27. Проектирование, строительство и эксплуатация зданий на карстовых и подрабатываемых территориях. Конструкции фундаментов.

Районы с подрабатываемыми территориями — это территории, где под земной поверхностью ведется выработка каменного угля, некоторых видов солей и т. п. (Кузнецкий угольный бассейн, Донецкий угольный бассейн и др.). В районах с подрабатываемыми территориями происходит оседание и горизонтальное смещение земной поверхности, в результате чего возникают деформации зданий и сооружений.

Для уменьшения величин деформаций зданий и сооружений используют различные архитектурно-планировочные и конструктивные мероприятия, обеспечивающие пространственную жесткость и прочность зданий и сооружений, устойчивость их конструкций и надежную связь элементов между собой, В числе этих мер важное значение имеет рациональная ориентация кварталов и участков застройки, при которых здания в плане должны размещаться под прямым утлом к направлению распространения горизонтального смещения (мульды сдвижки). Длинные и сложные по конфигурации в плане здания разделяют деформационными швами на отсеки. В зданиях и сооружениях устраивают железобетонные или армоцементные пояса по периметру наружных и внутренних стен, обеспечивают анкеровку перекрытий в стенах, замоноличивание междуэтажных перекрытий. Для обеспечения устойчивости, прочности и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений, возводимых на подрабатываемых территориях, применяются; жесткие конструктивные схемы, при которых элементы не могут иметь взаимных перемещений и здание или сооружение оседает как одно пространственное целое; податливые конструктивные схемы, когда возможно взаимное перемещение шарнирно связанных между собой конструктивных элементов без нарушения их устойчивости и прочности. Жесткие конструктивные схемы имеют крупно-панельные здания с поперечными несущими стенами, каркасные здания с жесткими рамными   узлами    несущего   остова.

Такие конструктивные схемы допускаются при строительстве многоэтажных каркасных зданий. Вместе с тем СНиПом 11-8-78 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях рекомендуется при проектировании каркасных зданий предпочтение отдавать податливым или комбинированным конструктивным схемам (связевым или рамно-связевым). Жесткие же схемы целесообразнее принимать для бескаркасных зданий с продольными и поперечными несущими стенами. При этом рекомендуется: продольные внутренние несущие стены не должны иметь смещений участков стен в плане; поперечные должны проектироваться сквозными на всю ширину здания.

При устройстве западающих лоджий участки продольных стен допускается смещать не более чем на 1,5 тм в осях с обязательным устройством железобетонных поясов в плоскости стен и фундаментов и по контуру лоджий. Балконы и эркеры рекомендуется устраивать в виде консольного выноса плит и перекрытий.

Высоту здания в пределах отсека следует принимать одинаковой; устройство подвалов под частью здания в пределах отсека, как правило, не рекомендуется.

ЗАКАРСТОВАННЫЕ ТЕРРИТОРИИ - территории развития карста, отрицательно влияющего на несущую способность оснований зданий и сооружений.

Карстом называется процесс при при котором водорастворимые неустойчивые структурные связи за счет процесса химических и механических суффозий образует пустоты в массиве грунта, в результате которой происходит обрушение кровли карстовых пустот.

При проектировании зданий и сооружений на закарстованных территориях конструктивная защита зданий против карстовых деформаций преимущественно выполняется в фундаментной части, рассчитываемой при условии образования карстового провала. Фундаменты, обеспечивающие конструктивную защиту зданий против карстовых деформаций, получили название «карстозащитные фундаменты». Наиболее распространенным типом карсто-защитного фундамента является свайный ленточный фундамент.

Расчет свайного ленточного фундамента при образовании карстового провала наиболее эффективно выполнять с учетом взаимодействии здания, фундамента и основания. Моделирование процессов совместного деформирования основания и здания базируется на допущениях и при выборе модели основания, и при выборе модели здания, при этом используемые исходные данные о прочностных и деформационных характеристиках грунтов основания и материалов конструкций являются приближенными. Поэтому целесообразно не усложнять расчетную модель, а, напротив, применять упрощенные модели. Такой упрощенной расчетной моделью основания свайного ленточного фундамента при условии образования карстового провала является модель переменного коэффициента постели, характеристики которой определяются в соответствии с изменением напряженно-деформированного состояния (НДС) основания при образовании карстовых деформаций.

На основании ранее выполненных исследований установлено, что условия работы свай у границ провала отличны от условий работы свай в свайном фундаменте (когда карстовый повал не образуется), что влияет на величину переменного коэффициента постели основания. Изменение условий работы свай у границ провала определяется не только изменением напряженно-деформированного состояния основания свай, но и перераспределением нагрузок на сваи вокруг провала, что в большей степени определяется жесткостью над фундаментных конструкций. Однако в действующих нормах проектирования эти особенности работы свай не учитываются, что приводит к материалоемким и дорогостоящим карстозащитным фундаментам. Поэтому исследования условий работы свай свайного ленточного фундамента при образовании карстового провала, направленные на совершенствование методов расчета и проектирования карстозащитных фундаментов, актуальны и своевременны.