Промышленные виды и типы фундаментов
Прочность и надежность любого сооружения зависит от надежности фундамента и грунтового основания.
Стоимость фундамента в затратах на строительство сооружения составляет от 7 до 15%. Но при строительстве на местности со сложным рельефом, сильно обводненных почвах, с применением укрепления грунта, стен и так далее, стоимость может взлетать до 40%. Поэтому крайне важно подходить к выбору фундамента обдуманно и взвешенно.
От чего зависит выбор фундамента
Фундамент– это подземная часть здания или сооружения, воспринимающая нагрузку от надземной части и передающая ее на грунтовое основание. Фундамент состоит из следующих элементов:
- Обрез – верхняя плоскость фундамента, на которой располагаются наземные части здания.
- Подошва- нижняя плоскость, соприкасающаяся с грунтовым основанием
Состояние грунтов
Грунты– это геологические породы, залегающие в верхних слоях земли. Состоят из твердых частиц- зерен, разной размерности, по- другому- «скелета грунта», и пустот, заполненных атмосферным воздухом или частично водой.
Основанием называется толща грунта, непосредственно принимающая нагрузку от фундамента здания или сооружения.
Основания, способные воспринимать нагрузку без предварительного усиления грунтов, называют естественным. Основания, которые могут принимать нагрузку только после проведения мероприятий по усилению грунтов, называются искусственными.
В следствии давления, передаваемого зданием, грунты под фундаментом испытывают значительные сжимающие усилия. Под действием этих нагрузок грунты равномерно уплотняются. Такие равномерные деформации называют осадкой, которые вызывают осадку фундамента.
Неравномерные деформации грунта, происходят в результате уплотнения и коренного изменения структуры грунта под воздействием внешних нагрузок, либо собственной массы, или других факторов. Например, замачивания просадочного грунта, подтаивания участков льда в грунте, называют просадкой. Такие деформации могут вызвать повороты фундаментов, вплоть до разрушения. Просадки основания недопустимы.
Для того, чтобы деформации не оказали опасных воздействий на работающие под нагрузкой конструкции, не повлияли на условия эксплуатации, установлены предельные величины деформации основания и напряжения в грунте, возникающих под подошвой фундамента. Ширина и глубина напрягаемой зоны значительно превосходит ширину основания фундамента. Но на глубине равной шестикратной ширине подошвы фундамента грунт уже не испытывает напряжений.
Если грунты-основания, в пределах сжимаемой толщи, не обладают необходимой несущей способностью, например, насыпные грунты, торфяники, рыхлые песчаные и суглинистые грунты с большим содержанием органических осадков, то их искусственно укрепляют или применяют фундаменты, передающие нагрузки на нижележащие прочные грунтовые основания.
При проектировании промышленных фундаментов обязательно учитываются предельные состояния грунтов по двум группам:
- Несущей способности
- Деформации
Глубина заложения фундамента
На показатель глубины заложения строительного основания влияют факторы:
- Эксплуатационное назначение строения
- Архитектурные особенности сооружения
- Нагрузки: статические и динамические
- Уровень и состояние грунтовых вод
- Глубина заложения коммуникаций и фундаментов соседних строительных конструкций
- Характер грунтов
- Уровень промерзания почвы
- Рельеф местности строительной площадки
Какие существуют нагрузки на фундамент
При расчете параметров основания будущего здания максимально учитываются всевозможные нагрузки. Нагрузки на фундамент делят на постоянные и переменные.
Постоянные нагрузки:
- Вес строительных материалов для возведения стен, материалы окон и дверей
- Вес перекрытий.
- Кровля.
- Лестничные марши
- Вентиляционное и санитарно- техническое оборудование
- Станки, подъемные механизмы и другое стационарное оборудование
Переменные нагрузки:
- Ветровая нагрузка.
- Нагрузка снежного покрова.
- Динамические нагрузки от прилегающих автомобильных дорог, аэропортов, соседних промышленных зданий.
- Вес людей работающих, проживающих и обслуживающих здание.
- Вес мебели, мобильного оборудования.
Требования к фундаментам
К строительным основаниям предъявляются те же, либо более строгие требования, что и к возводимым на них строениям. Поэтому срок службы фундамента не может быть менее срока эксплуатации здания или сооружения.
- Прочность.
- Устойчивость на опрокидывание и скольжение в плоскости подошвы.
- Инертность к воздействию агрессивных грунтовых вод.
- Стойкость к климатическим факторам таким как морозостойкость, пучению грунтов при замерзании.
- Соответствие по долговечности сроку службы здания.
- Экономичность.
- Индустриальность – это возможность производства конструктивных элементов промышленным способом.
Исходя из вышеперечисленных требований выстраиваются принципы проектирования строительных оснований, а именно:
- Расчет фундаментов строений производится по предельным состояниям независимо от вида и типа строительного основания, опираясь на данные геолого-инженерных изысканий.
- Учет взаимодействия всей системы - грунт, строительное основание и надфундаментные несущие сооружения: стены, балки, перекрытия.
- Всесторонний подход при отборе типа фундамента: оценка работы грунтов на основе инженерно-геологических условий на строительной площадке; степени реакции несущей конструкции здания или сооружения на неравномерные деформации грунта.
Проектирование фундаментов
Проектировать строительные основания должны специалисты высокого профессионального уровня. Цена ошибки, допущенной при проектировании, может быть очень высока. К проектированию фундамента следует приступать только тогда, когда на руках имеются все вводные данные: результаты инженерно- геологических исследований, подробный проект надфундаментной части здания или сооружения. Приведенные факторы указывают на сложность выполнения проектирования оснований и фундаментов. Поэтому бывает трудно однозначно решить с выбором рационального типа фундамента, не приняв во внимание несколько возможных, конкурирующих вариантов. Окончательное решение следует принимать на основе технико-экономического сравнения рассматриваемых вариантов оснований и фундаментов. При этом необходимо учитывать финансовые затраты на подготовительные работы, проектировку и строительство; долговечность конструкции, материалоемкость, индустриальность изготовления, трудоемкость, возможность проведения работ в холодное время года. Важно учесть момент сохранения естественной структуры грунтов основания во время производства земляных работ.
Вариантное проектирование оснований и фундаментов рекомендуется выполнять в такой последовательности:
- Наметить возможные, конкурирующие варианты оснований и фундаментов с учетом инженерно-геологических условий строительной площадки, конструктивных особенностей здания или сооружения и действующих нагрузок.
- Рассчитать выбранные варианты оснований и фундаментов в стадии технического проекта, отобрав наиболее нагруженные фундаменты.
- Провести технико-экономическое сравнение вариантов и выбрать из них наиболее рациональный.
Классификация фундаментов
Фундаменты классифицируют по признакам.
По форме в плане:
- Ленточные
- Столбчатые
- Сплошные (плитные)
- Свайные
По виду материала:
- Бетонные
- Железобетонные
- Бутовые
- Бутобетонные
- Кирпичные
- Деревянные
По характеру работы под нагрузкой
- Жесткие. Такие фундаменты испытывают преимущественно сжатие, и в которых не возникает деформации изгиба. Производятся из природного камня и цементного раствора. Например, бутобетон или бетон.
- Гибкие. Работающие как на сжатие, так и на изгиб. В строительстве подобных фундаментов применяют железобетон.
По способу производства:
- Сборные
- Монолитные
По глубине заложения
- Мелкого заложения. Как правило, это до двух метров, но выше точки промерзания грунта
- Глубокого заложения. Ниже точки промерзания грунта.
Виды и типы фундаментов
Ленточные
Применяют на сухих, прочных грунтах. Ленточные фундаменты могут быть как сплошными, так и прерывистым. В разрезе могут представлять собой прямоугольник, трапециевидную форму, либо ступенчатую конструкцию.
- Сборные. Состоят из железобетонных блоков, блоков-плит, фундаментно-стеновых блоков. Блоки- плиты или блоки-подушки выпускаются прямоугольной или трапециевидной формы. Укладываются на тщательно утрамбованную песчаную подготовку толщиной 100 мм. В целях сокращения расхода бетона и снижения массы фундамента применяют пустотелые блоки с узкими сквозными или широкими замкнутыми пустотами. Размеры блоков подушек принимают: по ширине от одного до трех метров; по длине от 1,2 до 3 метров; по высоте 0,3 метра и 0,5 метра
- Монолитные. Представляет собой армированную бетонную конструкцию, проложенную под несущими и ограждающими стенами здания. Может быть выполнен как с мелким заглублением, так и с заглублением ниже уровня промерзания почвы. Позволяет, как и сборный ленточный фундамент, предусмотреть в проекте сооружения подвальные помещения и цокольный этаж.
Все типы ленточных фундаментов подлежат обязательной защите от дождевых и талых вод. С этой целью по периметру наружных стен делают отмостку из асфальта или бетона или сборных железобетонных плит. Ширина отмостки должна быть не менее 0,5 метра, с уклоном от здания 2-3%. Однако, в любых грунтах содержится капиллярная влага. Влага проникает в тело фундамента и поднимается к зоне сопряжения с элементами надземной части строения. Чтобы не допустить поступление влаги на границе фундамента со стенами устраивают гидроизоляцию.
За неправильным осуществлением работ по устройству гидроизоляции и отведению внешних вод неминуемо кроется разрушение фундамента. Увеличение влажности станет причиной вымывания раствора из соединительных швов, отслоения штукатурки, коррозии арматурного каркаса.
Столбчатые фундаменты
Устраиваются в тех случаях, когда нагрузка от здания вызывает давление на грунт меньше нормативного (малоэтажное промышленное строительство), либо под колонны. Бывают сборными и монолитными. Под зданиями с несущими стенами столбчатый фундамент располагают под углами, под простенками и через 3-5 метров на глухих участках стен. По фундаменту прокладывают балки из сборного или монолитного железобетона.
Столбчатые фундаменты применяют для отдельно устанавливаемых столбов, колонн при строительстве, как одноэтажных, так и многоэтажных промышленных и гражданских зданий. Колонный каркас опирают на железобетонные блоки стаканного типа или блок- стакан.
Монолитный столбчатый фундамент представляет собой ступенчатую конструкцию с подколонником и стаканом для установки колонн. Высота ступени составляет 0,3 или 0,45м. Подколонники устанавливают на плиту по цементно-песчаному слою. Высота блок-стакана 1,5 и 1,8 метра до 4,2 метра с градацией через 0,6 метра. Размеры подошв в плане составляют от 1,5 на 1,5 метра до 6,6 на 7,2 с модулем 0,3 метра.
Сплошные фундаменты
При очень слабых грунтах и значительных нагрузках в строительстве применяют сплошные фундаменты или иначе- плитные. Они представляют собой сплошную железобетонную плиту под всей площадью здания. Имеют плоскую или ребристую конструкцию. Применяется в строительстве сооружений без подвалов и цокольных этажей. Плитный фундамент отличается высокой надежностью. Поэтому может применяться на любых видах грунтов. Экономически неоправданно использование плитного фундамента на местности с большим уклоном. Устройство плитного фундамента является затратным, так как подразумевает значительный объем земляных работ и использования большого количества строительных материалов. Конструктивно плитный фундамент представляет из себя многослойную структуру.
- Работы по обустройству сплошного фундамента начинают с выборки слоя почвы и подготовки котлована.
- Площадь котлована утрамбовывают. Затем кладется песчаная или гравийно-песчаная подушка. Она служит для гашения вибраций, отведения грунтовых вод, противодействует пучению.
- Прокладывают геотекстиль для армирования и противодействию заиливания подушки. В зависимости от толщины подушки геотекстиль можно прокладывать между слоями, для улучшения армировки.
- Для выравнивания основы проводят бетонную подготовку жидким раствором. Таким образом выравнивается горизонтальный уровень, что необходимо для правильной установки железобетонного каркаса и улучшается гидроизоляция.
- Гидроизоляция. Гидроизоляционные материалы предотвращают капиллярный подсос влаги
- Железобетонный армирующий каркас. Представляет собой взаимосвязанную конструкцию из арматуры. Каркас предотвращает растрескивание бетона и обеспечивает высокую стойкость к деформациям.
- Бетонный массив. Толщина его зависит от расчетных характеристик здания.
Дополнительно, в зависимости от характера грунтов может монтироваться дренажная система и выполняться утепление для противодействия промерзанию почвы.
Свайные фундаменты
Свайным называют фундамент, в котором для передачи нагрузки от сооружения на грунт используется свая. Он состоит из свай и объединяющей их жесткой связи- ростверка, либо плиты- перекрытия. В соответствии с этим свайные фундаменты бывают:
- Ростверковые
- Безростверковые
Сваи располагают под зданием по аналогии со столбчатым фундаментом, но с меньшим шагом, который определяют расчетом.
Свайные фундаменты применяют там, где необходимо передать значительные нагрузки на слабые водонасыщенные грунты. Когда производство большого объема земляных работ для устройства основания под другие виды фундамента технически невыполнимо или экономически нецелесообразно.
В зависимости от нагрузок, действующих на фундамент, сваи могут располагаться:
- По одной. Под отдельной опорой.
- Рядами под стеновыми конструкциями
- Кустами. Под колоннами.
- Свайными полями. Под строениями малой площади со значительными нагрузками.
По виду материала сваи выпускают:
- Бетонные.
- Железобетонные.
- Стальные
По способу изготовления и погружения в грунт сваи делят на:
- Забивные. Погружают методом забивки, вдавливания, вибрации и ввинчивания
- Набивные. Относятся к группе монолитных. Их устраивают непосредственно в грунте из бетона или железобетона, с помощью специальных обсадных труб, которые погружаются в предварительно сформированную скважину. Применяют такой тип фундамента при больших нагрузках. Диаметр сваи может достигать 1000 миллиметров, а глубина заложения 20 метров и более.
По характеру работы в грунте сваи делятся на два типа:
- Висячие. Не достигают плотного грунта. Принимаемую нагрузку передают за счет сил трения между их боковой поверхностью и грунтом.
- Сваи-стойки. Такие сваи проходят через слабый грунт и нижним концом опираются на прочное основание, передавая на него всю нагрузку от строения.
Отличие фундамента промышленного от частного
Основное отличие промышленных фундаментов, в том числе и фундаментов гражданского многоэтажного строительства, от фундаментов частного малоэтажного строительства заключается в том, что промышленные объекты производят значительно большую нагрузку на строительное основание. Промышленные фундаменты многоэтажных зданий часто испытывают нагрузки не только на сжатие, но и на растяжение, скручивание, смещение. Поэтому промышленные фундаменты отличаются большей прочностью, массивностью, более высокими требованиями к материалам, и дороговизной.
Технологический подъем
Лифтовая производственная отрасль за последние годы претерпела значительные изменения. Игроки рынка все активнее задействуют в своей работе новые технологии, улучшая характеристики подъемного оборудования и повышая сроки его эксплуатации.
Прогресс не стоит на месте. Этот тезис касается и лифтовой отрасли. За последние несколько лет производители подъемных механизмов в России и СНГ модернизировали свои заводы. Лифты стали более надежными, комфортными и безопасными. По своим характеристикам они не уступают западной продукции и соответствуют всем международным стандартам.
Игроки рынка отмечают, что коренное изменение производства отечественного лифтового оборудования произошло в последние 10–15 лет. В частности, как рассказывает директор по сервису и модернизации, заместитель генерального директора компании «МЛМ Нева трейд» Андрей Васильев, за этот период на смену устаревшим двухскоростным лифтам пришли лифты с частотным регулированием основного привода и привода дверей. «Тем самым уменьшилось энергопотребление подъемных механизмов, увеличился комфорт (плавность хода, точность остановки, уменьшение шума). Также началось производство отечественных лифтов без машинного помещения, что позволяет максимально использовать высоту здания», – сообщил специалист.
По словам главного технолога ОАО «Щербинский лифтостроительный завод» Михаила Доронина, в самом процессе производства за последние годы уверенно завоевали свое место под солнцем новые технологии обработки и формообразования плоского листа. Это основной материал, используемый в лифтостроении для создания ограждающих конструкций – как кабины лифта, так и элементов этажного оборудования лифта (дверей шахты). Задействованное оборудование с числовым программным управлением обеспечивает гибкий производственный процесс и позволяет без существенных затрат получать разнообразные детали за один технологический переход. В целом по производству, добавляет специалист, идет рост применения оборудования, обеспечивающего автоматизацию процессов, также начинается изучение возможностей использования аддитивных технологий.
«Одна из главных задач, которую необходимо решать в ближайшем будущем и решение которой позволит увеличить безопасность использования лифтового оборудования, – это объединение в одну технологическую цепочку таких процессов, как производство, монтаж и обслуживание лифтового оборудования», – считает Михаил Доронин.
В ближайшее время, как полагают представители рынка, основные направления развития технологий в лифтовой отрасли будут связаны с энергосбережением. Ожидается, что в многоквартирных домах будут востребованы лифты с рекуперацией (возвращение части энергии для повторного использования). Из-за роста этажности зданий останется актуальной задачей и скорость перемещения кабины лифта. Предполагается, что для максимально быстрого движения подъемника будут использоваться модифицированные электродвигатели и тросы. Кроме того, лифтостроителям важно будет решить и вопросы доступности лифтов для маломобильных групп населения.
Мнение
Андрей Васильев, директор по сервису и модернизации, заместитель генерального директора компании «МЛМ Нева трейд»:
– Здания становятся всё выше, доля пожилых людей в общей численности населения увеличивается, и обеспечение лифтами становится все более значимым фактором жизни. Этот вопрос пока на периферии внимания властей и масс-медиа, а жалко. Соответственно, финансирование отрасли осуществляется по остаточному принципу, недостаточны объемы замены устаревших лифтов, ничтожно малы расценки на техническое обслуживание лифтов.
Движение вверх
В этом году у лифтовиков нашей страны важная дата – 70 лет со дня основания лифтовой отрасли. В середине прошлого века – 1 февраля 1949 года – было подписано Постановление Совета Министров СССР № 433 «Об организации производства лифтов». Эту дату можно считать отправной точкой истории отрасли.
О том, как развивалось лифтостроение в нашей стране, и о важных этапах становления лифтовой отрасли рассказал заместитель генерального директора, директор по сервису и модернизации компании «МЛМ Нева трейд» Андрей Васильев:
– До революции 1917 года лифты в России были редким явлением, и почти все – импортного производства. Отечественное лифтостроение получило развитие после окончания Второй мировой войны, в конце 1940-х годов. Серии пассажирских лифтов для жилых домов и общественных зданий разработали в 1955–1956 годах ВНИИПТМаш (Всесоюзный научно-исследовательский институт подъемно-транспортного машиностроения) совместно с трестом «Союзлифт».
Важным этапом в развитии лифтостроения можно назвать организацию в 1963 году Центрального проектно-конструкторского бюро по лифтам и, как следствие, развитие соответствующей производственной базы в Москве (Щербинский лифтостроительный завод, Карачаровский механический завод) и других городах страны. Бюро разработало новые параметры для пассажирских и грузовых лифтов, всего было представлено 36 моделей в 62 исполнениях. Грузоподъемность пассажирских лифтов составляла до 1000 кг, типовой ряд грузовых лифтов имел грузоподъемность до 5000 кг, а больничный лифт был грузоподъемностью 500 кг. Выпускаемые лифты отличались высокой надежностью и большим запасом ресурса электрической и механической части.
Производство пассажирских лифтов было развернуто на Московском лифтостроительном заводе (сейчас Щербинский лифтостроительный завод), Карачаровском механическом заводе, позднее на Могилёвском лифтостроительном заводе (сейчас ОАО «Могилёвлифтмаш»). Лифты грузоподъемностью 320 кг и 400 кг, скоростью 0,71 м/с – до сих пор во многих городах России, большей частью производства ОАО «Могилёвлифтмаш». Причина этого – как сложившиеся производственные связи, так и оптимальное соотношение «цена – качество» поставляемых лифтов.
В 1970-х годах совместно с процессом урбанизации росли многоэтажная застройка и объем лифтового парка. Типовые девятиэтажки и более высокие здания стали наполнять спальные районы советских городов, и люди уже не могли обойтись без лифтов. При строительстве новых зданий стали применяться прогрессивные методы монтажа, например, тюбинговый метод, то есть монтаж отдельных частей шахты из предварительно изготовленных объемных железобетонных элементов – тюбингов, в которых на домостроительном комбинате устанавливается часть оборудования лифта.
С началом производства лифтов возникла необходимость в создании организаций, отвечающих за монтаж и техническое обслуживание. Одними из первых были созданы «Союзлифтмонтаж», «Мослифт» и др. В 1990-х годах на отечественном рынке появились зарубежные конкуренты, что стимулировало повышение технического уровня отечественных лифтов. Пришли такие крупные мировые игроки, как «Отис», «Коне», «Шиндлер», «Тиссен», и многие другие производители подъемно-транспортного оборудования. Кроме того, распад Советского Союза и закрытие части старых лифтовых заводов стали толчком для открытия новых заводов в других российских городах.
Сегодня в России работают такие предприятия по производству лифтов, как Серпуховский и другие лифтостроительные заводы, всё так же выпускают лифты Щербинский и Карачаровский заводы, в любом торговом центре вы можете увидеть подъемники самых разных производителей. Стандарты лифтовой отрасли стали не только российскими, но и мировыми. Были приняты Технический регламент Таможенного союза и другие международные нормы, и отрасль шагнула далеко вперед. Теперь лифт перестал быть новшеством, он есть почти в каждом современном доме, сегодня это самый востребованный и популярный вид транспорта.