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.
Свет в окне
В фасадном остеклении жилых домов и коммерческих объектов продолжают задействоваться новые технологии и материалы.
За последние 15–20 лет фасадное остекление зданий значительно изменилось. Стали задействоваться новые технологичные и стилевые решения, позволяющие окну гармонировать с архитектурой и пространством объекта. При этом фасадное остекление стало нести и серьезные энергосберегающие функции.
По словам специалиста по архитектурным проектам компании SP Glass (производство стекла) Александра Круглова, стекольная отрасль сделала большой рывок, особенно это касается России. «Сравнительно недавно в жилых домах, административных зданиях, бизнес-центрах задействовалось обычное остекление с разной категорией качества. Сейчас же все изменилось. Застройщик, обычный гражданин, который строит себе дом, дачу или просто меняет окна в своей квартире, стал более разборчивым. Потребитель выбирает стекла, производимые по новым технологиям, с мультифункциональными свойствами», – отмечает он.
Руководитель аналитического центра «Главстрой Санкт-Петербург» Дмитрий Ефремов напоминает, что сегодня практически во всех новостройках Северной столицы балконы и лоджии застеклены самими застройщиками. Такой подход позволяет выдержать единообразие фасадов, снизить в квартире уровень шума с улицы, повысить комнатную температуру в холодное время года. При этом просторные лоджии служат пространством не только для хранения вещей, но и для занятий фитнесом и чаепития с друзьями.
«Оконные проемы сегодня могут быть как стандартных, так и увеличенных размеров. Цвет профиля все чаще подбирается под фасад в зависимости от архитектурного облика проекта. Среди материалов широкое применение получили конструкции из алюминия, реже девелоперы работают с ПВХ-панелями. Способы остекления напрямую зависят от класса объекта. Наиболее современным и дорогостоящим является безрамное остекление. Более доступным вариантом служит частичное остекление», – говорит Дмитрий Ефремов.
Представители компании «БФА-Девелопмент» добавляют, что застройщики используют как «холодное», так и «теплое» остекление. Первое предполагает использование одного стеклопакета или стекла. Чаще всего при таком формате для сооружения фасадной системы используется алюминиевый профиль не толще 5 см. «Теплое» остекление задействует 2-3 стекла, а профиль (в большей степени широкий рамный ПВХ) – с поперечным сечением не менее 5 см.
По словам заместителя генерального директора ООО «Бонава Санкт-Петербург» Александра Свинолобова, революции, конечно, за последние 10-15 лет не произошло по сравнению с периодом перехода от деревянных рам с одинарным остеклением на пластиковые и алюминиевые со стеклопакетами. Однако остекление стало намного дешевле, эффективнее и доступнее. Это объясняется, в частности, тем, что производителей, поставщиков и монтажных организаций сегодня довольно много. Поэтому и конкуренция в этом сегменте очень высокая.
В настоящее время, как рассказывает руководитель бизнес-направления «Окна» компании «Леруа Мерлен» Янник Муиш, волна замены оконных конструкций продолжается, в том числе и уже установленных пластиковых стеклопакетов. «Это связано с тем, что конструкции, установленные в период появления на рынке ПВХ-окон, были разными по качеству. Замена обусловлена тем, что за прошедшее время появились новые, более эффективные энергосберегающие и иные решения, в том числе по шумоизоляции. Кроме того, качество фурнитуры ранее установленных оконных систем оставляло желать лучшего, они уже имеют износ. А для многих клиентов надежность и качество современных оконных конструкций становятся решающим фактором для полной замены», – подчеркнул он.
Кстати
По данным экспертов агентства «Окна Маркетинг», рынок пластиковых окон в России за первое полугодие 2019 года сократился на 3% в натуральном выражении по отношению к аналогичному периоду прошлого года. Общим трендом можно считать падение маржинальности бизнеса всех участников рынка, включая производителей окон.
Александр Круглов: «Стекла с нанопокрытием помогают экономить энергию и деньги»
Курс на энергоэффективность, взятый в строительстве и ЖКХ, невозможен без внедрения в эти отрасли современных технологий производства стекла. В этом уверен специалист по архитектурным проектам компании SP Glass Александр Круглов. Он рассказал «Строительному Еженедельнику» о том, как стекла с нанопокрытием, производимые заводом Pilkington Glass Russia (входит в холдинг SP Glass), помогают повысить комфорт в помещениях и экономить денежные средства.
– В чем особенности стекла с напылением, которые выпускает Pilkington Glass Russia? Более ли затратно его производить, чем обычное?
– Стекла с напылением мы начали выпускать в 2014 году. Суть в том, что на стекло наносится специальное покрытие, которое придает ему дополнительные характеристики и свойства. В Pilkington Glass Russia с помощью специальной вакуумно-магнетронной установки на стекло, среди десятка других функциональных слоев, наносится и серебро толщиной в 12 нанометров. Его можно назвать нанонапылением, такие слои не видны человеческому глазу.
На фото: Магнетронная установка для нанесения энергоэффективных покрытий на заводе Pilkington Glass Russia
Серебро позволяет придать обычному стеклу уникальные энергоэффективные свойства. Благодаря минимальному расходу сравнительно недешевого металла производство мультифункционального стекла не намного затратнее обычного.
– А отличается ли стоимость стеклопакетов с нанопокрытием от более стандартных?
– Они стоят немного дороже, но не в разы. Вместе с тем, в отличие от стандартных стеклопакетов, они позволяют экономить. К примеру, эксплуатация кондиционеров в летний период, батареи с повышенной температурой в холодное время приводят к тому, что собственник несет дополнительные финансовые расходы на оплату электроэнергии, теплоснабжения. Стекла с покрытием имеют уникальные защитные свойства и позволяют без дополнительных затрат создавать комфортный микроклимат в помещениях и зимой, и летом. Стеклопакеты с таким стеклом будут долгие годы радовать своим качеством потребителей, экономя их денежные средства.
На фото: Лофт-квартал Docklands, Санкт-Петербург (стекло Pilkington Suncool® 66/33 Pro T)
– Есть ли какие-то внешние отличия энергоэффективного стекла?
– Неспециалисту отличить энергоэффективное стекло с нейтральным оттенком от обычного будет непросто. Необходимо понимать, как отражается свет. Специалист же всегда сможет определить наличие функционального покрытия на стекле. Для определения может использоваться специальный прибор, который оценивает проводимость тока на поверхности стекла. Отдельные же виды покрытий сразу себя выдают, любой наблюдатель сможет определить их, даже без специальной подготовки.
У всех стекол, выпускаемых по современным технологиям, есть сертификаты соответствия и необходимая сопроводительная документация.
Добавлю, что Pilkington Glass Russia выпускает большой ассортимент стекла, как с видимыми, так и внешне не видимыми отличиями. В частности, сейчас при строительстве офисных центров востребованы и зеркальные энергоэффективные витражи, и стекла, внешний вид которых особых свойств «не выдает».
На фото: Штаб-квартира компании «Новатэк» (стекло Pilkington Suncool® 70/40 Pro T)
– На Ваш взгляд, в связи со взятым курсом на энергоэффективность в строительстве и ЖКХ станут ли стекла с покрытием еще более востребованными?
– Безусловно. Мы уже сейчас видим повышенный интерес к такой продукции от застройщиков, управляющих компаний, частных лиц. С учетом того, что требования к энергоэффективности зданий каждые три-четыре года будут ужесточаться, можно предположить, что мультифункциональные стекла через определенное время полностью займут рынок.