Фундаменты в сейсмических районах, свайные фундаменты

Каждая точка земли в таком районе испытывает последовательное воздействие волн разного вида, поэтому колебания грунта при землетрясениях имеют сложный пространственный характер. Из-за этого сейсмические силы могут иметь любое направление, быть переменными по скорости и величине.

Здания и сооружения в сейсмических зонах подвергаются воздействию особых факторов, из-за чего появляются дополнительные усилия в конструкциях и изменяются условий их работы. Поэтому для обеспечения их надежности при проектировании и строительстве нужно учитывать силу землетрясения, которую обычно оценивают по общему разрушительному эффекту. Это касается как надземных построек, так и фундаментов.

Фундаментные конструкции и их основания рассчитываются на основное и особое сочетание нагрузок. В последнее обязательно включается сейсмическая нагрузка, которую получают при динамическом расчете всего здания на колебания и прикладывают в точках расположения масс элементов конструкций.

Динамический расчет учитывает:

Когда сейсмические нагрузки получены, выполняется статический расчет конструкций здания в предположении совместного действия сейсмической и статической нагрузки.

Отдельные категории грунтов требуют предварительного искусственного улучшения до начала строительства. Так, водонасыщенные пески разжижаются во время землетрясения и влекут провальную осадку зданий, поэтому их нужно предварительно уплотнять вибрированием.

Глубина заложения фундамента увеличивается для зданий повышенной этажности (строительство дополнительных подземных этажей).

Из-за растяжения и сжатия грунтов во время землетрясения части фундаментных конструкций могут смещаться относительно друг друга, потому в случае с бетоном рекомендуется строительство сплошных плитных фундаментов или непрерывных фундаментов из перекрестных лент. Для свайных конструкций, подвергающихся аналогичному воздействию, в СП 24.13330 «Свайные фундаменты» также предусмотрен ряд рекомендаций.

При проектировании свайных фундаментов (в том числе из винтовых свай), запланированных к эксплуатации в условиях сейсмики, нужно учитывать требования раздела 12 «Особенности проектирования свайных фундаментов в сейсмических районах» СП 24.13330 к сейсмостойкому строительству.

Согласно нормативному документу:

Устройство безростверковых свайных конструкций недопустимо.

Влияние сейсмики на работу свайных фундаментов учитывают с помощью понижающих коэффициентов условий работы.

В случае с фундаментом из винтовых свай, увеличение горизонтальных усилий при землетрясении, может быть нивелировано, если использовать сваи с двумя и более лопастями (подробнее).

Такие конструкции демонстрируют лучшее восприятие всех типов воздействий, благодаря рассчитанным на основании данных о грунтах расстоянию между лопастями, конфигурации, шагу и углу наклона лопастей. Моделирование винтовой сваи выполняется в системах автоматизированного проектирования, которые базируются на методе конечных элементов (МКЭ).