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.
Bobcat локализовался в России. В Елабуге запущено производство спецтехники
Известный мировой производитель спецтехники – компания Bobcat – начала производство в России экскаватора-погрузчика B780. Это первый локализированный в РФ продукт концерна. В ближайшее время компания намерена занять в этом сегменте спецтехники на российском рынке долю в 15%.
На площадке Елабужского автомобильного завода в Татарстане начался выпуск экскаваторов-погрузчиков Bobkat B780.
Напомним, знаменитый американский производитель компактной спецтехники в 2007 году вошел в южнокорейский холдинг DOOSAN. Сам бренд Bobcat через дилерскую сеть на российском рынке присутствует более 35 лет. В сегменте компактных гусеничных погрузчиков и бортовых погрузчиков с бортовым поворотом он занимает долю рынка на уровне порядка 50%. Также в России компания реализует телескопические погрузчики и экскаваторы. В 2016 году Bobcat для стран ЕМЕА (Европа, в том числе Россия, страны СНГ; Ближний Восток и Африка) запустил производство экскаваторов-погрузчиков. В 2019 году в России их было продано более 3 тыс.
Сделано в России
По словам генерального директора DOOSAN Bobcat EMEA в России Владислава Догановского, площадка ЕлАЗа была выбрана неслучайно. «Собственное производство в России – это новая веха в истории Bobcat. После изучения рынка мы приняли решение о партнерстве именно с Елабужским автозаводом, который имеет опыт выпуска спецтехники, в том числе экскаваторов-погрузчиков. Кроме того, он максимально соответствует технологическим стандартам качества нашего холдинга», – подчеркнул он.
Отметим, что на ЕлАЗе Bobcat задействовал одну производственную линию. Работники прошли специальное обучение, в том числе на заводе холдинга в Чехии. На других мощностях завода продолжается выпуск спецтехники непосредственно самого елабужского предприятия.
Генеральный директор ПО «ЕлАЗ» Камиль Галимов сообщил, что сотрудничество с Bobcat помогает заводу продолжать повышать качество собственной продукции, быть социально ориентированным предприятием. Также он добавил, что кроме экскаваторов-погрузчиков под собственным брендом завод выпускает спецтехнику для нефтяной промышленности, которая пользуется все большим спросом у заказчиков.
Владислав Догановский признается, что локализация производства в России открывает перед компанией возможности работать с государственными и муниципальными заказчиками. Благодаря выходу в эту нишу, в ближайшее время Bobcat планирует занять в этом сегменте российского рынка долю продаж на уровне 15% и войти в тройку лидеров. По его словам, сейчас экскаватор-погрузчик B780 в значительной степени состоит из российских комплектующих и уже прошел сертификацию для получения маркировки «Сделано в России». Импортными составляющими остаются двигатель, коробка передач, трансмиссия, джойстик управления и ряд менее значимых компонентов, которые не выпускаются в России. В настоящее время решается вопрос о замене зарубежного двигателя отечественным аналогом.
Мал, да удал
Региональный менеджер Doosan Bobcat EMEA по России Евгений Суплецов отметил, что в 2020 году на площадке ЕлАЗа планируется выпустить 100–120 экскаваторов-погрузчиков B780. «Мы пока не намерены гнаться за количеством. Для нас важно качество проводимой сборки. Будем отслеживать работу локализованных деталей, приобретать запчасти для производства новой техники, обучать дилеров. Несмотря на то, что мы начали серийное производство экскаваторов-погрузчиков, этот год пока можно считать переходным. Далее планируем наращивать выпуск. В том числе, возможно, начнем производство в Елабуге и других видов спецтехники», – добавил он, отметив также очень конкурентоспособную цену на продукцию компании.
Представители Doosan Bobcat EMEA рассказали об особенностях B780. Эта модель наиболее адаптирована к российским климатическим условиям и оснащена лучшим в своем классе турбированным двигателем мощностью 100 л. с. низким расходом топлива. Кроме того, благодаря небольшим размерам и мобильности машина может быть задействована в местах, куда более габаритная техника не сможет пройти.
Автоматическая коробка передач, использованная в B780, облегчает управление машиной и повышает плавность хода, обеспечивая переключение передач без разрыва потока мощности как на рабочей площадке, так и на дорогах. Экскаватор-погрузчик имеет три режима рулевого управления: поворот только передних колес, симметричный поворот всех четырех колес («след в след») и поворот всех четырех колес в одну сторону («движение крабом»). Джойстики для сервопривода обеспечивают высокоточное и комфортное управление, тем самым снижая утомляемость работника и повышая производительность.
Кстати
Общемировой объем продаж экскаваторов-погрузчиков Bobcat в 2019 году составил 74 тыс. единиц. На первом месте по реализации техники – Индия (35 тыс. машин), далее идут США (10,5 тыс.), Бразилия (5,4 тыс.) и Россия (3,1 тыс.).
Выбор за клинкером. Использование материала расширяется
В настоящее время все активнее в облицовке зданий задействуется клинкерный кирпич. Однако еще более масштабное использование этого материала в строительстве тормозит сравнительно высокая цена.
Около 70% производства кирпича в России приходится на его керамическую разновидность. Этот материал задействуется, в частности, в отделке и облицовке зданий. Клинкерный фасадный кирпич является видом керамического и занимает долю в размере примерно 20% в его производстве.
До недавнего времени значительная часть клинкерного кирпича импортировалась. Сейчас же на высоком качественном уровне его делают и отечественные производители. Кроме того, российские компании выпускают и клинкерную плитку для внутренней отделки стен и для дорожного мощения, в том числе как элемент благоустройства городской среды.
Игроки рынка напоминают, что для производства клинкера применяют тугоплавкие глины, а также специальные режимы обжига с температурой до 1200 °С. Для этого требуются совершенно иные печи, чем при обжиге обычного керамического. В результате получается строительный материал с очень высокими физико-химическими свойствами. В частности, клинкерный кирпич более прочен, чем его классический керамический собрат, морозоустойчив, может иметь различную текстуру и форму. По стойкости к истиранию клинкер превосходит бетон высоких марок в несколько раз. Стены из клинкерного кирпича долгие годы остаются в первозданном виде.
Сделано в России
Из-за использования более дорогого сырья и технологий в производстве клинкерный кирпич дороже обычного в среднем в полтора-два раза. По некоторым видам продукта – цена еще выше. Потребление его может меняться в зависимости от региона.
Коммерческий директор ООО «ТД Маттоне» Сергей Аляпкин отмечает, что покупательная способность большинства потенциальных клиентов в отношении клинкера, к сожалению, в настоящее время невысока. «Если будущий домовладелец остановился при выборе стеновых материалов на керамическом кирпиче, это уже замечательно. В целом потребление облицовочного и клинкерного кирпича за последние два-три года не выросло, а скорее отвоевывает утерянные позиции докризисного периода. За последние несколько лет на волне импортозамещения на рынке появились отечественные производители клинкерного кирпича. В том числе, его производит и наша компания», – добавляет он.
По словам начальника отдела региональных продаж ООО «ЛСР. Стеновые» Сергея Фёдорова, отечественные производители этого строительного материала не только с каждым днем укрепляют свои позиции на российском рынке, но более того – становятся поставщиками для Западной Европы. На рынке недвижимости Москвы, а в последнее время и Санкт-Петербурга, сохраняется тренд на облицовку объектов премиального сегмента клинкерным кирпичом. При этом, чем выше класс объекта, тем более редкий и уникальный продукт используется в отделке фасадов. Яркий пример подобных объектов – флагманский проект бизнес-класса «Группы ЛСР» в Москве «ЗИЛАРТ».
«Потребление клинкера, безусловно, показывает положительную динамику, в первую очередь благодаря высоким эстетическим и прочностным характеристикам продукта. Простой пример для иллюстрации: летом прошлого года спрос на фасадный клинкер был настолько высок, что загруженность складов к началу августа снизилась более чем на 40% по сравнению с августом 2018 года», – добавляет Сергей Фёдоров.
Больше цвета
Эксперты подчеркивают, что клинкерный кирпич за счет возможности «играть» с оттенками позволяет архитекторам и дизайнерам воплощать в жизнь неповторимые, уникальные решения.
«Если говорить о цветовых предпочтениях в последнее время, то можно выделить серые оттенки, ярко-белый и графит, набирают популярность миксы из трех-четырех цветов в разной пропорции. При этом постепенно применение в облицовке гладкого красного, желтого и коричневого кирпича становится признаком отсутствия вкуса, как бы грубо это ни прозвучало», – считает Сергей Аляпкин.
В компании «ЛСР. Стеновые» отмечают, что совсем недавно в предпочтении архитекторов был красный и коричневый клинкерный кирпич. Сейчас же они все чаще используют темно-бордовые, серые и черные цвета. В частности, фасадный клинкер черного цвета «Рейкьявик» (производства «ЛСР») стал хитом прошлого года. «Своим клиентам мы предлагаем широкую цветовую палитру готового клинкера, а под заказ возможно произвести практически любой оттенок. В этом году мы приготовили новинки для покупателей – более двенадцати цветов. Уже вышли три. Ассортиментная линейка будет продолжать расширяться», – заверили представители компании.
Мнение
Сергей Аляпкин, коммерческий директор ООО «ТД Маттоне»:
– Все больше клиентов делают свой выбор в пользу фактурного кирпича, не только клинкерного, но и облицовочного. Мы предлагаем, пожалуй, один из самых широких ассортиментов среди отечественных производителей. В прошлом году была выпущена первая производственная партия полнотелого фактурного кирпича ручной формовки WDF формата 215Х102Х65 мм в семи цветах. Он очень хорошо зарекомендовал себя, в 2020 году мы планируем наращивать его производство.