Рекомендации по проектированию сейсмостойких фундаментов объектов повышенной этажности, в том числе для уникальных высотных зданий и сооружений Шифр тр-нгпи-13 (вып. 2)

Общие данные

1. 
   Обеспечение несущей способности и надежности надземной части высотных объектов башенного типа из-за их специфики является очень сложным и проблематичным. Учитывая это, в дополнение к традиционным предлагаются и другие пути решения этой проблемы, прежде всего направленные на максимальное усиление грунтов основания и фундаментов, с которыми, как известно, надземная часть работает совместно. Иными словами, повышая несущую способность основания и фундаментов, можно дополнительно усилить и надземную часть, а также повысить в целом надежность объектов.
   
2. 
   Поэтому, учитывая особую уникальность объекта, при использовании систем сейсмоизоляции с учетом п.4.6 СП 14.13330.2011 (СНиП II-7-81*) предполагается осуществление его строительства на специально выбранной площадке с благоприятными грунтовыми условиями, соответствующими I-ой категории по сейсмическим свойствам, мощностью более 30 м от планировочной отметки согласно указанному СП табл.1, примеч. п.4. Очень важно, что при этом условии фоновая сейсмичность района площадки может быть снижена на 1 балл, что является весьма существенным.
   
3. 
   Принимая высокую сейсмичность можно полагать, что речь идет о горной местности с выходом скальных пород, залегающих, как правило, до поверхности или близко к ней, хотя бы на отдельных участках. Выбор оптимального варианта площадки со скальными грунтами при желании вполне обоснован и реален, что подтверждается, например, опытом строительства первого моста через реку Обь в г.Новосибирске, причем даже в несейсмических условиях и в основном на равнинной местности.
   
4. 
   Как исключение (при конкретном проектировании) в качестве основания могут быть приняты грунты II-й категории по сейсмическим свойствам при условии улучшения их до соответствия I-ой категории по аналогии с рекомендациями в монографии [5] на стр.349,356-357,427.
   
5. 
   Наиболее полный технический анализ решений, проблем и геотехнического обоснования высотного и подземного строительства изложен также в трудах Международной конференции в г.С-Петербурге в 2008 году [6].
   
6. 
   Объемное решение сооружения башенного типа, как наиболее оптимальное в виде усеченной пирамиды с наклонными гранями принято условно из книги американского конструктора В.Шуллера «Конструкции высотных зданий», стр.107 [7].
   
7. 
   Можно также отметить, что аналогичное (или весьма близкое) принципиальное решение башни предполагается для строительства в г.Грозном (судя по фотографии с макета, представленного на презентации в этом городе, опубликованной 23.08.2013 г. газетой «Комсомольская правда»).
   
8. 
   Конструкции каркаса надземной части в данной статье не рассматривались. Предполагается, что каркас ее стальной пространственный с колоннами, ригелями, обвязочными балками и наклонными диагональными связями по наружному периметру. Причем диагональные связи вместе с колоннами и обвязочными балками не только обеспечивают жесткость при работе каркаса на горизонтальные нагрузки, но и частично работают как наклонные колонны на вертикальные нагрузки. Согласно работе [7] такая система наиболее эффективна для очень высоких зданий.
   
9. 
   Дополнительно в целях повышения надежности (прочности, жесткости и пожарной безопасности) можно рекомендовать в конкретном проекте предусмотреть обетонировку (с армированием) стальных наружных (по всей высоте здания), а также внутренних колонн подвальных и нижних этажей.
   
10. 
    В рассматриваемом случае с учетом повышения надежности предполагается также, что объект при землетрясениях в результате толчков может подвергаться воздействию не только горизонтальных, но также наклонных и значительных вертикальных сейсмических нагрузок в различном сочетании их с короткими промежутками по времени между ними (как это произошло, например, при землетрясении в Ленинакане 7 декабря 1988 г.), так как расположен условно в эпицентральной зоне с расчетной сейсмичностью 9 баллов [8].
    
11. 
    На основе имеющегося опыта проектирования попытаемся сформулировать основные критерии решения поставленной задачи и принципы выбора наиболее оптимальных решений в общем виде, хотя в каждом конкретном случае, конечно, могут возникнуть и дополнительные факторы, требующие уточнения.
    

• 
  зависимость надежности зданий при землетрясениях от правильности их объемно-планировочных и конструктивных решений, а также мер активной сейсмозащиты на контакте грунтов оснований и подземной части на различные виды сейсмических воздействий (с учетом п.4.6 вышеуказанного СП);
  
• 
  допущение возможности местных повреждений отдельных конструкций, согласно СП 14.13330.2011 (СНиП II-7-81*) табл.5, что может быть целесообразно экономически, а в отдельных обоснованных случаях и технически. Такое допущение должно быть предусмотрено заранее при проектировании и при условии гарантированного обеспечения безопасности людей, а также несущей способности и устойчивости каркаса здания в целом;
  
• 
  максимальное заглубление подземной части зданий в грунты оснований является оптимальным, как с целью снижения сейсмических воздействий, так и обеспечения устойчивости надземной части;
  
• 
  необходимость учета крутящего момента относительно вертикальной оси здания или сооружения согласно п.5.15 вышеуказанного СП.