПБ., 2007. С. 105-111.

5. Нгуен К. Х. Методика инженерно-геологического районирования территории г. Хошимина для выбора оптимальных конструкций фундаментов высотных зданий / Нгуен К. Х. // 60-я Науч. конф. молодых ученых: сб. докл. / С.Пет. Гос. Архитектур.строит. ун-т. СПБ., 2007. С. 78-83.

6. Нгуен К. Х. Оптимальные параметры фундаментов высотных зданий для территории г. Хошимина / Нгуен К. Х. // 65-я Науч. конф. профессоров, преподавателей, науч. работников, инженеров и аспирантов ун-та: сб. докл. / С.Петерб. Гос. Архитектур.строит. ун-т. СПБ., 2008. С. 41 - 45.

Размещено на Allbest.ru