В НИИОСП им. Н.М. Герсеванова считают, что актуализированный СП «Основания зданий и сооружений» стал новым словом в фундаментостроении

Вступившие в силу требования свода правил СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» охватывают весьма широкий круг вопросов. Они касаются проектирования оснований как вновь строящихся, так и реконструируемых зданий и сооружений. В них прописаны требования по использованию при проектировании оснований зданий результатов экспериментальных исследований, а также требования к проектированию оснований из армированных грунтов, введены ограничения на использование бывших в употреблении металлоконструкций, прописаны особенности проектирования оснований в сейсмических районах с учетом требований по расчету устойчивости склонов.

Работа по актуализации свода правил была проведена АО «НИЦ «Строительство». Об основополагающих принципах, которые легли в основу нового документа, корреспонденту «СГ» рассказал директор НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство» Игорь КОЛЫБИН.

«СГ»: Игорь Вячеславович, ваш институт является ведущим научным учреждением в области фундаментостроения. Какое место заняла в его деятельности актуализиция редакции СНиП 2.02.01-83*?

Игорь Колыбин: Свод правил 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», которому предшествовал СНиП 2.02.01-83*, — это головной документ, который определяет основные требования к проектированию оснований зданий и сооружений промышленного и гражданского назначения. Поэтому для нас это основной и наиболее важный документ, в котором заложены основные базовые принципы. Его предыдущая редакция была выпущена в 2011 году, и в декабре 2016 года была утверждена новая редакция, потому что в соответствии с законодательством все нормативные документы должны пересматриваться хотя бы раз в пять лет.

Была проделана большая и сложная работа — изменено более 30% текста. Первая задача, которая стояла перед нами, это сохранить преемственность, потому что многие поколения проектировщиков и экспертов привыкли к требованиям, которые есть в этом документе, к его стилю изложения, методам и приемам, которые им регламентируются. Большая часть этих методов была создана еще в советские времена, и они представляли собой, в основном, ручные методы расчета. Предназначались они для решения достаточно простых задач с помощью карандаша, линейки, калькулятора и свода правил в руках — больше ничего не требовалось. Но сейчас жизнь изменилась кардинально. Проекты стали такой сложности, что вручную многие вещи уже не посчитаешь. Появились программное обеспечение, компьютеры, которые позволяют с помощью математического моделирования и численных методов выполнить эти расчеты более качественно, быстро и за счет этого добиться определенного экономического эффекта. Поэтому наряду с сохранением традиций и привычных взглядов мы разрешили в новой редакции использование численных методов и математического моделирования.

В свою очередь, разрешив численные методы расчета, мы должны были прописать определенные требования и к квалификации исполнителя. Это связано с тем, что когда расчет оснований и фундаментов выполняется ручными методами, ошибиться сложно — в СП подробно все расписано. Можно посадить за расчеты двух студентов, и вы с достаточно большой долей вероятности получите одинаковый результат. Когда же мы говорим о сложных методах расчета — о численном моделировании, о расчетах методом конечных элементов, то должны понимать, что многое начинает зависеть от квалификации расчетчика, возрастает роль человеческого фактора. Поэтому в Еврокоде 7, который является аналогом нашего СП, требования к квалификации персонала прописаны очень четко — он не допускает пользование этим документом тех людей, которые не имеют достаточного образования, квалификации, опыта, навыков. Вот и мы ввели в СП некоторые требования, связанные с ограничением возможности использования сложных методов неквалифицированным персоналом.

Следующее новое требование — это требование верификации численных моделей. Часто, если рассчитывает молодой проектировщик, и у него получается непонятный результат, он ссылается на программу — она, мол, так посчитала. Чтобы такого не было, мы указали в СП определенные требования по верификации численных моделей, кроме того, должны быть верифицированы и сами программы. Верификацию программ должна выполнять компания-разработчик. То, что касается непосредственно модели, той задачи, которую хочет с помощью программы решить проектировщик — это его ответственность. В СП прописано, что он должен проверить, чтобы получить максимально правильный результат. Кроме того, Технический регламент о безопасности зданий и сооружений допускает подтверждение соответствия проектных решений требованиям безопасности не только с помощью расчетов. В СП сказано, что безопасность также может быть подтверждена натурными испытаниями или испытаниями на моделях.

Также возможно подтверждение соответствия с помощью оценки рисков. Это указание достаточно новое и пока в СП не расшифровано. Однако многие задачи, связанные с событиями, имеющими вероятностный характер, не могут быть адекватно спрогнозированы и рассчитаны без привлечения теории вероятности, теории статистики и оценки риска, без ответа на вопрос: допустим тот риск, который мы закладываем в проектных решениях, или не допустим.

«СГ»: Так почему же тогда, если это так важно, подтверждение соответствия с помощью оценки рисков не изложено в СП достаточно полно?

И.К.: Для того чтобы были прописаны определенные конкретные методики, которые позволяют оценить риски, нужно по каждому опасному явлению, по каждому региону набрать определенную статистику. Ее пока нет. По многим параметрам ее или не собирали, или она находится в разрозненном состоянии. У нашего института на повестке дня разработка методических рекомендаций, с помощью которых можно будет начать сбор статистических данных в регионах.

Вообще, этот СП требует, может быть, дополнительной расшифровки некоторых его положений. Нужно будет привести примеры расчетов и анализа тех или иных наиболее сложных задач. В тексте документа они не появились потому, что он и без того стал очень большим. Предыдущий СП 2011 года по сравнению со СНиП 1985 года выпуска стал толще в 2,5 раза, а в СП 2016 года будет под 200 страниц. Это уже целая книга! Поэтому разработка методических рекомендаций к СП стоит на повестке дня.

«СГ»: Что еще можно сказать об общих подходах во вступившем в силу СП?

И.К.: Поскольку в этом СП были введены новые положения, связанные с возможностью анализа и расчета, то была дополнена и терминология. Многие термины, такие как «проектная ситуация», «проектный сценарий», в предыдущей редакции не встречались, в быту же проектировщикам приходится ими оперировать. Связано это с тем, что раньше всегда было достаточно посчитать конечную задачу. Есть фундамент, к нему приложена окончательная нагрузка от построенного здания, и надо определить, допустима ли осадка. Я упрощаю, конечно, но раньше задача ставилась именно так. Сейчас задачи стали гораздо более сложными, фундаменты чаще всего устраивают в котловане. Для этого нужно сделать ограждение котлована, выкопать грунт. Все это происходит поэтапно. Ограждение котлована деформируется, дно котлована тоже: оно поднимается за счет разгрузки и выемки грунта. Затем на уже деформированное основание, первоначальное напряженно-деформированное состояние которого уже изменилось, ставится фундамент, на который прикладывается нагрузка. И от того, как меняется напряженно-деформированное состояние основания в процессе строительства, будет зависеть конечный итог. При этом возможности достигли такого уровня, что мы можем просчитывать на компьютере все стадии строительства до его завершения. Поэтому термины, связанные с проектными сценариями и ситуациями, стали важны — с их помощью характеризуются последовательность и ход строительства, закладываются данные в компьютерные модели.

И еще один важный термин появился в этом СП — «геотехнические категории». По большому счету он не совсем новый, потому что использовался в московских МГСН, выпущенных в 90-е годы, когда существовали региональные строительные нормы. Этот термин существует и в европейских нормативах. Важен он потому, что определяет геотехническую сложность строительства.

Сегодня в нормативных документах учитывают два вида сложностей. В ГОСТе по надежности есть класс сооружений по ответственности — повышенный, нормальный и пониженный. В зависимости от класса сооружения назначаются коэффициенты надежности. Чем выше класс, тем выше коэффициент и больше должна быть надежность сооружения. И есть категория сложности инженерно-геологических условий, которая определяется сводом правил на инженерно-геологические изыскания. Там есть категории — простая, средняя и сложная, которые определяет объемы инженерных изысканий: чем проще геологическое строение, тем меньше изысканий. Когда мы говорим об основаниях и фундаментах, то комплекс требований, которые мы должны предъявлять к их проектированию, определяется и тем, и другим — и классом ответственности сооружения, то есть сложностью самого сооружения, и сложностью инженерно-геологических условий. Поэтому геотехническая категория объекта строительства представляет собой совокупную категорию его сложности с точки зрения проектирования.

Чтобы было понятнее, приведу простой пример. Допустим, нужно построить одноэтажный автомобильный гараж нормального или даже пониженного класса по ответственности. Это относительно легкая конструкция, и, казалось бы, фундамент для него проектировать просто. Но предположим, что мы строим его на склоне, а склон оползнеопасный. И тогда, если мы не воспользуемся понятием «геотехнической категории», то в соответствии с достаточно низкими требованиями по надежности вероятность аварии такого гаража многократно возрастет. С точки же зрения геотехники этот случай относится к сложной геотехнической категории и проектные требования должны быть повышенными. Для того чтобы надежно поставить гараж, если склон неустойчив, потребуется еще запроектировать противооползневые сооружения.

Или другой пример. Допустим, мы должны вырыть траншею и проложить в ней коммуникации. Если мы роем ее в чистом поле, то у нас третий класс по ответственности, что означает достаточно простые условия и позволяет ограничиться минимумом изысканий. Вырыли траншею, положили трубы, зарыли их и ничего особенного не произошло. Но представим, что такую же траншею мы должны вырыть рядом с фундаментом здания исторической постройки. В этом случае, несмотря на то, что сама траншея с технической точки зрения простое сооружение, мы можем негативно повлиять на сооружение с более высоким классом ответственности. Поэтому проектировать траншею рядом с такими объектами следует по-другому. Нужно произвести более подробные изыскания, понять, повлияет ли строящееся сооружение на существующее, и при необходимости предусмотреть защитные мероприятия. Все это можно предвидеть, используя понятие геотехнической категории. Требования, которые прописаны в СП, отличаются в зависимости от геотехнической категории — менее жесткие для простой геотехнической категории и максимально высокие, вплоть до научно-технического сопровождения, для сложной.

«СГ»: Как видно, изменившийся глоссарий тесно связан с новыми общими требованиями, обязательными для всего текста документа.

И.К.: Это действительно так. Во вступившем в силу СП мы перешли на качественно новые понятия, которые есть в классических курсах механики грунтов и хорошо известны студентам технических вузов, но в нормативных документах никогда не упоминались. Речь идет, прежде всего, о принципе эффективных напряжений и порового давления. Дело в том, что грунты являются многофазной средой: кристаллические частицы, поровая жидкость и газообразные включения. Как правило, газообразные включения в отечественных нормах не учитывались, тогда как поровое давление играет значительную роль. Тем не менее в предыдущих редакциях СП оно не было прописано, а указывалось, что если грунт ниже уровня подземных вод, то он во взвешенном состоянии, а если выше уровня подземных вод, то в естественном состоянии. Из-за этой терминологии возникали многие спорные случаи. Когда СНиП создавался, еще в советские времена, он был рассчитан на малозаглубленные столбчатые или ленточные фундаменты на естественном основании. Тогда подвалы обычно старались не располагать ниже уровня подземных вод, а сейчас большинство городских зданий строится с достаточно заглубленной подземной частью.

«СГ»: Сколько метров примерно?

И.К.: В Москве меньше одного подземного этажа практически не делается, то есть не меньше четырех метров подземной части. А если это достаточно комфортное жилье, то обычно машино-места располагаются в двух или в трех ярусах. Достаточно много торговых комплексов построено с двух- и трехэтажной подземной частью. При этом она находится уже не в одном горизонте подземных вод, а обычно пересекает несколько таких горизонтов, часто напорных. Поэтому сегодня недостаточно сказать о том, что грунт находится во взвешенном или не во взвешенном состоянии. При расчете осадок мы должны из полного давления, которое существует под подошвой фундамента, вычитать поровое давление, которое в разных слоях грунта может быть разным. Идеологически необходимость такого подхода была сформулирована еще в редакции СП 2011 года, но окончательно, с правильной терминологией, оформлена только в последней редакции. Все это касается достаточно фундаментальных понятий, которые связаны с пониманием механики грунтов и общими расчетными подходами.

Справочно

Требования СП 22.13330.2016 не распространяются на проектирование и устройство оснований и фундаментов гидротехнических сооружений, опор мостов и труб под насыпями, дорог, аэродромных покрытий, сооружений, возводимых на вечномерзлых грунтах, а также оснований глубоких опор и фундаментов машин с динамическими нагрузками.

Работа по актуализации Свода правил СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений» проведена Научно-исследовательским центром «Строительство» в рамках выполнения работ по договору с подведомственным Минстрою России ФАУ «Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве» (ФЦС)

Алексей ТОРБА

«Строительная газета», 21 июля 2017 г.

На снимке: директор НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство» Игорь Колыбин

Фото автора