Расчёт зоны влияния строительства

Выбор модели грунта определяет точность прогноза дополнительных деформаций. По СП 22.13330.2016 п. 5.1.12, п. 5.1.13 для расчёта в зоне влияния допускается применение упругопластических моделей с упрочнением (типа Hardening Soil, HSS) при условии верификации.

Применяемые модели (выбор — под характеристики грунтов и тип воздействия, СП 22.13330.2016 п. 5.1.12а):

• Mohr-Coulomb (MC) — упруго-идеально-пластическая модель. Простая, надёжная, но переоценивает жёсткость грунта при разгрузке (откопка котлована) и занижает перемещения существующей застройки. Применима для предварительных расчётов и для грунтов, где деформации малы и линейны.
• Hardening Soil (HS) — модель с упрочнением, разделяет первичное нагружение и разгрузку-повторное нагружение по разным жёсткостям. Корректно описывает поведение песков и нормально уплотнённых глин в зоне разгрузки от котлована. Широко применяется в расчётах ОВС в плотной городской застройке.
• Hardening Soil with Small-Strain Stiffness (HSS) — расширение HS с учётом высокой жёсткости грунта при малых деформациях (диапазон от ~10⁻⁶ до 10⁻³). Дополнительно повышает точность прогноза перемещений на средних расстояниях от источника воздействия — именно там, где находится большая часть существующей застройки в зоне влияния. Относится к моделям с двойным упрочнением, допущенным СП 22.13330.2016 п. 5.1.13б.
• Modified Cam-Clay (MCC) — для слабых водонасыщенных глин и илов с консолидационными процессами.

Для расчётов в условиях плотной городской застройки HSS — фактически отраслевой стандарт: при тех же параметрах геологии она даёт заметно более реалистичный прогноз перемещений, чем MC. Параметры HSS определяются по результатам трёхосных испытаний с разгрузкой и динамических испытаний грунтов.

Подробнее о моделях — в разделе материалов: Mohr-Coulomb, Hardening Soil, HSS.

Раздел оформляется как часть проектной документации, обычно в составе тома «Геотехническое обоснование» или отдельным томом, и защищается в государственной экспертизе. Состав регламентируется СП 22.13330.2016 пп. 9.34–9.38.

Стандартный состав:

• Исходные данные — отчёты по инженерно-геологическим изысканиям, генеральный план площадки с привязкой существующей застройки, конструктивные решения проектируемого объекта, нагрузки на основание;
• Перечень сооружений в зоне влияния — здания, коммуникации, транспортные сооружения с указанием конструктивных схем, года постройки, материалов несущих конструкций;
• Категория технического состояния каждого объекта по приложению Д СП 22.13330.2016 (I — нормативная; II — работоспособная; III — ограниченно-работоспособная; IV — аварийная) на основании результатов технического обследования;
• Расчётная модель — описание МКЭ-схемы: программный комплекс, модель грунта, граничные условия, этапность строительства;
• Изополя расчётных перемещений грунтового массива и существующих фундаментов — основной графический материал;
• Граница зоны влияния в плане и разрезе с привязкой к границам котлована (по СП 22.13330.2016 п. 9.34, примечание 6);
• Прогноз дополнительных деформаций по каждому объекту в зоне влияния — осадки, крены, относительные разности осадок, горизонтальные смещения;
• Сопоставление с предельными значениями по СП 22.13330.2016 приложение К (с учётом категории технического состояния каждого объекта);
• Защитные мероприятия при превышении предельных значений — компенсационное нагнетание, разделительные конструкции, усиление фундаментов;
• Программа геотехнического мониторинга по СП 305.1325800.2017 как обязательное приложение.

Заключение раздела — вывод о допустимости воздействия и перечень обязательных мероприятий на этапе строительства.

Зона влияния нового строительства — область вокруг проектируемого объекта, в пределах которой расчётные дополнительные деформации существующих зданий и сооружений превышают пороговое значение.

Согласно СП 22.13330.2016 п. 9.34, примечание 2, радиус зоны влияния допускается ограничивать расстоянием, на котором расчётное значение дополнительной осадки существующего здания не превышает 1 мм (исключение — здания категории технического состояния «аварийная-IV»). Внутри зоны влияния отдельно выделяется зона интенсивных деформаций с перемещениями в массиве более 10 мм (п. 9.34, примечание 3) — для зданий в ней требуется вскрытие фундаментов в шурфах при обследовании.

Определение зоны влияния выполняется численным моделированием методом конечных элементов (МКЭ). На основе расчёта в программных комплексах (Plaxis, Midas GTS NX, Sio2D) строятся изополя дополнительных перемещений грунтового массива. Граница зоны влияния в плане соответствует изолинии, на которой дополнительные деформации снижаются до 1 мм.

Результат расчёта — контур зоны влияния в плане или разрезе, внутри которого идентифицируются конкретные объекты: здания, коммуникации, транспортные сооружения. Для каждого объекта выдаётся прогноз дополнительных деформаций (осадок, кренов, горизонтальных смещений) и заключение о допустимости воздействия.

Предварительная зона влияния определяется по упрощённой методике СП 22.13330.2016 до выполнения полного МКЭ-расчёта. Если проектируемый объект попадает в предварительную зону влияния существующих зданий, это является основанием для заказа полной оценки влияния строительства (ОВС).

Оценка влияния строительства (ОВС) — это инженерный расчёт, который показывает, как новое строительство повлияет на существующие здания, коммуникации и транспортные сооружения в зоне влияния нового объекта.

ОВС нужна, когда воздействия от нового строительства распространяются на существующие здания и сооружения в пределах зоны влияния по СП 22.13330.2016. Типовой случай — устройство котлована рядом с существующей застройкой. Раздел «Геотехническое обоснование» или «Оценка влияния строительства» включается в состав проектной документации и защищается в государственной экспертизе.

Основание — СП 22.13330.2016, СП 248.1325800.2023, ФЗ-384 «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений».

Частично — можно, полностью — нет.

Для корректного расчёта нам нужно знать: геометрию фундаментов, нагрузки на основание, материалы конструкций. Без этих данных расчёт превращается в грубую оценку — мы можем дать предварительную оценку зоны влияния и ориентир по деформациям, но это не заменит полноценный ОВС.

Типовые сценарии:

• Есть концепция, нет документации — делаем Экспресс-расчёт как предварительную оценку на стадии концепции. После появления документации делается основной расчёт.
• Есть проект соседнего объекта, наш фундамент не определён — можем рассчитать влияние чужого строительства на ваш объект по заданной геометрии соседнего объекта.
• Нет данных совсем — обратитесь, мы разберёмся в ситуации, подскажем, с чего начать и какие данные нужно собрать в первую очередь.