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.
Андрей Шулешко: «Продолжаем расширять линейку своей продукции»
О современном рынке приборов учета электроэнергии, доминирующих на нем трендах, росте интереса к «умным» приборам «Строительному Еженедельнику» рассказал Андрей Шулешко, генеральный директор АО «Ленэлектро», одного из ведущих производителей этой техники.
– Андрей Иванович, по Вашим оценкам, насколько серьезно менялись за последний год объем и структура спроса на приборы учета электроэнергии?
– В настоящее время прослеживается совершенно отчетливый тренд все более широкого использования сложных многофункциональных приборов учета. Они обычно обеспечены технической возможностью передачи данных на расстоянии. Также эти приборы располагают такими опциями, как реле управления нагрузкой, датчик магнитного поля, индикация ошибки при подключении счетчика, большой объем хранения данных в счетчике и многое другое.
Что касается самого рынка приборов учета электроэнергии, то «в штуках», на мой взгляд, его объем в последнее время кардинально не меняется. В то же время, за счет большей стоимости набирающих популярность и распространенность сложных многофункциональных приборов, «в деньгах» можно говорить о некотором росте.
– Насколько, по Вашему мнению, производители приборов учета электроэнергии и потребители этой продукции (застройщики, промышленные предприятия, частные лица) готовы к внедрению систем интеллектуального учета и заинтересованы в нем?
– Во внедрении «умных» систем сегодня заинтересованы прежде всего те, кто собирает плату за предоставленные энергоресуры. Как показывает практика, именно они прежде всего и устанавливают интеллектуальные системы. Это энергетики, садоводческие кооперативы, дачные некоммерческие партнерства, а также промышленные предприятия. Во всех этих сферах наиболее активно происходит внедрение «умных» систем, и интересанты фиксируют колоссальный экономический эффект, результат от их использования.
Застройщики же и физические лица в меньшей степени заинтересованы в интеллектуальных системах учета. Однако государство в настоящее время начинает законодательно вводить обязательность их использования. Так что в ближайшее время возможны серьезные перемены в этой сфере – и, по моему мнению, изменения эти будут благотворны. Мировая практика показывает эффективность использования «умных» систем для обеспечения энергосбережения и рационального использования энергии.
– На какие факторы Вы посоветовали бы обращать внимание строительным компаниям при выборе приборов учета электроэнергии?
– Не думаю, что мои рекомендации будут отличаться особой оригинальностью. В то же время следование им может уберечь заказчика от ошибок и неприятных сюрпризов.
Итак, выбирая приборы учета электроэнергии, я бы прежде всего акцентировал внимание на надежности потенциального поставщика, его опыте работы в сфере производства такого оборудования и качестве самих приборов. Оно, как правило, напрямую зависит от ответа на первые два вопроса. Кроме того, нужно убедиться в соответствии покупаемых приборов требованиям региональных энергокомпаний, так как именно они в последующем будут внедрять системы учета.
– Обновлялась ли (если да – то каким образом) линейка выпускаемых вашим предприятием приборов учета электроэнергии за последний год?
– АО «Ленэлектро» является одним из ведущих производителей этой техники. Номенклатурный ряд нашей продукции достаточно широк, чтобы удовлетворить пожелания самых разных заказчиков, в том числе и весьма требовательных.
Последний год был самым плодотворным для нашей компании по организации производства новой продукции. В частности, нами поставлены на производство два типа однотарифных счетчиков с жидкокристаллическими индикаторами (ЖКИ). Кроме того, в линейке многотарифных однофазных счетчиков появились изделия с дополнительными функциями – оптопорт, электронные пломбы, подсветка ЖКИ и прочее. Также мы начали выпускать серийно многотарифные трехфазные счетчики активной и активно-реактивной энергии в двух типах корпусов классов точности 1,0 и 0,5.
Вячеслав Ганцев: «Double Silver: эволюция стекла в России»
Мультифункциональные стекла с нанопокрытием, произведенные по технологии Double Silver заводом Pilkington Glass Russia (входит в холдинг SP Glass), всё активнее используются в остеклении коммерческих и жилых объектов. Об уникальности этого продукта «Строительному Еженедельнику» рассказал продакт-менеджер компании SP Glass Вячеслав Ганцев.
– Когда началось производство стекол по технологии Double Silver?
– В 2006 году известная британская компания Pilkington запустила завод по изготовлению прозрачного флоат-стекла в России, в Раменском районе Московской области. В 2012 году он вошел в состав ГК SP Glass, инвесторами которой стали «РОСНАНО», NSG Group, Glasswall и Европейский банк реконструкции и развития. В 2014 году на предприятии мы начали производство стекла с нанопокрытием. Для этих целей была приобретена и установлена вакуумно-магнетронная установка, позволяющая наносить на стекло многослойное покрытие на молекулярном уровне. По такой технологии изготавливается современное стекло с энергоэффективными свойствами.
Энергоэффективность является основой рационального строительства и дальнейшей эксплуатации зданий, именно поэтому было принято решение о выпуске многофункционального стекла. Сейчас наши инновационные стекла востребованы по всему миру. Более 40% от всего объема продукции завода идет на экспорт.
– В чем преимущества такого стекла?
– Стекла, изготовленные по технологии Double Silver, имеют уникальные по сочетанию свойств качества. Два слоя серебра в составе мультифункционального покрытия позволяют стеклу обрести и высокое светопропускание, и отличную защиту от солнца, и выдающиеся теплосберегающие свойства. Соответственно, как в летний, так и в зимний период такие стекла создают комфортные условия для нахождения в помещениях, будь это офис или квартира.
Отмечу, что до использования технологии Double Silver на рынке России уже использовались мультифункциональные стекла, но их светопропускающие свойства были несколько ниже, что было особенно заметно в помещениях, не выходящих на солнечную сторону. Стекла с покрытием Double Silver такого недостатка не имеют. По сути, данная технология стала новым витком в развитии российского рынка стекла с магнетронными напылениями.
– Каков объем производства стекла с покрытием Double Silver?
– В настоящее время стекла, произведенные по технологии Double Silver, мы реализуем под торговыми марками Suncool, Lifeglass. Приблизительный объем изготовления составляет около 10 млн кв. м продукции в год. Производственная линия загружена на 100%. Мы уходим от простых видов продукции к более технологичным.
Кстати, в этом году у нас вышло новое стекло. Его уже сертифицировали в Европе. На российский рынок пока поставок нет, но скоро оно появится и у нас.
– В целом, растет ли в России спрос на энергоэффективное остекление?
– Безусловно. Оно все активнее задействуется как в коммерческих, так и жилых объектах. Очень позитивно, что и производители оконной продукции в настоящее время все чаще используют многофункциональные стекла. С учетом того, что требования к энергоэффективности зданий ужесточаются, полагаю, что продукция, которую мы выпускаем, вытеснит с рынка России обычные низкоэмиссионные стекла.
На фото: Бизнес-центр Fort Tower в Санкт-Петербурге (стекло Pilkington Suncool 66/33 Pro T)