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.
В тепле и комфорте. Рынок внутрипольных конвекторов
По мнению экспертов, встраиваемые в пол конвекторы являются наиболее практичным прибором отопления в помещениях с панорамными окнами и все чаще задействуются застройщиками.
Внутрипольные конвекторы – одна из сравнительно новых систем отопления помещений. Как и другие приборы конвекторного типа, она является альтернативой привычным радиаторам. По оценке специалистов, еще три года назад в семействе конвекторов внутрипольные занимали долю в объемах производства около 10%. Сейчас показатель подрос из-за роста объемов жилья с большой площадью остекления помещений.
Напомним, внутрипольные конвекторы непосредственно монтируются в стяжку пола. В отличие от радиатора, который в основном излучает тепло, конвектор передает тепло с помощью циркуляции воздуха. Тепло быстро распространяется по всему помещению, быстро достигается комфортная температура.
Существуют внутрипольные электрические и водяные конвекторы. Также эти приборы могут быть с принудительной и естественной конвекцией. По словам генерального директора АО «Фирма Изотерм» Виктории Нестеровой, внутрипольные конвекторы с принудительной конвекцией позволяют увеличить тепловую мощность более чем в 5 раз по сравнению с аналогами без вентилятора. Поэтому их рекомендуется применять в случаях, когда нужна увеличенная теплоотдача.
В Петербурге внутрипольные конвекторы установлены в ряде бизнес-центров, а также в новых жилых объектах комфорт-, бизнес- и премиум-класса. Они отличаются энергоэффективностью, а также, за счет своей «невидимости», не портят вид на окрестности.
Как рассказывает коммерческий директор Docklands development Екатерина Запорожченко, внутрипольные конвекторы задействованы в зданиях лофт-квартала Docklands, которые проектируются и возводятся по немецким технологиям строительства энергоэффективных зданий. «Поскольку корпуса располагаются на берегу Невы, вид стал одним из ключевых достоинств проекта. С целью его подчеркнуть мы приняли решение выполнить одну из стен каждого помещения в панорамном стекле. Чтобы обеспечить безукоризненный вид, но при этом защитить помещения от холода, остановили свой выбор именно на внутрипольных системах конвекторного отопления», – рассказала она.
В настоящее время на рынке внутрипольных конвекторов работают такие российские компании, как «Изотерм», «Варманн», «Техно», КЗТО и др. Большинство из них свое оборудование выпускают под брендом на латинице. Также на российском рынке есть и иностранные производители, в том числе такие известные европейские, как Mohlenhoff, Jaga, Minib, Kampmann. Реализуется и продукция ряда китайских компаний. По оценке специалистов, в последние два-три года отечественные предприятия наращивают объемы производства, вытесняя зарубежных производителей. В частности, это происходит благодаря курсу на импортозамещение и введению с июня 2018 года обязательной сертификации приборов отопления.
Как отмечает Виктория Нестерова, в целом на сегодняшний день на территории РФ около 10 заводов выпускают медно-алюминиевые конвекторы. Также некоторые европейские производители открыли свои производства в нашей стране. Но в ряде случаев их переносят не полностью. «Мы считаем, что при таком, так называемом сборочном, производстве изготовитель не может дать полноценной гарантии на свои приборы. Введение обязательной сертификации позволило решить ключевую проблему российского рынка отопительных приборов – прекратить практику введения потребителей в заблуждение путем завышения функциональных характеристик. Также оно существенным образом способствовало развитию импортозамещения за счет обеспечения равных и честных правил игры и создания условий для добросовестной конкуренции», – подчеркнула она.
Кстати
Согласно данным Ассоциации производителей радиаторов отопления, по итогам 2019 года зафиксирован рост объемов производства медно-алюминиевых конвекторов на 25,1%. У стальных конвекторов этот показатель снизился на 3%. Производство алюминиевых и биметаллических секционных радиаторов выросло на 33,4%, стальных панельных – на 49,6%.
Виктория Нестерова: «Внутрипольные конвекторы перестали быть диковинкой»
Внутрипольные конвекторы водяного отопления все активнее применяется в офисах и жилых помещениях. В интервью «Строительному Еженедельнику» генеральный директор АО «Фирма Изотерм» Виктория Нестерова рассказала о том, чем обусловлен растущий спрос на эти системы отопления, и развеяла некоторые мифы о них.
– Какова ниша внутрипольных конвекторов водяного отопления на сегодняшнем рынке?
– Тренд однозначен: они становятся все более популярными и все чаще устанавливаются вместо радиаторов. Причиной тому – современные тенденции в строительстве. В новых административных, офисных, жилых зданиях все больше используются панорамные окна, витражи, эркеры и прочие архитектурные изыски. Стандартные радиаторы для отопления помещений с такими пространственными элементами подходят плохо. Поэтому в них обычно применяются внутрипольные конвекторы.
Это оборудование не только не загораживает панораму и идеально вписывается в любой интерьер, но при этом препятствует запотеванию стекла и отсекает сквозняки. Кроме того, внутрипольные конвекторы – это энергоэффективные приборы отопления. К примеру, в частном доме с индивидуальной котельной они помогут сэкономить до 30% затрат на отопление. Малый объем теплоносителя (0,4 л воды в конвекторе мощностью 1 кВт, что в 5 раз меньше, чем у радиатора) и применение материалов с высокой теплопроводностью (медь, алюминий) обеспечивают прогрев помещения до 20 градусов всего за 5 минут.
Добавлю, что мода на панорамное остекление только начала приходить к нам из Европы и будет в России стремительно развиваться. Соответственно, будет расти и популярность внутрипольных конвекторов. Наше предприятие в данном сегменте постоянно наращивает объемы производства на протяжении уже более десяти лет.
– Какие виды внутрипольных конвекторов выпускает ваша компания? В чем их особенности?
– В линейке продукции АО «Фирма Изотерм» представлен широкий размерный ряд внутрипольных конвекторов как с естественной, так и с принудительной конвекцией.
В частности, мы выпускаем внутрипольный конвектор, который может использоваться как в режиме отопления, так и в режиме охлаждения. Корпус выполнен из нержавеющей стали под уклоном и оснащен дренажными патрубками для отвода конденсата и удаления влаги, что делает возможным его установку и во влажных помещениях.
Также мы производим внутрипольные приборы отопления с подключением к приточно-вытяжной вентиляции. Все конвекторы выпускаются из лучших, по теплотехническим свойствам и устойчивости к коррозии, материалов: медных труб и напрессованных на них алюминиевых пластин, что обеспечивает качество и срок службы до 50 лет.
– Существует мнение, что внутрипольные конвекторы – оборудование хорошее, но слишком дорогое…
– Это миф, у которого уже истек срок давности. Прошли времена, когда внутрипольные конвекторы были чем-то редким и эксклюзивным. На данный момент на отечественном рынке работает более десяти производителей такой техники. Конкурентная борьба, оптимизация конструкций и увеличение объемов строительства с применением внутрипольных конвекторов привели к их существенному удешевлению. Сейчас их стоимость вполне сопоставима с ценой качественного европейского радиатора.
Кроме того, конвекторы российского производства в меньшей степени зависят от изменения курсов валют, а следовательно, обладают вполне конкурентоспособной ценой по сравнению с европейскими аналогами.
– Сложно ли их подобрать и смонтировать?
– Установку внутрипольного конвектора следует учитывать уже на стадии проектирования, так как монтаж имеет свою специфику. В стяжке пола необходимо подготовить специальные углубления и каналы под трубопроводы, которые могут быть выполнены из любого материала. В линейке приборов «Изотерм» есть внутрипольные конвекторы глубиной всего 80 мм. Их можно установить при стандартной толщине строительных перекрытий, практически в любом помещении.
Кроме того, существует огромное количество типоразмеров внутрипольных конвекторов, что позволяет выбрать оборудование по параметрам заказчика. В частности, наша компания всегда готова изготовить прибор, выполненный специально под условия клиента: и по мощности, и по габаритам, и по цвету, и по расположению терморегулятора. Угловое или радиусное исполнение конвектора позволит установить его в труднодоступных местах, когда нужно обойти угол, обогнуть колонну или зайти в нишу.
– В этом году АО «Фирма Изотерм» празднует свое 30-летие. Как планируете отметить свой юбилей?
– В 2019 году мы начали масштабное техническое переоснащение производства, приобрели новое оборудование, расширяем производственные мощности в целях увеличения объема выпуска и повышения качества продукции. В результате, несмотря на высокую конкуренцию, мы намерены продолжать удерживать лидерские позиции на рынке и плотно работать как с действующими, так и новыми клиентами.
То есть праздновать 30-летие мы планируем повышением производительности нашей компании. Ну и конечно, без подарков нашим постоянным партнерам нам не обойтись. Летом в период белых ночей мы приглашаем наших лучших заказчиков в гости, чтобы отметить юбилей. Будем праздновать – и одновременно строить грандиозные планы на будущие 30 лет.