Tekla дает новые возможности...
На сегодняшний день строительная отрасль в России является одной из ведущих отраслей экономики, которая на протяжении длительного времени проявляет стабильность и динамичность развития.
Технология информационного моделирования — BIM (Building Information Modeling) — рассматривается как неотъемлемая часть цифровой реформации строительной отрасли. Все большее количество компаний вовлекается в длительный инновационный процесс освоения инструментов САПР-BIM (далее — САПР) и их интеграции.
Инновации в IT-технологиях строительной отрасли позволяют все больше и больше автоматизировать процессы не только проектирования, но и строительства, тем самым сокращая сроки выполнения проектов, повышая качество и увеличивая конкурентоспособность проектных институтов, заводов металлоконструкций и т. д.
Основную роль в реализации информационных технологий в строительстве играют системы автоматизированного проектирования — САПР. Одной из наиболее востребованных систем для проектирования строительных конструкций, их деталировки и управления информацией является программное обеспечение Tekla Structures, разработчик — Trimble Solutions Oy (США).
Tekla Structures применяется на протяжении всего проекта, от концепта до производства, в ходе ведения строительных работ и для дальнейшей эксплуатации. Используя Tekla, можно создавать и объединять трехмерные модели вне зависимости от типов материалов, а также управлять совместными рабочими процессами с помощью точных и ценных данных из трехмерной модели.
Однако если говорить о полном комплексе проектирования, то нет возможности остановиться на выборе единственной платформы САПР-BIM. На рынке программного обеспечения существует много предложений от разных разработчиков, начиная от крупных зарубежных компаний и корпораций и заканчивая отечественными программными комплексами и небольшими плагинами локальных разработчиков. Такая картина в первую очередь обусловлена задачами, зависящими от проектируемого раздела. Поэтому для успешного проекта специалисты всегда используют комплексный подход, и очень важно, чтобы была связка между используемым программным обеспечением, т. е. интеграция.
Однако есть системы, представляющие широкий набор инструментов, удовлетворяющий требованиям основного состава задач, решаемых специалистами в комплексе с сохранением всей информации на протяжении всего жизненного цикла объекта. Например, делать расчеты, переносить модель, выпускать чертежи, составлять отчеты и многое другое. Исходные данные для решения задач проектирования, разработки рабочей документации и управляющих программ в таких системах вводятся один раз на первом этапе, а дополнительные данные задаются проектировщиком при работе в режиме диалога.
Интеграция между различными САПР реализуется путем передачи информационной и/или 3D-модели. В случае Tekla Structures это в первую очередь касается геометрии и материалов. Для передачи других свойств или получения различных расчетов и отчетов необходимо использовать внешние программы, такие как SCAD office (SCAD Soft), ЛИРА (ЛИРА Софт) и другие.
Для работы с расчетными моделями Tekla Structures во внешнем приложении расчета необходимо установить прямую связь (модуль сопряжения) между Tekla Structures и приложением расчета.
Прежде чем приступить, убедитесь в наличии доступа к сервису Tekla User Assistance и прав администратора на своем компьютере.
Tekla — Smart 3D
В версии программного обеспечения Tekla Structures 21 усовершенствована работа с опорными моделями — облегчено взаимодействие с решениями других производителей, в том числе с файлами IFC, DGN, DWG или SKP. Также улучшен процесс проектирования объектов промышленного назначения благодаря интеграции с программным обеспечением для промышленного проектирования. Такая интеграция оказывает непосредственное влияние на усовершенствование процессов проектирования заводов и/или морских сооружений.
Опыт специалистов нашей компании позволяет говорить, что оптимизированное взаимодействие Tekla Structures 21 со Smart 3D (HEXAGON) облегчает процесс обмена информационными моделями в разы. Для взаимодействия Tekla Structures и Smart 3D используется бесплатное расширение Smart3D Interoperability, которое можно скачать в Tekla Warehouse. Инструмент взаимодействия со Smart 3D поддерживается для всех конфигураций Tekla Structures, чтобы обеспечить полную совместимость с системой проектирования 3D-установок SmartPlant от Hexagon. Совместимость обеспечивается с помощью метода обмена данными CIS/2 (CIMSTEEL 2) — очень распространенного формата в металлургической промышленности.
Расширение доступно в формате *.tsep (пакет расширений Tekla Structures). Пошаговая инструкция по установке находится по адресу: https://support.tekla.com/ru/.
Доступ к расширению осуществляется из меню «Приложения и компоненты». Установщик создает группу под названием «Интеллектуальная 3D-совместимость» в корневой папке со значками для компонентов расширения.
Рис. 1. Схема интеграции Tekla Structures — Smart 3D
Рис. 2. Интеграция Tekla Structures — Smart 3D
В ходе выполнения интеграции при импорте 3D-модели из Tekla Structures все найденные пользовательские атрибуты отображаются и выбираются для экспорта по умолчанию, а пользователь может затем указать, какие из атрибутов требуется экспортировать. Импортированные данные (атрибуты) загружаются в правильную группу при импорте элементов в Smart 3D.
Tekla — AVEVA
Но интеграция с технологическими САПР не ограничивается только SmartPlant. У программного комплекса Tekla Structures существует плагин — TEKLA INTEROPERABILITY, который встраивается в Aveva E3D (AVEVA) и позволяет выгружать необходимые модели в формат ifc (tczip) файлы для дальнейшей работы в Tekla Structures и использования геометрии в виде опорной модели.
Приложение взаимодействия Tekla и AVEVA может быть закреплено в графическом интерфейсе PDMS/E3D.
Рис. 3. Интеграция Tekla Structures - Aveva E3D
Как правило, проекты, выполненные в системах автоматизированного проектирования высокого уровня (а AVEVA PDMS относится именно к таким), не экспортируются или экспортируются не полностью в другие программные комплексы. Но благодаря проработанной системе хранения данных и уникальным технологиям компании Trimble удалось обеспечить качественный импорт данных даже из таких сложных систем.
Особенно хочется отметить, что процесс преобразования модели осуществляется быстро и без потери качества в виде параметрической графики. Структура данных и атрибуты исходной модели при этом полностью сохраняются.
Рис. 4. Модель, полученная в AVEVA из Tekla Structures
Tekla Structures — PlantLinker
PlantLinker — это разработка компании ООО «Плантлинкер», которая предназначена для:
- создания 3D-моделей промышленных объектов на основе каталогов оборудования, материалов и изделий, импортируемых из MS Excel;
- импорта 3D-моделей промышленных объектов из САПР: HEXAGON Smart 3D (HEXAGON PPM), AVEVA E3D (AVEVA), Autodesk Revit (Autodesk), Trimble Tekla (Trimble);
- экспорта 3D-моделей промышленных объектов в САПР: HEXAGON Smart 3D, AVEVA E3D, Autodesk Revit, Trimble Tekla;
- редактирования 3D-моделей промышленных объектов, импортированных из САПР, перечисленных выше, с экспортом измененных моделей в эти САПР;
- объединения результатов проектирования в единую информационную модель.
Областями применения PlantLinker являются проектирование и эксплуатация промышленных объектов:
- нефтегазовой отрасли — добычи, транспортировки, переработки;
- химической и нефтехимической промышленности;
- атомной и тепловой энергетики;
- металлургической промышленности;
- пищевой промышленности.
В крупных проектах, которыми являются Plant Design проекты, обычно участвуют несколько организаций — это заказчик, осуществляющий общий мониторинг и контроль за выполнением проекта, и подрядчики, осуществляющие проектирование.
Для реализации таких задач необходима интеграция разрабатываемого программного обеспечения с Tekla Structures как наиболее востребованного среди проектировщиков указанных отраслей программного комплекса.
PlantLinker является интеграционным инструментом обмена данными как между собой, так и с САПР сторонних производителей.
Рис. 5. Схема обмена данными
PlantLinker обеспечивает:
- возможность создания и редактирования разделов проекта: строительного, оборудования, трубопроводного, электричества, отопления;
- возможность создания нового оборудования;
- организацию структуры проекта;
- возможность гладкой передачи частей проекта между разными САПР [PlantLinker, Tekla, Revit, Smart 3D, E3D (PDMS)];
- возможность передачи проектов между Smart 3D и Smart 3D;
- быстрое погружение в среду Plant Designe.
При интеграции Tekla Structures и PlantLinker восстановленные объекты функционируют так же, как оригинальные объекты Tekla Structures. Восстанавливается полностью интеллектуальная модель, которую можно использовать при необходимости для генерирования выходной рабочей документации (чертежи, изометрические чертежи, отчеты и т. д.).
На сегодняшний день интеграция может осуществляться двумя способами.
Основным способом интеграции Tekla Structures и PlantLinker является двусторонний интерфейс, который использует API Tekla Structures. Для передачи элементов 3D-модели проекта применяется файл формата XML.
При интеграции Tekla Structures и PlantLinker восстановленные объекты функционируют так же, как оригинальные.
В Tekla Structures их можно использовать при необходимости для генерации выходной рабочей документации (чертежи, отчеты и т. д.).
Второй способ интеграции использует файлы IFC. В этом случае модели подключаются в качестве референсной ссылки (опорной модели).
Рис. 6. Интеграция Tekla Structures и PlantLinker
Tekla — Revit
Несмотря на то, что в программном обеспечении компании Autodesk, Ltd. имеются собственные инструменты для проектирования несущих конструкций, значительное количество проектировщиков предпочитают использовать разработку компании Trimble.
Через форматы IFC и BCF Tekla Structures взаимодействует с Revit (Autodesk).
Интеграция между программами через формат IFC осуществляется посредством экспорта/импорта моделей и требует корректной настройки для каждого программного продукта. А для взаимодействия программ через формат BCF необходимо скачать и установить на Revit плагин BIMcollab® BCF Manager for Autodesk® Revit.
Tekla Structures и Autodesk Revit поддерживают открытый формат взаимодействия BIM-файлов (файлы IFC в соответствии с ISO 16739:2013), что поддерживает простое и эффективное сотрудничество. Это предпочтительный способ обмена данными между насыщенными информацией 3D-моделями разных программных обеспечений.
Если пользователь Revit не хочет использовать файл IFC, тогда из версии 2019 Tekla Structures можно создать файл .rvt по запросу (а также другие форматы, такие как 3D DWG, 3D DGN и т. д.).
Однако существует ряд ограничений для этого файла .rvt, созданного Tekla:
- как и для всех файлов Revit, нет гарантии, что будущие версии Revit смогут прочитать этот файл, поэтому он не подходит для архивирования. Файлы IFC основаны на тексте и подходят для архивирования;
- листы чертежей, виды, графики и др. не включены в .rvt, но могут быть включены в банк проекта (например, BIM360) в виде файла PDF;
- семейства создаются из объектов Tekla, но могут отличаться, например, наименованием.
Схема совместимости программного обеспечения Tekla Structures
Немаловажно отметить, что все вышеизложенные способы интеграции программного комплекса Tekla Structures могут быть реализованы в разных компаниях.
Особенность автоматизации российских промышленных предприятий и проектных институтов заключается в сложном сочетании систем автоматизированного проектирования. А проектирование промышленных объектов связано еще с предприятиями иных отраслей, выпускающих в качестве товара оборудование и элементы зданий и сооружений, поставляемые на строительные площадки в собранном виде для последующего монтажа. В этом случае необходима интеграция не только в рамках САПР (CAD), но и в рамках CAM/CAE.
Одним из способов обеспечения интеграции между различными системами CAD/CAM/CAE является использование стандартных форматов файлов для обмена данными. Широкое развитие и распространение на современных предприятиях получили комбинированные варианты автоматизации с использованием зарубежных и российских систем трехмерного моделирования как в качестве основы, так и для решения конструкторских задач и оформления документации.
В программном обеспечении Tekla реализован открытый подход к BIM, что позволяет легко организовать взаимодействие с решениями от других поставщиков программного обеспечения и производственного оборудования. Кроме того, вы можете расширять и совершенствовать функциональные возможности Tekla Structures с помощью открытого программного интерфейса Tekla Open API.
Совместная работа над проектом, быстрый и безошибочный обмен информацией между участниками проекта — это ключ к снижению ошибок и повышению эффективности в строительстве. Это сказывается на рентабельности и ускорении сроков выполнения проекта.
Программное обеспечение Tekla эффективно интегрируется с другими решениями для архитектурно-строительного проектирования посредством Tekla Open API, сохраняя высочайший уровень целостности и точности данных. Программный интерфейс Tekla Open API основан на Microsoft® .NET и обеспечивает полнофункциональное взаимодействие пользователей разных программных обеспечений.
Бюро ESG — официальный реселлер Trimble Tekla. Компания успешно поставляет и интегрирует всю линейку ПО Tekla Structures на предприятии, оказывает консалтинговые услуги и информационную поддержку пилотных проектов, а также обучает сотрудников.
Рис. 7. Схема взаимодействия Tekla Structures с расчетными комплексами
Рис. 8. Форматы взаимодействия Tekla Structures с производством CAM
Автор:
Екатерина Глебова, заместитель директора московского офиса по корпоративным проектам компании «Бюро ESG»
Как получить высокопрочный промышленный бетонный пол?
Промышленный бетонный пол может быть базовым и финальным напольным покрытием. Задействуют его не только на производственных объектах, но и в большинстве торговых, офисных центрах, в общественных зданиях. Благодаря современным технологиям промышленные бетонные полы не только улучшили и без того качественные характеристики по износостойкости и прочности, но и стали иметь интересные дизайнерские решения.
Под длительной защитой
В настоящее время все активнее при строительстве различных объектов задействуются промышленные полы с топпингом - специальной смесью, укрепляющей верхний слой бетонного покрытия. Топпинги имеют свои разновидности (на основе кварца, корунда или металла), а также различаются по способу нанесения (сухой на бетонную поверхность, влажный на влажную, влажный на сухую).
По словам менеджера по продукту «Промышленные полы» Master Builders Solutions, ООО «МБС Строительные системы» Дарьи Волововой, при выборе топпинга важно знать, каковы будут условия эксплуатации пола на объекте. В первую очередь важны такие показатели, как истирающая и ударная нагрузка, к тому же вид наполнителя значительно влияет на показатель износостойкости упрочняющей смеси. Но, при этом, долговечность готового пола зависит и от множества других факторов. Бывают ситуации когда хорошо выполненный пол с кварцевым топпингом эксплуатируется лучше, чем пол с корундовым топпингом, затертым в сложных условиях. Также на рынке есть т.н. литые топпинги, технология нанесения которых отличается от традиционной порошковой. Как правило, такие топпинги в момент нанесения не рассыпаются на поверхность бетона в сухом виде, а укладываются слоем затворенного водой материала. С точки зрения конечных характеристик такой вариант более предпочтителен, так как финишный слой пола состоит из чистого упрочнителя, а не перемешанного с бетоном в процессе укладки.
Несмотря на то, что классическая «порошковая» технология упрочнения бетонных полов очень распространена на рынке, добавляет эксперт, она является одной из самых сложных с точки зрения соблюдения нюансов выполнения работ. Большая доля успеха лежит в хорошо подобранной рецептуре бетона и стабильности характеристик бетонной смеси в течение каждой заливки. Также большое значение имеют условия производства работ. Топпинги, как любой цементный материал, требуют правильного температурно-влажностного ухода непосредственно после окончания работ, а также контроля условий окружающей среды в процессе монтажа.
«В 2020 году ввиду активного роста сегмента логистики, когда открывались и расширялись складские площади интернет-магазинов, топпинги, на мой взгляд, стали покупаться активнее. При этом, спрос на ремонт и обновление старых бетонных полов становится все более актуальным в последнее время. Мы это видим по большому количеству запросов на технологию выполнения т.н. топпинга по старому бетону - тонкослойного высокопрочного финишного покрытия MasterTop 135PG или MasterTop 450PG. Эти материалы позволяют обновить существующий бетонный пол без значительного поднятия отметки пола»,- подчеркивает Дарья Воловова.
Руководитель Учебно-Технического Центра АО «ГЛИМС-Продакшн» Владимир Хрипунов продолжая тему сообщил, что в настоящее время основные требования при обустройстве промышленных полов предъявляются к марочной прочности бетонной смеси, от которой зависят все остальные свойства готового напольного покрытия - стойкость к истиранию, внешний вид и прочее. Кроме того, для торговых и выставочных залов высокое значение имеет возможность колеровки напольного покрытия. Хотя в данном сегменте встречаются и требования в стиле индустриальный лофт. Например, все напольные покрытия торговых центров «Леруа мерлен» серые – как классические промышленные полы.
Оптимальное обустройство
При заливке промышленных бетонных полов очень часто используется несъемная опалубка, а также рельс-формы. Данные системы помогают оптимальному проведению работ и улучшает качество напольного покрытия.
Руководитель проектного отдела ООО «Пейкко» Игорь Тихонов отмечает, что несъемная опалубка не требует демонтажа после заливки бетона, что экономит время и рабочую силу. За счет своей конструкции она одновременно выполняет функцию деформационного шва. Использование такой системы обеспечивает более быстрый и легкий способ укладки бетона, а также получение полов высокого качества, не требующих технического обслуживания. Несъемную опалубку можно использовать при устройстве полов толщиной от 100 мм на грунтовом основании или бетонной подготовке. С экономической точки зрение применение несъемной опалубки позволяет избежать дорогостоящего ремонта с заменой чернового и основного покрытия; повышает устойчивость к динамическим нагрузкам; обеспечивает долговечность конструктивной основы.
По словам эксперта, рельс-формы оптимальны для создания полов в небольших промышленных помещениях, таких как: гаражи, площадки подземных или крытых автостоянок. Также они применяются при устройстве бетонной стяжки поверх плиты перекрытия. Для устройства промышленных полов большой площади применяются деформационные профили, обеспечивающие передачу усилий с одной карты заливки на другую. Их стоимость в сравнении с рельс-формами существенно выше и зависит от конструктивного исполнения.
«Рынок промышленных полов постоянно развивается, появляются современные виды топинговых покрытий, улучшаются прочностные характеристики. Системы деформационных профилей также совершенствуются, учитывая потребности рынка. Увеличивается несущая способность систем для передачи усилий, улучшается форма силовых профилей, обеспечивая максимально ровное сопряжение с поверхностью бетонной плиты. В частности, не так давно появилась новая система профилей, выполненных в форме синусоиды. Данные профили успешно применяются в зоне интенсивного движения специальной техники с роликовыми колесами. В ближайшее время наша компания планирует выпуск деформационных швов с силовыми профилями в такой форме»,- сообщил Игорь Тихонов.
При ремонте бетонного пола часто проводится и его фрезеровка. Это позволяет ускорить сроки, а также качество ремонта. Генеральный директор "Швамборн Рус" Иван Минчев обращает, что при выборе фрезеровальной (шлифовальной) машины следует правильно оценить экономическую выгоду использования более дорогой или дешевой модели, ее технологические характеристики, срок службы, бренд и т.д. Также, добавляет он, важно четкое соблюдение правил эксплуатации данного оборудования. В частности, фрезерный ротор, ламели и оси ротора нужно проверять на пригодность после каждой эксплуатации и при необходимости заменить на новые. Фрезеровальная машина по бетону всегда должна работать вместе со соответствующим пылесосом – это единый рабочий комплекс. Как и каждый автомобиль, она должна проходить техническое обслуживание раз в году.
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.