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.
Всё под контролем
По мнению экспертов, строительный контроль, при условии его надлежащего проведения, позволяет обеспечить максимально возможное соответствие возведенного объекта изначальному проекту.
Одной из форм обязательной оценки соответствия зданий и сооружений действующим стандартам является контроль строительных работ. Проводить его могут самостоятельно как застройщик или технический заказчик, так и привлеченные для этой работы специализированные организации.
По словам начальника управления строительного контроля Группы ЦДС Григория Савенко, будет ли застройщик работать со сторонней организацией, предоставляющей услуги строительного контроля, или создаст такую структуру у себя в штате – зависит от стратегии каждой конкретной компании. По его словам, есть девелоперы, у которых в штате только управленческий коллектив, а все остальные потребности в кадрах закрываются при помощи аутсорсинга. Однако это малораспространенная схема на рынке – и, как правило, применяется в небольших компаниях. Крупные же застройщики создают подразделения контроля в структуре своей компании.
Сама система строительного контроля разделена на несколько этапов или видов. Первый из них, как рассказывает главный инженер ООО «Испытания. Диагностика. Контроль» Владимир Гуревич, – это входной контроль проектной документации, в том числе проекта организации строительства (ПОС) и проекта производства работ (ППР). Далее следует входной контроль применяемых материалов и изделий. После него идет геодезический контроль. В частности, в рамках его проводится проверка соответствия положения элементов, частей зданий, сооружений и инженерных сетей проектным требованиям в процессе их монтажа и временного закрепления. Затем – непосредственно сам операционный контроль проводимых строительно-монтажных работ. Приемочный контроль – это итоговая проверка и оценка качества выполненных работ, а также отдельных конструкций и правильности оформления исполнительной документации. Кроме того, может быть задействован инспекционный контроль, предполагающий выборочную дополнительную проверку качества работ и материалов, а также контроль нормативной базы технологических карт, инструкций по качеству и ТБ.
По словам заместителя генерального директора ООО «Бюро инвентаризации объектов недвижимости» («БИОН») Сергея Шевченко, в ходе разноплановых исследований экспертами устанавливается реальная картина качества строительства, соответствия строительно-монтажных работ проектной документации, исполнения сроков строительства. Наиболее же распространенные нарушения выявляются в технологии строительства, из-за несоответствия его ГОСТ. Также в ряде случаев используются материалы, качество которых не отвечает проектным требованиям. Кроме того, достаточно часто выявляются нарушения ведения и представления исполнительной документации.
Вперед, к «цифре»
В настоящее время в рамках строительного контроля активно задействуются новые технологии. Если раньше, как отмечает Григорий Савенко, специалисты в этой области работали с простыми рулетками и уровнями, то сейчас используется современное оборудование: тепловизоры, дальномеры и т. д.
По словам Владимира Гуревича, специалисты в своей работе сейчас активно применяют технологичные методы неразрушающего контроля. Они позволяют своевременно обнаружить повреждения и предпринять меры по дополнительному усилению или реконструкции строений.
Директор направления «Сопровождение строительных проектов» ГК SRG Елена Самсонова отмечает, что в мировой практике существует масса наработок, связанных с цифровизацией процесса строительства и, как следствие, строительного контроля. «Например, в Великобритании невозможно заключить государственный контракт без обеспечения цифрового контроля проведения работ c технологией BIM второго уровня. Широким распространением в России пока не пользуется BIM даже первого уровня. Среди причин, по которым современные технологии при проведении строительного контроля в России не применяются, можно отметить необходимость вести бумажный документооборот. В соответствии с действующим законодательством, основная часть строительных документов должна быть оформлена именно на бумажном носителе. Многие руководители пока еще весьма консервативно настроены относительно IT-методов, не доверяют сохранности передаваемых в электронном виде данных и с учетом этого чаще всего не хотят, чтобы касающаяся строительства информация покидала стены офиса», – говорит она.
Денежный вопрос
Эксперты отмечают, что стоимость работ в этой сфере рассчитывается в соответствии с Постановлением Правительства РФ № 468 от 21.06.2010 «О порядке проведения строительного контроля при осуществлении строительства, реконструкции и капитального ремонта объектов капитального строительства».
По словам генерального директора ГК «Высота» Ирины Харченко, в коммерческом секторе стоимость таких работ в процентном отношении к цене проектирования и строительно-монтажных работ составляет 2,5–7%. Сейчас, добавляет она, наблюдается тренд сокращения количества компаний, предоставляющих услуги строительного контроля. В первую очередь с рынка уходят небольшие игроки. «В целом же во время выбора подрядчика для проведения строительного контроля лучше всего ориентироваться на рекомендации специалистов государственного строительного надзора, на количество и качество построенных и введенных в срок в эксплуатацию при содействии данной компании объектов, а также на число профильных сотрудников в штате и их подтвержденную квалификацию», – отмечает эксперт.
Основатель компании Modulbau Демид Костерев уверен, что задача строительного контроля – не выявление нарушений, а их предотвращение в начале тех или иных работ. «Основной инструмент сотрудника – его опыт, а далее – уже наличие измерительного оборудования и умение с ним работать. Хороший специалист не следит за подрядчиками, приезжая только по вызову на промежуточные проверки, а участвует в процессе производства работ совместно с прорабом или мастером на участке. Расчет стоимости работ такого специалиста зависит от календаря строительства, который создается в результате подсчета объема предстоящих работ. Однако многие подрядчики срывают сроки, и эксперт находится на объекте до завершения всех работ дольше, чем предполагалось. При этом гонорар остается прежним в связи с жесткими рамками стандартного договора. Поэтому профессиональный специалист всегда помогает подрядчикам выдерживать сроки или нагонять их без потери качества строительного производства», – объясняет г-н Костерев.
Мнение
Владимир Гуревич, главный инженер ООО «Испытания. Диагностика. Контроль»:
– Участвуя в различных конкурсах на проведение строительного контроля, мы неоднократно сталкивались со случаями, когда на конкурс заявлялись и даже выигрывали компании, деятельность которых даже не связана со строительством, например, мебельная фабрика или компания-однодневка, созданная за месяц до конкурса. Конечно, на стадии рассмотрения документов заказчик вправе отклонить сомнительную организацию, но это занимает время, требует проведения дополнительных конкурсных процедур, из-за этого страдает работа. Очень хорошим выходом является установление таких требований со стороны заказчика, чтобы участник конкурса на выполнение строительного контроля имел сертификат, подтверждающий его деловую репутацию в этой области, располагал аккредитованной лабораторией, имел опыт выполнения аналогичных работ и мог подтвердить его документально.
Тепловой «неэконом»
Отказ от обязательной установки тепловых счетчиков в новых домах, по мнению экспертов, противоречит взятому в стране курсу на энергоэффективность.
Минстрой РФ в начале июня выступил с предложением отказаться от обязательной установки тепловых счетчиков в каждой квартире в новостройках. Ведомство аргументировало столь неожиданную инициативу ростом количества жалоб со стороны граждан на соседей, которые существенно сбавляют температуру или отключают обогрев своих квартир. Из-за этого, в силу технологических особенностей тепловых сетей, людям в своих помещениях приходится «подкручивать вентиль». Соответственно, у них растет и плата за предоставляемую коммунальную услугу.
Напомним, сама установка приборов учета тепла и воды стала обязательна в возводимых домах с 2013 года. Как правило, их монтируют за свой счет строительные или управляющие компании.
Инициативу Минстроя РФ застройщики комментируют достаточно аккуратно. Как отметили в Компании Л1, бывают случаи, когда собственники квартир, которые после сдачи дома еще там не живут, отключают отопление для сокращения коммунальных платежей. В итоге при проведении пусконаладочных работ, которые в новых жилых комплексах продолжаются еще некоторое время после сдачи дома в эксплуатацию, возникают проблемы.
По словам директора по строительству ООО «ПСБ ЖилСтрой» (ГК «БФА-Девелопмент») Дмитрия Михайлова, для застройщика отмена обязательной установки теплосчетчиков – конечно, плюс. «Нет затрат на оборудование, монтаж и наладку, остается только возможность установки. Меньше работы, значит, меньше ответственности. Но если рассматривать эту инициативу с позиции пользователя, то я бы высказался за счетчики, они стимулируют людей к экономии. Только необходимо урегулировать правила расчета», – добавил он.
Крайне негативно к инициативе относятся производители приборов учета. Они считают, что предлагаемое ведомством новшество противоречит взятому в стране курсу на энергоэффективность. Кроме того, как прогнозируют специалисты, при реализации идеи Минстроя на практике рынок поквартирных приборов учета может рухнуть в 15–20 раз. Производители будут поставлены на грань разорения.
Генеральный директор ГК SAYANY Игорь Кузник отмечает, что предложение Минстроя не соответствует принципам государственной политики в области энергосбережения и направлено на дестимулирование жителей многоквартирных домов к рациональному потреблению тепла. «В стране установлены уже миллионы квартирных приборов учета тепла, не припоминаю ни одного случая конфликтов между соседями из-за теплосчетчиков. А если Минстрой озабочен проблемой перетока тепла из одной квартиры в другую, то следует поднимать вопрос об увеличении тепловой изоляции стен между квартирами», – полагает он.
Менеджер по индивидуальному биллингу ООО «Данфосс» Светлана Никитина уверена, что в сложившейся ситуации виноваты не экономные соседи, а некорректные формулы для расчета платы, разработанными Минстроем. «Недочеты в них приводят к неправильному распределению той доли затрат тепла в доме, которую жители не могут регулировать. А именно затрат на отопление мест общего пользования и тепла от стояков отопления. В результате жителям, отключившим батареи, по этим формулам вообще ничего не начисляют, а жители с высокими показаниями оплачивают еще и большую долю расходов на ОДН (общедомовые нужды). Необходимо как можно скорее внести исправления в формулы. В них можно установить также минимальный допустимый порог потребления по индивидуальным приборам, который будет оплачиваться жителем в любом случае», – отмечает специалист.
Мнение
Светлана Никитина, менеджер по индивидуальному биллингу ООО «Данфосс»:
– «Умные» приборы необходимо внедрять централизованно как минимум в рамках целого дома, а в идеале и в целом микрорайоне. Это исключит возможные нестыковки отдельных частей и элементов общей системы автоматизированного учета. А централизованное внедрение реализуемо на практике только в новом строительстве, так как в существующих домах организовать жителей для централизованной установки фактически нереально.