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.
Неподъемная проблема. Для ускорения замены лифтов нужны деньги
Ускорить замену лифтов в Петербурге, считают эксперты, можно только при выделении дополнительных финансовых средств.
В Петербурге на площадке Центра импортозамещения и локализации в «Ленэкспо» прошла VI Межрегиональная лифтовая конференция «Актуальные вопросы лифтового хозяйства: капитальный ремонт, монтаж, эксплуатация, контроль». Она собрала представителей бизнеса, органов власти и надзорных ведомств.
Открыл конференцию региональный представитель Национального Лифтового Союза по СЗФО, генеральный директор ООО «МЛМ Нева трейд» Игорь Янукович. Он отметил, что в настоящее время в стране эксплуатируется около 440 тыс. лифтов. Однако около четверти из них требуют замены и модернизации. Схожий расклад и в Петербурге. В нашем городе в работе находятся приблизительно 44 тыс. лифтов. Из них 11 тыс. подъемных механизмов нуждаются в замене. При этом текущий ежегодный объем работ недостаточен для полного решения проблемы.
По мнению эксперта, решит задачу недоремонта лифтов в Петербурге увеличение финансирования. «Если представить, что бюджет фонда – это А плюс Б, где А – взносы граждан, а Б – субсидии от города, то надо либо увеличить долю слагаемых, либо ввести еще одну составляющую. Это может быть федеральное финансирование. Можно попробовать решить проблему самостоятельно, например, рассмотреть вопрос о перераспределении средств между учреждениями города. Мы слышим, что те или иные комитеты недоосваивают свои программы. Может, часть этих средств перераспределить в рамках капитального ремонта?» – сказал Игорь Янукович.
Начальник отдела формирования адресных программ по капремонту НО «Фонд – региональный оператор капитального ремонта общего имущества многоквартирных домов Санкт-Петербурга» Юрий Кукушкин сообщил, что в 2019 году городская программа капремонта сформирована в объеме 9,5 млрд рублей. Почти треть всех денег, а именно 2,5 млрд рублей, будет задействовано на ремонт и замену 875 лифтов в 268 многоквартирных домах. «Это самая большая часть средств из общей суммы выделяемых на капремонт. Однако их недостаточно, чтобы покрыть недоремонт лифтового оборудования, который имеется сейчас в Петербурге», – признается чиновник.
По словам Юрия Кукушкина, для частичного разрешения ситуации в 2019 году Фонд намерен вновь задействовать программу ускоренной замены лифтов с привлечением средств из внебюджетных источников. В ее рамках предлагается заменить около 200 лифтов.
Главный специалист отдела контроля качества производства работ НО «Фонд капитального ремонта Ленобласти» Михаил Емелин заострил внимание собравшихся на проблеме работы заказчиков с подрядчиками. В частности, он рассказал о причинах срыва работ по замене лифтового оборудования в Сосновом Бору в этом году. В настоящее время новые лифты не смонтированы подмосковной подрядной организацией и ржавеют у подъездов жилых домов. Представители лифтового сообщества, присутствующие на конференции, порекомендовали областным чиновникам заключать договоры на проведение работ по установке лифтов с известными организациями, которые работают в области или в Петербурге.
Директор департамента сервиса АДС СО «Лифтсервис» Алексей Зоточкин рассказал о текущей нормотворческой деятельности Национального Лифтового Союза. В частности, он отметил, что в настоящее время в разработке находятся российские и межгосударственные ГОСТы по замене, эксплуатации лифтов, а также по обеспечению их доступности для инвалидов и других маломобильных групп граждан и т. д.
Мнение
Андрей Васильев, заместитель генерального директора, директор по сервису и модернизации ООО «МЛМ Нева трейд»:
– Очень важно, чтобы лифты были удобны и безопасны для всех категорий граждан – в том числе и для инвалидов. В настоящее время наша компания начинает тестировать решения, направленные на помощь глухонемым людям, которые могут застрять в лифте. С помощью приложения, установленного на телефон или планшет, они могут связаться со службой сурдопереводчиков ООО «Система Забота», а те, в свою очередь, – оперативно передавать информацию в диспетчерскую службу.
Умная экономия. Производители выводят на рынок счетчики с дистанционной передачей данных
Производители приборов учета электроэнергии выводят на рынок счетчики с дистанционной передачей данных. В ближайшей перспективе они могут стать обязательными для использования всеми потребителями.
В Госдуме РФ готовится второе чтение законопроекта о развитии систем учета электрической энергии. В соответствии с ним, в стране будут внедряться интеллектуальные системы учета электроэнергии с дистанционной передачей данных. В частности, предполагается, что с 2021 года они будут обязательными для установки во всех новых жилых домах и при плановой замене счетчиков во всех объектах.
Власти Санкт-Петербурга поддерживают федеральную инициативу о внедрении в энергетику новых технологий и инноваций. Вице-губернатор города Игорь Албин на одном из последних межведомственных совещаний сообщил, что доля энергозатрат в региональной экономике по-прежнему очень высока. Необходимо рачительное и бережное распоряжение ресурсами, построение умной энергетики и как итог – умной экономики, подчеркнул он.
Отметим, что в настоящее время интеллектуальные системы учета электроэнергии уже выпускаются российскими производителями. В том числе и такими петербургскими компаниями, как АО «Ленэлектро», ООО «Тайпит-ИП». С ними, хотя пока не очень активно, сотрудничают и сбытовые компании. При этом поставщики электроэнергии признают, что спрос на счетчики с дистанционной передачей данных растет как у бизнес-структур, так и у физических лиц.
По словам специалистов, особенность «умных» счетчиков – во встроенном радиомодуле. Он позволяет автоматически передавать сведения о текущем объеме потребляемой электроэнергии на сервер энергосбытовой организации. Потребители могут следить за объемом потребляемого электричества через мобильное приложение, устанавливаемое на смартфон или планшет. Задействованные технологии помогают анализировать расход электроэнергии с точностью до месяца, дня, часа и избавляют от необходимости физического снятия показаний счетчика. Все данные уже у компании – поставщика электричества.
АО «Ленэлектро» (ставшее поставщиком «Петроэлектросбыта») одним из первых в стране начало выпускать «умные» счетчики. Генеральный директор компании Андрей Шулешко отмечает, что спрос на данные приборы учета электроэнергии в настоящее время растет. «В частности, сейчас они стали популярными в садоводческих товариществах и коттеджных поселках. Такие счетчики помогают экономить электричество, удаленно контролировать расход и предупреждать его возможное воровство. В настоящее время только в садоводствах Ленобласти установлено более 30 тыс. таких приборов», – сообщил он.
Тем не менее, по мнению Андрея Шулешко, масштабное внедрение и использование счетчиков с дистанционной передачей данных потребует серьезных затрат на обслуживание серверов хранения данных и каналов связи. Важно, чтобы затраты не ложились на плечи населения. Расходы в разумных пределах должны взять на себя эксплуатирующие организации. «Кроме того, предварительно следует решить вопросы унификации этих приборов и технологии передачи данных. Последним уже занимаются «Россети». При этом не должно происходить монополизации рынка, – считает он. – Важно, чтобы счетчик любого производителя мог без проблем работать в системе. Наиболее всего для этого подходит технология IoT».
В настоящее время IoT-сервисы («Интернет вещей») продвигаемы большинством телекоммуникационных игроков. По словам директора по работе с бизнес-рынком МТС в Петербурге Елены Абрамовой, для широкого распространения проектов, в том числе «умных» электросчетчиков, необходима энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия, которая обеспечит сбор данных с интеллектуального оборудования. «Сфера ЖКХ – один из драйверов применения технологий «Интернета вещей». На нее уже сейчас приходится порядка 15% всех проектов МТС в области IoT в Петербурге, и ежегодно их количество растет более чем на четверть», – добавила специалист.