5 катастрофических отказов фундаментов в Нью-Йорке - Строительство и ремонт

Фундаменты подвержены движениям, если приложенные нагрузки не соответствуют проектным, вызывая движение вниз, известное как оседание. Оседание может быть терпимым для конструкции при условии, что нагрузки не превышают допустимого давления на опору.

Когда необходимо исследовать дефекты фундамента, необходимо провести тщательное обследование. Основной целью обследования является получение точного диагноза в качестве основы для отчета. Поэтому очень важно собрать все имеющиеся доказательства и тщательно их изучить, прежде чем принимать решение о методе ремонта.

Осмотр может занять значительное время, но важно, чтобы обширные дефекты были исследованы должным образом. При постановке диагноза всегда рекомендуется помнить, что дефект может быть вызван более чем одной причиной, хотя необходимо исследовать основную причину.

Например, подвижки фундамента могут быть причиной разрушения внешней стены, но дождевая вода может проникнуть через трещину, вызывая сырость на внутренней поверхности стены.

Обрушение здания в Нью-Йорке

Ремонт фундамента существующих зданий, как правило, является наиболее сложным и дорогостоящим, что опять же является веской причиной для проведения тщательного расследования. Целью исследования должно быть определение характера и прочности грунта под нагрузкой.

В данной статье описывается влияние строительства нового сооружения на существующее сооружение в Нью-Йорке, дефекты, возникшие в существующем сооружении, и рекомендуемые решения по устранению последствий.

2. Завод “Электроника

2.1 Меры по восстановлению
2.2 Извлеченные уроки

3. Ист-Сайдская больница

3.1 Меры по восстановлению
3.2 Извлеченные уроки

4. Больничный комплекс Манхэттена

4.1 Меры по восстановлению
4.2 Извлеченные уроки

5. Апартаменты Квинс

5.1 Меры по восстановлению

5.2 Извлеченные уроки

Вопросы и ответы

1. Проект строительства канализационной линии в пригороде

Строительство канализационной линии в Бруклине потребовало глубоких земляных работ рядом с некоторыми существующими старыми жилыми строениями. Канализационные линии должны были проходить рядом с существующими фундаментами, и земляные работы проводились в зоне влияния существующих фундаментов.

Кроме того, сваи были установлены с помощью вибропогружателя. Более того, не было возможности проверить уровень вибрации во время забивки свай. Поэтому многочисленные близлежащие конструкции осели, накренились, треснули и сдвинулись в сторону.

После возникновения повреждений для боковой поддержки были добавлены наклонные опоры в виде скобы. Одна конструкция разрушилась, что привело к гибели одного из жителей.

В ходе расследования выяснилось, что здание было построено с использованием деревянных опор – метода строительства, распространенного на рубеже веков. Было обнаружено, что фундаменты находятся в приемлемом состоянии, но были повреждены при строительстве канализационной линии.

Обрушение здания из-за неэффективного крепления

1.1 Меры по восстановлению

Строение обрушилось из-за того, что земляные работы по прокладке канализационной линии проводились в зоне влияния деревянного фундамента. Таким образом, прочность грунта, поддерживающего вертикальную опору, была потеряна, и здание обрушилось из-за оседания. Высококачественная стальная каркасная система не смогла спасти это сооружение, так как поддержка грунта была утрачена ниже уровня фундамента.

Чтобы восстановить целостность вертикальной опоры, первоначально было решено подпереть конструкцию. Цены, полученные в ходе тендера, были очень высокими. Однако более экономически выгодным оказалось выкупить поврежденные здания и снести их.

1.2 Извлеченные уроки

Требуется тщательное предстроительное исследование для определения необходимости защиты и подкрепления соседних сооружений. В ходе этого исследования необходимо рассмотреть существующие планы, взять достаточное количество почвенных буров, оценить состояние и прочность существующих зданий и других сооружений.

Котлованы под канализацию или другие инженерные коммуникации должны быть удалены от существующих зданий и расположены таким образом, чтобы срез котлована находился за пределами линий влияния фундаментов.

Следует избегать использования вибрационного оборудования для забивки свай в рыхлых песках и подобных грунтах.

Показания вибрации с помощью сейсмографов следует снимать так часто, как это необходимо для определения пригодности и надлежащей энергии забивных молотов.

2. Завод электроники

Во время строительства электронного завода на севере штата Нью-Йорк все здание осело вертикально, а также сдвинулось вбок в сторону прилегающей долины. Основные элементы каркаса, колонны и балки здания были изготовлены из стали, а перекрытия – из железобетона.

Во время осадки здания в бетонной плите появились трещины. Однако болтовые соединения на стыке колонна-балка и балка-балка не деформировались сверх своих возможностей.

Таким образом, был сделан вывод, что основной причиной появления трещин в здании было влияние большого перемещения порядка 102 мм. Прочность болтового соединения была измерена методом снятия напряжения.

Разрез котлована для укрепления

2.1 Восстановительные мероприятия

Единственным конструктивным корректирующим мероприятием, которое было выполнено, было увеличение существующих фундаментов, чтобы конструкция могла выдерживать дополнительные нагрузки под напряжением без значительных оседаний.

2.2 Извлеченные уроки

Высокие фундаменты, прилегающие к сильным грунтовым склонам, следует проектировать с использованием низких допустимых давлений на опоры для уменьшения возможных оседаний.

В крайних случаях следует рассмотреть возможность использования подпорных стен.

Фактический уровень напряжения в деформированной конструкции является истинным мерилом для оценки адекватности деформированной конструкции.

Метод снятия напряжения оказался эффективным инструментом в оценке прочности деформированных конструкций.

3. Истсайдская больница

Во время строительства больницы в Ист-Сайде все, кто имел отношение к проекту высотной больницы, забили тревогу. Было обнаружено, что во время рытья котлована под фундамент больницы соседнее высотное жилое здание неустойчиво сидело на обломке скалы. После этого строительство было остановлено, а полностью заселенный жилой дом эвакуирован.

Высотный жилой дом неустойчиво сидит на обломке скалы

Расследование выявило следующие условия:

Ширина обломка скалы неизвестной прочности составляла приблизительно 355 мм. Невероятно, но это был единственный структурный элемент, поддерживающий высотное здание.

Еще более удивительно, что фундаменты, предусмотренные первоначальным проектом для существующего жилого дома, вообще не были построены.

Восточная стена здания не была стандартной бетонной стеной, а представляла собой скальную поверхность с отделкой из штукатурки.

На планах, которые были поданы в Департамент строительства, не были показаны условия строительства.

3.1 Меры по восстановлению

После получения результатов расследования был незамедлительно разработан план аварийных работ по укреплению фундамента. План предусматривал строительство новых бетонных опор с боковыми скобами в скальной породе. План был выполнен идеально, и тревога была отключена.

В соответствии со строительными нормами Нью-Йорка, когда соседнее сооружение опускается ниже подошвы существующего фундамента, сосед, ведущий новое строительство, обязан подпереть существующее сооружение, если его фундамент находится ниже уровня бордюра более чем на 3,0 метра.

3.2 Извлеченные уроки

Не используйте скалу за пределами вашего участка для опоры вашего строения, несмотря на кажущуюся экономию.

Вы можете поддерживать свое строение только на скале, полностью находящейся в пределах вашей границы участка.

Не следует полагаться на обломки скалы в качестве опоры для фундамента.

4. Больничный комплекс на Манхэттене

Во время глубокой выемки грунта для фундамента проекта Манхэттенской больницы на соседних зданиях появились трещины, и здания начали медленно проседать. Котлован, протянувшийся по всей территории участка, продвигался на общую глубину 14 м ниже уровня земли.

Однако существующие соседние строения имели только одноуровневые подвалы. Первоначально предполагалось, что земляные работы будут проводиться через гнейсовую породу, которая является прочной породой.

Уровень грунтовых вод внутри строений ограничивался сифоном отстойника, расположенного под существующей плитой подвала. На стадии проектирования было четко рекомендовано, что соседние строения должны быть подкреплены.

Строительные нормы Нью-Йорка требуют, чтобы планирование подпочвенного слоя выполнял специалист. Это требование было выполнено, и был составлен план подпорных ям с натяжными тросами для сопротивления давлению грунта.

Трещины в соседних зданиях Манхэттенской больницы во время рытья котлована

Во время рытья котлована было обнаружено некоторое движение в здании, расположенном непосредственно к востоку от участка. Поскольку вода была обнаружена на несколько футов ниже котлована, были предприняты попытки осушить почву вокруг котлована. Но это оказалось бесполезным из-за непроницаемой природы почвы, существующей в этом месте.

Затем была предпринята попытка осушения с помощью скважин. Это также оказалось неэффективным, так как ил в почве забивал сетки скважин. Затем был рассмотрен третий вариант с использованием домкратных свай.

Этот метод вдавливания отрезков труб в грунт требует использования веса здания в качестве реакции на усилия домкратов. К сожалению, быстро выяснилось, что фундамент существующего здания, состоящий из разложившегося щебня, не обеспечивает достаточной устойчивости к нагрузкам от домкратов.

Боковое крепление прилегающих конструкций

Пока велись эти работы, было обнаружено дальнейшее неблагоприятное движение в соседнем здании. В это время безопасность конструкции была поставлена под сомнение, и были установлены временные скобы. Для всех практических целей строительные работы были прекращены.

4.1 Меры по восстановлению

В двух зданиях на востоке были обнаружены серьезные трещины. Ближайшее к котловану здание осело, в результате чего все здание стало поворачиваться относительно стен фундамента. Этот эффект поворота, в свою очередь, вызвал смещение всей стены на запад, оставив зазор 152 мм в верхней части. Это движение вызвало огромные разрушения внутри здания.

Полы просели, потолки и стены потрескались, и даже лифт застрял, так как его шахта деформировалась и не позволяла кабине свободно двигаться. На четвертом этаже произошло расслоение между деревянными балками и стеной, в результате чего пол просел на 28 мм.

Трещина в перегородке

Когда все попытки поддержать здание не увенчались успехом, было использовано последнее средство, которое включало очень дорогостоящее укрепление грунта путем его замораживания. Насыщенная влагой почва оказалась преимуществом для процесса замораживания.

Монтаж этого процесса со всеми его трубами и оборудованием занял около трех недель. Он оказался полностью успешным, так как практически все движения в прилегающем строении прекратились.

Как только грунт под зданием был консолидирован, была реализована первоначальная традиционная конструкция фундамента. Непосредственно перед замораживанием грунта была установлена система поперечных распорок. Цель этой системы заключалась в устранении дальнейших подвижек здания и его стабилизации во время последующих строительных работ.

Гигантские поперечные скобы, охватывающие весь участок, позволили вести строительство без перерыва. После завершения работ по укреплению фундамента соседние здания были восстановлены.

4.2 Извлеченные уроки

Точное исследование грунта перед строительством имеет большое значение для успеха фундаментных работ.

Неадекватные данные испытаний могут привести к серьезным задержкам, перерасходу средств, повреждениям и даже обрушениям. В данном случае, если бы была получена точная информация, изменения в проекте и укрепление грунта можно было бы запланировать до начала строительства.

Прилегающие сооружения должны тщательно контролироваться во время работ по укреплению грунта, чтобы в случае обнаружения перемещений можно было внести изменения в методы или процедуры.

5. Квартиры Квинс

Квартиры Queens были построены на болотистой местности. После завершения проекта в кладке стен на многих уровнях зданий образовалось множество трещин из-за оседания. Трещины наблюдались как в наружных, так и во внутренних стенах. Для фундамента этого проекта были предусмотрены деревянные сваи.

Расследование подтвердило, что некоторые из свай в группе из трех свай, поддерживающих проблемный угол здания, сломались. Сваи сломались из-за консолидации органической глины.

Когда к свае была приложена нагрузка, пласт начал консолидироваться. Таким образом, разрушение произошло под действием нагрузки, возникшей в результате консолидации.

Трещины, образовавшиеся в каменной кладке стен

Чтобы оценить потенциал дополнительных оседаний и их возможные масштабы, были проведены испытания в исследовательской лаборатории и в полевых условиях. В лаборатории оценивалась скорость, с которой могло произойти оседание из-за вторичного сжатия.

В полевых условиях в течение полугода проводилось наблюдение за чувствительной оседающей плитой с помощью глубинного штангенциркуля с точностью до 0,025 мм. Для установки плиты был выбран внутренний угол кладовой. Эта зона была выбрана из-за близости к трещинам оседания.

5.1 Восстановительные мероприятия

Анализ лабораторных данных показал, что оседание органической глины в результате засыпки над ней может составить около 25 мм за каждые десять лет. Полевые измерения, проведенные с помощью расчетной плиты, показали еще большее оседание. Полевые данные свидетельствуют о том, что оседания примерно в два раза превышают лабораторные данные.

Чтобы уменьшить дальнейшее оседание, ремонтные работы были проведены путем добавления новых железобетонных балок. Балки были установлены путем врезки в существующие перекрытия. Таким образом, нагрузка, передаваемая плитой на сваи колонн, была снижена.

5.2 Извлеченные уроки

Не гадайте, будет ли конструкция, которая осела, продолжать оседать. Обследуйте фундамент и грунт для оценки возможных будущих оседаний.

Установка сооружения на сваи, опирающиеся на болотистую почву, всегда сопряжена с риском оседания.

Часто задаваемые вопросы

Каковы некоторые причины разрушения фундамента?

Оседание является основной причиной большинства случаев разрушения фундамента. Другие причины разрушения фундаментов рассмотрены ниже:
1. Колебания грунтовых вод
2. Эрозия почвы
3. Строительство на мягкой, дорогой и болотистой почве
4. Усадка и набухание почвы
5. Неравномерная несущая способность грунта

Что такое дифференциальная осадка фундамента?

Когда одна часть фундамента смещается относительно другой устойчивой части, возникает дифференциальная осадка.

Что такое неадекватный фундамент?

Фундамент называется неадекватным, если он не способен выдержать нагрузку от надстройки.

Какое влияние оказывают корни деревьев на фундамент строения?

Быстрорастущие деревья вблизи фундамента строения могут вызвать неравномерную осадку, когда активные корни деревьев высушивают почву, вызывая дифференциальную усадку грунта.

Тадж-Махал: Строительство его несокрушимого фундамента

Венеция: Детали фундамента самого большого плавучего города в мире

10 самых распространенных причин разрушения фундамента

Читайте далее: