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.
«Умные» электросчетчики станут обязательными
Переход на обязательное использование интеллектуальных приборов учета электроэнергии усилит конкуренцию между их производителями в борьбе за клиента.
В России продолжается внедрение «умных» приборов учета потребления энергии, воды и газа. Правда, успехами в этой сфере могут похвастаться только отдельные регионы и города, в том числе участники федеральной программы «Умный город». Тем не менее, уже с 1 июля 2020 года, в соответствии с 522-ФЗ, во вводимых в эксплуатацию жилых домах и промышленных объектах необходимо будет устанавливать только интеллектуальные приборы учета электроэнергии. В уже построенных объектах недвижимости такие счетчики нужно будет ставить по мере выхода из строя старых.
«Зашить» в тариф
Установка, замена, допуск в эксплуатацию приборов учета и дополнительного оборудования будут производиться за счет поставщиков и сетевых организаций, к которым подключен потребитель. Понятно, что для компаний это дополнительные траты. Расходы на внедрение интеллектуальных счетчиков будут «вшиты» в тарифы для потребителей, но их жестко зафиксируют инфляционным порогом в совокупном коммунальном платеже.
Как отмечают в «Ленэлектро», принятие закона в таком виде является знаковым событием для всех участников розничного рынка электроэнергии, включая граждан-потребителей, так как существенным образом меняет распределение прав и ответственности за организацию учета электроэнергии.
Специалисты компании также напоминают, что начиная с 1 января 2022 года все счетчики учета электроэнергии на розничном рынке должны будут соответствовать требованиям Правил предоставления доступа к минимальному набору функций интеллектуальных систем учета электрической энергии (мощности), которые в окончательном виде должны быть приняты в этом году. В соответствии с ними, установленные к этой дате приборы учета останутся в эксплуатации, а новые счетчики, не соответствующие этим требованиям, допускаться к работе не будут. Таким образом, простые приборы учета в течение последующих 10–15 лет (межповерочного интервала) будут выведены из эксплуатации.
Согласно проекту Правил, рассказывают в «Ленэлектро», новые счетчики должны быть в обязательном порядке включены в информационную систему сетевой организации или гарантирующего поставщика – и между такими системами должен быть налажен информационный обмен, в том числе с системой ГИС ЖКХ. Сбор данных о потреблении будет проходить в автоматизированном режиме. Поставщики электроэнергии смогут удаленно ограничивать потребителей, имеющих задолженность по оплате, конфигурировать счетчики при изменении расписания тарифных зон или желании абонента перейти на другое тарифное меню. Также поставщики смогут получать сообщения от приборов учета об «аварийных» событиях, которые могут свидетельствовать о вмешательстве в корректность учета. Это существенно снизит вероятность кражи электроэнергии в различных ее формах.
Возможность выбора
Как отмечает руководитель направления развития продаж IoT АО «ЭР-Телеком Холдинг» Владимир Щетинин, главное в «умном» счетчике – радиомодуль. Этот элемент, передающий информацию по сети Интернет, составляет только малую часть от стоимости самого прибора. С коммерческой точки зрения, в многоквартирных домах сейчас эффективнее монтировать оборудование со встроенным радиомодулем, а не подключать по проводам отдельный модем к существующему счетчику. «Если рассматриваем коммерческие объекты, то здесь нет существенного отличия между двумя вариантами установки счетчиков. Если идет плановая модернизация, то выгодно ставить счетчики с интегрированным радиомодулем. Если же ресурс не выработан, то выгодно подключить счетчик через модем, так как промышленные счетчики, как правило, по стоимости высоки – и преждевременная замена будет долго возмещаться», – полагает эксперт.
По мнению специалистов, переход на обязательное использование интеллектуальных приборов учета электроэнергии усилит конкуренцию между производителями счетчиков в борьбе за клиента. Главное при этом, чтобы рынок не монополизировался.
Сегодня, отмечает Владимир Щетинин, почти у каждого производителя оборудования есть как минимум одна модель устройства, где присутствует удаленная передача данных посредством встроенного радиомодуля. При этом такие модели могут использовать разные радиомодули в зависимости от технологии передачи информации.
По словам ведущего эксперта УК «Финам Менеджмент» Дмитрия Баранова, появление новых материалов и технологий, различные меры по поддержке промышленности, а также сокращение оборонного заказа могут способствовать тому, что выпуском такого оборудования займется в стране еще больше компаний. Причем это будут не только российские производители, но и иностранные, что расширит рынок, даст возможность потребителям выбирать счетчики из большего числа моделей, приобрести те, которые им подходят наилучшим образом.
«Если будет государственный заказ, то необходимо его провести так, чтобы там участвовало несколько компаний, чтобы был выбор, и не факт, что победителем нужно объявить лишь одну компанию. Возможно, что государству целесообразнее будет не объявлять общий тендер, а составить перечень тех счетчиков, которые можно приобретать и эксплуатировать в отечественных коммунальных сетях. Понятно, что они должны отвечать всем необходимым требованиям. Но тогда потребители и поставщики получат возможность выбирать то, что им необходимо, что позволит создать полноценный рынок такого оборудования», – делает выводы Дмитрий Баранов.
Не ждать будущего, а внедрять BIM сегодня
Завершилась серия семинаров «BIM-марафон 2019» от компаний АСКОН и Renga Software. В этом году мероприятия прошли в 17 городах России и СНГ. Интерес к теме BIM растет, и об этом говорит явка – за полтора месяца марафона технологий информационного моделирования в нем приняли участие более тысячи специалистов строительной отрасли. Представляем репортаж с семинара в Петербурге.
Информационное моделирование – новая технология для проектировщиков и строителей. И разговор о ней начался с изменений, происходящих в законодательстве и влияющих на отрасль. Максим Нечипоренко, заместитель директора компании Renga Software (совместного предприятия АСКОН и «1С»), открыл мероприятие обзором государственных инициатив в BIM (изменений в законодательстве, новых строительных стандартов и механизмов, которые должны сделать процесс перехода на BIM максимально безболезненным для всех участников рынка). Государство рассматривает BIM как инструмент повышения эффективности бизнес-процессов в строительстве и занимается его активным продвижением. Так, по оценке Минстроя России, внедрение технологий информационного моделирования приводит к сокращению (до 30%) затрат на строительство и эксплуатацию, количества ошибок и погрешностей в проектной документации (до 40%), сроков реализации проекта (до 50%), времени на проверку модели (в 6 раз), сроков координации и согласования (до 90%), сроков строительства (на 10%), времени проектирования (на 20–50%).
Государственные инициативы уже дают ощутимые результаты. Государственная экспертиза переведена в электронный вид. Как правило, это взаимодействие на уровне 2D, на уровне чертежей, но это важный шаг навстречу следующему этапу – взаимодействию участников строительного сообщества на основе информационных моделей. Несмотря на то, что официальных требований по использованию информационных моделей пока не прозвучало, на рынке есть компании-пионеры, вплотную приблизившиеся к переходу на эту технологию.
На семинаре были представлены кейсы компаний, которые осваивают передовые технологии:
* компания «Стройтэкпроект» отказалась от бумаги и ускорила согласование документации с застройщиком за счет внедрения системы управления проектной документацией Pilot-ICE от АСКОН;
* крупнейший застройщик Северо-Запада «Эталон ЛенСпецСМУ» задает новые стандарты работы с подрядчиками по хранению и согласованию документации;
* один из отечественных BIM-лидеров «СПб-Гипрошахт» наладил обмен производственными заданиями между подразделениями и больше не тратит время на переработку проектной документации;
* «ТПС-недвижимость» благодаря использованию системы Pilot-ICE отслеживает актуальность рабочей документации прямо на строительном объекте при помощи смартфона.
Кроме кейсов, гостей семинара познакомили с набором инструментов для реализации технологии информационного моделирования от российских разработчиков. Например, с работой Renga Architecture, Renga Structure и Renga MEP, систем для трехмерного проектирования от компании Renga Software. При этом организаторы обратили внимание участников на то, что неверно понимать под технологией информационного моделирования только использование трехмерной модели, ведь BIM охватывает все этапы жизненного цикла объекта строительства. А использование 3D-CAD – лишь первый уровень зрелости BIM.
Очевидно, одна система не может решить всех задач компании: это всегда был и будет симбиоз различных информационных систем (систем проектирования, сметных и расчетных систем и пр.). В этих условиях задача по созданию среды общих данных стоит очень остро. О том, как решить эту задачу и обеспечить коллективную работу по проекту между специалистами разных дисциплин, рассказала маркетинг-менеджер системы Pilot-ICE Ольга Гришко.
Хотите разобраться в отечественных BIM-инструментах и «примерить» их возможности на себя? Присоединяйтесь к вебинару «BIM-марафон онлайн». Регистрируйтесь на сайте bimday.ru, выбрав вариант «онлайн».