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.
Пятьдесят оттенков серого
Железобетонные изделия (ЖБИ) индустриального изготовления уверенно занимают лидирующие позиции по объемам использования в современном строительстве. Они применяются при любой технологии строительства, по всей высоте объекта – от подвала до чердака. В частности, в сегменте горизонтально-разделительных несущих конструкций большую нишу занимают железобетонные плиты перекрытия заводского производства.
Спектр выпускаемых железобетонных плит перекрытий разнообразен. Они различаются по весу, габаритам, назначению и форме.
Многообразие выбора
В зависимости от выдерживаемых нагрузок плиты могут использоваться в объектах промышленного (заводы, фабрики, складские комплексы) и гражданского (жилые дома, общественные здания) строительства.
При строительстве производственных площадок или инфраструктурных объектов ,где существует необходимость перекрытия больших пролётов, применяются плиты перекрытий толщиной 450 мм и выше. Для жилых помещений вполне достаточно перекрытий толщиной от 150 мм. При этом шаг несущих стен и опор определяется масштабом и назначением объекта.
При индивидуальном строительстве востребованы многопустотные плиты перекрытий, которые легко монтируются и относительно недороги по стоимости. В многоэтажном строительстве пустотные плиты возможно использовать при строительстве домов этажностью до 12 этажей.
Заводская продукция применяется и в том случае, если строительство объекта ведётся зимой, а техническая возможность прогрева бетона на стройплощадке отсутствует, или же если рядом со стройкой нет бетонного узла.
ЖБИ индустриального производства используются застройщиками ведущими строительство по любой технологии.
«Наша компания возводит жилые дома из кирпича, железобетонные перекрытия зачастую мы применяем при строительстве объектов социальной инфраструктуры, – продолжает тему директор по загородному строительству компании «Строительный трест» Аскер Хачемизов. – В частности, железобетонные балки перекрытия использовались нами при строительстве школы для 550 учеников в составе квартала NEWПИТЕР в Ломоносовском районе Ленинградской области».
Качественные характеристики
Поскольку плиты перекрытия берут на себя основную несущую функцию, качественным характеристикам продукции производители и потребители уделяют особое внимание.
Плиты перекрытия многопустотные выпускаются по ГОСТ 9561-91. Подобная технология изготовления обеспечивает отличные звукоизоляционные свойства, длительный срок службы и хорошие прочностные характеристики.
Также, по мнению экспертов, пустотные плиты выгодно отличаются высокими теплоизоляционными показателями. Они идеально гасят механические колебания, которые могут образоваться во время топота или ударов по поверхности.
При выборе ЖБИ необходимо обращать внимание на наличие у производителя высокой репутации, собственной производственной лаборатории и опыта производства.
Факторы рынка
Спрос на ЖБИ в целом определяется множеством факторов, такими как общий спрос на строительные материалы, законодательные изменения, сезонный фактор, общая экономическая ситуация в регионе.
Стоимость продукции также варьируется, поскольку она напрямую зависит от несущих способностей и габаритов изделия, а также непосредственно привязана к ценам расходных материалов, таких как нерудные материалы, цемент, металл. Соответственно, при их колебании изменяется и цена ЖБИ.
Кроме того, существенное влияние на стоимость оказывает кратковременно возникающий дефицит данной продукции на рынке региона.
Мнение: Андрей Ковешников, заместитель коммерческого директора АО «ПО «Баррикада»:
При строительстве зданий высотностью до 12 этажей применение сборных железобетонных перекрытий значительно сокращает сроки строительства за счет поддержания более высокого темпа монтажа, так как отсутствует временной интервал, требуемый для затвердевания бетона. Кроме того, плиты перекрытия индустриального производства проходят многоэтапный контроль качества – от контроля входящих материалов и до контроля готовой продукции. С экономической точки зрения, интересны пустотные плиты перекрытий, за счет меньшей бетоноемкости на 1 кв. м продаваемой площади. Полнотелые плиты перекрытий обеспечивают жесткость каркаса здания и отсутствие стыков в видимых зонах.
НОВОСТИ ПО ТЕМЕ:
Панельная перспектива. «СиБ-центр» выкупил в Металлострое 12 га под производство ЖБИ
Бактерии помогли российским ученым удвоить прочность бетона
Частный случай. Использование газобетона в малоэтажном строительстве
Природная прочность на службе благоустройства
С приходом весны возобновляются работы по благоустройству города. На карте появляются новые адреса, где отслуживший свой век асфальт заменяет тротуарная плитка – более эстетичная, прочная и удобная в эксплуатации.
В крупных городах лидирующие позиции у потребителей занимают фигурные элементы мощения (ФЭМ) из гранита.
Рынок ФЭМ
Стоит отметить, что рынок ФЭМ не подвластен влиянию кризиса. Наоборот, по данным нескольких независимых маркетинговых компаний, ежегодный его прирост составляет порядка 11%.
Работы по благоустройству проводятся в любое время – и достаточно широким кругом заказчиков. Среди активных потребителей продукции – не только государственные заказчики, такие как службы по благоустройству и жилищно-коммунальному хозяйству, но и владельцы садовых участков.
ФЭМ, кроме гранитных, представлены также прессованными плитками, керамогранитом и клинкером.
Поскольку транспортировка ФЭМ на дальние расстояния экономически невыгодна, то производства располагаются локально и обслуживают свой регион. При стабильном спросе Санкт-Петербург, со своими тремя десятками производителей, уверенно удерживает третье место в России по производству фигурных элементов мощения и обеспечивает запросы потребителей в полном объеме.
Задачи благоустройства
Благодаря активности петербуржцев, по их просьбам и предложениям, в этом году появилось много интересных проектов по благоустройству Санкт-Петербурга. Совсем скоро начнутся работы по благоустройству дворовых и общественных территорий, запланированные к реализации в 2019 году. В администрациях и муниципальных образованиях районов обсуждают проекты на 2020 год.
Среди них стоит выделить крупные проекты по мощению улиц, дворовых и придомовых территорий в городской черте и созданию садово-парковых пространств. Например, в 2019 году по заказу Администрации Петроградского района будут проводиться работы по созданию общественного пространства на участке набережной реки Карповки от улицы Чапаева до Первого медицинского университета (Петропавловской улицы) и благоустройству западной части Крестовского острова от станции метро «Новокрестовская» до д. 14, лит. А, по Южной дороге.
Жителям района предложили выбрать объекты для работ по благоустройству на следующем этапе в 2020 году. Итоги голосования будут учтены при корректировке проектной документации.
Прочность и эстетика
Для работ по мощению традиционно из линейки ФЭМ применяют мерную плиту и брусчатку, разной толщины и обработки. При этом выбор материала весьма разнообразен, от простой бетонной и клинкерной плитки до давно проверенных временем гранитных плит и брусчатки.
Никакой другой материал не может сравниться с гранитом по декоративным качествам, художественным характеристикам и долговечности, ведь все эти превосходные свойства даны ему от природы.
Гранитные фигурные элементы мощения прекрасно показывают себя в нашем климате, поскольку практически не впитывают влагу, устойчивы к химическим реагентам, не выделяя при этом никаких вредных испарений, успешно выдерживают нагрузки и могут применяться неоднократно.
«Любое бетонное изделие имеет срок эксплуатации, после которого оно подлежит замене. Гранит не требует частой замены и, более того, может быть вторично использован в этом же или ином проекте, что минимизирует дополнительные вложения, – комментирует руководитель отдела реализации гранитных изделий АО «Ленстройкомплектация» Валерия Адистанова. – При правильно подобранном размере и толщине гранита, а также правильном устройстве «подушки» можно добиться высокого качества мощения, которое простоит многие годы».
Доступная цена и удобная эксплуатация
Прочность гранитных ФЭМ и возможность их многолетнего использования и повторного применения окупают первоначальные затраты, поэтому мнение, что гранит дороже бетонных изделий, верно лишь отчасти.
«Технологии производства бетонных изделий развиваются и требуют затрат на закупку оборудования и качественные составляющие, без которых ни одно бетонное изделие не прослужит гарантийный срок. Необходимо периодическое проведение лабораторных исследований и подтверждение качества продукции соответствующими сертификатами, – продолжает эксперт. – Для создания некоторых фактур требуются натуральные компоненты (гранитная крошка и т. п.) или введение дополнительных операций по склейке, полированию, нанесению лака или краски на верхний слой будущего элемента мощения. Все это увеличивает стоимость конечного изделия. В то же время качество гранита достаточно стабильно для каждого месторождения».
В свою очередь, то, что гранитные изделия устойчивы к ультрафиолетовым лучам, за ними легко ухаживать (достаточно периодически поливать водой), делает ФЭМ из гранита очень удобными в эксплуатации.
«Гранитные изделия отличаются меньшей прихотливостью в использовании и поддержании хорошего внешнего вида, – подтверждает Валерия Адистанова. – Потребуется лишь правильно рассчитать нагрузку в зависимости от места применения и правильно уложить».
Плиты мощения, брусчатка, поребрики из гранита находят повсеместное применение в градостроительстве и обустройстве ландшафта. И во многих случаях цена ФЭМ из гранита не превышает стоимость самого дорогого бетонного аналога.
НОВОСТИ ПО ТЕМЕ:
Отечественный клинкер все более расширяет свою нишу на рынке
Все оттенки клинкера. Российский клинкер доказал, что он не хуже иностранных аналогов