Реставрация культурных объектов
Любые строительные объекты, построенные в древние века, с течением времени разрушаются. Поскольку они имеют высокую культурную ценность, с ними проводятся реставрационные работы, которые представляют собой спланированное вмешательство человека с целью восстановления их материальной и исторической ценности. Данный процесс проводится с большой осторожностью. Он включает в себя ряд этапов, каждый из которых требует предельного внимания, чтобы в конечном итоге культурный объект приобрел свой первоначальный исторический вид. Как проводится строительная реставрация, хорошо описано здесь.
Исторические сведения
Если посмотреть на историю, то реставрационные работы проводились уже много веков назад. Связано это было с непрерывным развитием архитектуры и искусства. Исторические объекты на протяжении времени разрушались и требовали восстановления, поскольку многие из них представляли собой настоящие произведения искусства. До нашей эры к ним относились статуи и храмы Древнего Египта, которые с веками разрушались и требовали восстановления. По тем временам такие работы приводились с использованием имеющихся материалов и доступной техники. Также, кроме статуй и храмов, восстанавливались скульптуры и разрушенные здания.
Позднее, когда появились монастыри и церкви, восстановлению стали подвергаться религиозные ценности. Кроме зданий реставрировались иконы, имеющее культурное значение.
С наступлением эпохи Возрождения проявился большой интерес в Европе к античному искусству, которое требовало восстановления. Однако в те времена были другие представления о реставрации, поэтому архитектурные объекты часто изменялись и дополнялись, что приводило к несоответствию их первоначальному виду.
С наступлением XIX века в восстановлении объектов появился научный порядок. Теперь такими работами стали заниматься организации, которые выполняли их в соответствии с разработанными нормами.
Наконец в XX веке к реставрации стал применяться профессиональный подход. Вся работа проводилась на основании разработанных технологий и современного оборудования. Использование лазерной техники и компьютерных моделей сразу дало качественный толчок в восстановлении культурных объектов.
Преследуемые задачи
Все виды реставрационных работ преследуют решение следующих задач:
- Восстановление первоначального состояния. В данном случае целью является возврат объекта к его первоначальному виду или, по возможности, максимальному выполнению этого условия. Сюда относится ремонт поврежденных участков или замена тех, которые уже утрачены. Также обращается внимание на восстановление цвета всех элементов конструкции. Основная задача состоит в том, чтобы объект возобновил свою функциональность.
- Продление жизни. Такие работы проводятся с объектом, который находится в плохом состоянии. Основной целью является продление его срока существования, чтобы он прослужил еще хотя бы некоторое время.
- Улучшение функциональности. Это относится к зданиям, имеющим высокую историческую ценность, но функционирующим и в настоящее время. Здесь задачей является подведение к современным стандартам.
- Сохранение объекта на будущие времена. Обычно это касается таких объектов, которые не эксплуатируются в данный момент, но нуждаются в реставрации, чтобы они стали наследием будущих поколений.
- Образовательная ценность. В этом случае ведется реставрация здания для обучения людей истории, которая непосредственно связана с данным объектом.
- Повышение эстетики. Такая необходимость возникает тогда, когда исторический объект находится в центральной части города, и существует потребность в улучшении его внешнего вида.
- Поддержка развития. Это касается тех зданий, которые могут еще эксплуатироваться с учетом минимизации рисков воздействия окружающей среды. В таком случае они подвергаются реставрационным работам, что устраняет необходимость возведения новых сооружений.
Целью любой реставрации является популяризация исторических сведений. Наличие качественно восстановленного объекта, построенного много веков назад, как нельзя лучше обеспечивает выполнение этой задачи.
Принципы реставрации
При проведении реставрационных работ всегда руководствуются следующими принципами:
- Уважение к ценности. Каждый объект после окончания реставрационных работ должен соответствовать своему первоначальному облику. Это означает, что во время работы должны быть полностью сохранены все его первоначальные детали и формы, а также использоваться исключительно оригинальные материалы. Только в данном случае у объекта будет сохранена его атмосфера.
- Сохранение аутентичности. Под этим понятием понимается не просто возврат объекту оригинального вида, а его восстановление с учетом техники и стиля первоначальной постройки. Кроме того, должны быть учтены все изменения, произошедшие на протяжении многих последующих веков. Только в этом случае данное сооружение будет по-настоящему привлекать к себе внимание.
- Устойчивость и долговечность. Данный принцип означает, что во время проведения реставрационных работ обязательно должны быть использованы только качественные материалы. Это требуется для того, чтобы последующие восстановительные работы потребовалось проводить только в далеком будущем.
- Минимальное вмешательство. В процессе реставрации требуется сохранять осторожность, чтобы объект сохранил свою историческую атмосферу и передавал ее посещающим туристам. С этой целью требуется минимизировать все изменения.
- Научный подход. Прежде чем заниматься восстановлением, следует исследовать объект на основании существующей документации. А именно подробно изучить его строение и технику работы.
- Доступность. Все реставрационные работы должны проводиться так, чтобы восстановленный объект стал доступен в понимании. Это касается как специалистов, так и общественности.
Данных принципов требуется обязательно придерживаться во время реставрации объекта, поскольку только соблюдение таких условий обеспечит качество выполнения работы. Также следует добавить, что во время ремонта ни в коем случае нельзя экономить, иначе это скажется на конечных результатах. Более подробно мы описывали это здесь.
Факторы ухудшения состояния культурных объектов
На ранней стадии развития цивилизации для возведения культурных объектов использовались органические материалы, не обладающие долговечностью. В первую очередь к ним относилась древесина. Под воздействием стихийных факторов дерево быстро разрушалось.
Только с использованием неорганических материалов у возводимых архитектурных произведений значительно увеличился период существования. Многие сооружения датируются еще бронзовым веком, потому что для их строительства использовались камень, кирпич, бетон.
С течением времени на разрушение исторических ценностей влияют существующие объективные факторы. К ним относятся пожары, влага, различные вредители и непосредственное физическое воздействие.
Также к разрушению античной культуры приводит туризм, поскольку большое количество людей увеличивает в закрытом помещении процент влажности. Это сопровождается повышенной эрозией материала. Вместе с тем, туризм приносит большие экономические выводы, а вырученный капитал может идти на реконструкцию сооружений.
От пожара
Поскольку многие исторические ценности изготавливались из легковоспламеняющихся материалов, ущерб от пожара может быть очень большим. Причинами становятся внутреннее замыкание проводки или внешнее появление огня в результате лесных пожаров или удара молнии. В таком случае восстановление зданий начинается путем замены поврежденных деревянных балок конструкции. Это нужно делать как можно быстрее, потому что есть риск обрушения здания. В дальнейшем уже можно заняться удалением досок сгоревших полов. Все работы проводятся в плановом порядке. Одновременно сгоревшее здание подробно исследуется, чтобы реставрация культурного объекта не привела к изменению его первоначального вида.
Повреждение водой
Жидкость, откуда бы она ни поступала (с внешней или внутренней стороны), часто наносит существенный ущерб любому историческому зданию, что сопровождается большим количеством повреждений, требующих устранения путем реставрации. Авария может произойти из-за разрыва труб или в результате наводнения. Даже при небольшом количестве в любом случае пострадает окраска стен.
При повышенной влажности на внутренней поверхности будет возникать плесень. Во время реставрации ее следует удалить и, если под ней находятся деревянные элементы, то заменить. Это относится и к другим материалам, которые хорошо впитывают воду.
Вредители
Сюда включаются различного вида насекомые, питающиеся древесиной. Это может нанести существенный вред деревянным элементам конструкции исторического здания. Также большой ущерб наносится грызунами, что часто приводит к необходимости замены несущих балок.
Чтобы избежать таких проблем, следует принимать профилактические меры и, при наличии первых признаков вредителей, сразу ставить на них ловушки. Если вовремя не заметить атаки вредителей, то иногда последствия могут принять непоправимый характер. Стачивание несущих элементов опасно тем, что по всему зданию пойдут трещины, и оно уже не будет подлежать реставрации. Этого не следует допускать, потому что многие древние объекты представляют собой настоящую историческую ценность.
Этапы реставрации
Реставрация культурного объекта относится к ответственному мероприятию, поскольку в процессе ее выполнения можно нанести серьезный ущерб исторической ценности. Такие работы состоят из следующего ряда этапов:
- Исследование объекта, который будет реставрироваться, с полным его документированием. Для этого детально изучается история восстанавливаемой ценности, состояние материалов конструкции и техника постройки. До начала работы фотографируются все детали, которые будут подвергаться реставрации. Подготовительный этап является очень важным, поскольку дает возможность провести оценку состояния объекта.
- После подготовки документации на основании полученной информации определяются цели и задачи всей реставрации. В каждом конкретном случае они могут быть разными, поскольку тут все зависит от степени разрушений. Однако они всегда включают в себя потребность сохранения у объекта исторической достоверности, чтобы он не потерял ценность. С этой целью используются такие методы как реконструкция, консервация, репликация и очистка.
- Дальше составляется план действий. Он разрабатывается, исходя из проведенной оценки требуемого комплекса мер. Каждый пункт плана согласовывается и уточняется на основании его необходимости и обоснованности. Здесь наряду с учетом исторической ценности объекта также принимаются во внимание выделенные бюджетные средства и временные ограничения. С этими факторами необходимо тоже считаться, поскольку они накладывают существенный отпечаток на конечные результаты.
- Начинается проектирование будущих изменений. Оно включает в себя разработку чертежей и написание спецификаций. Занимаются этим инженеры, обладающие большим опытом подобной работы. Числятся они в компании, имеющей лицензию на такую деятельность.
- Происходит непосредственное выполнение работы на основании составленного плана и разработанного проекта. Для этого сначала ведется общая очистка объекта от различных загрязнений. В случае необходимости устраняются мелкие повреждения, не занесенные в общую документацию. На основании разработанной спецификации подбираются все стройматериалы, которые требуются для замены поврежденных элементов конструкции и последующей отделки. Основным условием является их подбор в соответствии материалами, использующихся в процессе первоначальной постройки. Также для работы приобретаются специальные инструменты, необходимые для выполнения реставрации.
- Проводится контроль над всеми проведенными реставрационными работами. Проверка состоит в установлении соответствия объекта поставленным целям и задачам. В случае выявления несоответствий проводятся дополнительные работы с учетом требуемых корректировок.
- Последний этап включает в себя составление отчета о проведенных работах. В документацию включается информация об исследовании объекта, использованных материалах, методах и стратегии реставрации. Все эти бумаги создаются для будущих поколений, которые станут заниматься восстановлением данного объекта.
Следует понимать, что реставрация часто не ограничивается только работами с основным сооружением.
Иногда восстановления требуют внутренние принадлежности. К ним относятся мебель, различные предметы обихода и элементы живописи. Для такой работы приглашаются специалисты, являющиеся профессионалами своего дела.
Методы реставрации
Технология реставрационных работ культурных ценностей предполагает использование следующих методов:
- Консервация. Данный метод предусматривает защиту объекта с целью сохранения его от возможного разрушения. Для этого проводятся действия, исключающие влияние различных вредных факторов. Среди них температурные изменения, свет, влага и биологическое воздействие. В процессе ведения консервации сначала поверхность очищается, а сверху наносится защитное покрытие. Также ведется установка систем, контролирующих влияние окружающей среды.
- Реконструкция. Здесь изучаются поврежденные части сооружения и по мере возможности восстанавливаются. В случае их отсутствия элементы заменяются новыми деталями. Реконструкция предусматривает следующие виды работ: нарезание резьбы, восстановление живописи, моделирование. Делается с целью восстановления внешнего вида и целостности объекта.
- Консолидация. В этом случае работа направляются на укрепление поврежденных мест. Для этого применяется инъекция консолидантов или специальные клеи. В результате сохраняется целостность конструкции и прекращается дальнейшее ее разрушение.
- Реставрация цвета. С течением времени у цветов изменяется оттенок, и они нуждаются в восстановлении. Сначала материал очищается от грязи, а затем с него удаляются нанесенные более поздние покрытия. Такая работа проводится с помощью ретуширования или путем смешивания разных цветов с последующим их тонким нанесением на подготовленную поверхность.
- Реставрация текстур и фактуры. В этом случае происходит удаление присутствующих дефектов путем заполнения специальным составом образовавшихся трещин. Для этого используются инструменты, с помощью которых объекту придается первоначальный внешний вид.
Если культурный объект не представляет собой масштабного произведения, то ему требуется обеспечить надлежащее хранение. Для этого строится специальное помещение, в котором постоянно контролируется температура и влажность.
Реставрация культурных объектов позволяет восстанавливать и сохранять на протяжении длительного времени множество исторических ценностей. Сюда включаются крупные сооружения, а также небольшие и среднего размера произведения. Такая работа поставлена на научную основу, поэтому в ней используются доведенные до совершенства методы и технологии.
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.
Теплоизоляция
Одной из важнейших задач, которую приходится решать при возведении зданий и сооружений, признается применение эффективной термозащиты. Появление новых теплоизоляционных материалов решило массу проблем энергоэффективности строений. Массовое использование утеплителей позволило оптимизировать расходы на строительство, увеличить срок эксплуатации зданий, улучшить микробиологические показатели, помогло формировать и поддерживать благоприятный микроклимат внутри помещений здания.
До середины двадцатого века теплоизоляция применялась в строительстве не повсеместно. Поэтому, чтобы температурный режим в здании был комфортным для работы и проживания людей, приходилось возводить дома и сооружения с толстыми стенами и массивными перекрытиями. Например, дома «сталинской» застройки. При таком типе строительства многоэтажных зданий нагрузка на фундамент была колоссальной. Основание дома проектировалось с учетом громадных напряжений и использованием больших затрат стройматериалов. В результате постройка требовала больших финансовых вложений. На смену мастодонтам «сталинской» архитектуры пришли «хрущевки». На Втором Всесоюзном съезде строителей Н.С. Хрущев резко раскритиковал существующие концепции в строительстве и назвал расточительством существующие методы. И курс был взят на железобетонные конструкции. Такие дома имели низкую энергоэффективность, плохо отводили водяные пары, формировали внутри неблагоприятный микроклимат. Стены, углы часто покрывались плесенью и собирался конденсат. Перестройка экономики страны на рыночные рельсы внесла существенные изменения в технологию строительства. Застройщик стал задумываться об уменьшении затрат на материалы путем облегчения фундамента, стен и кровли, но без снижения показателей теплопотерь. Решить эту задачу помогает использование теплоизоляции.
Классификация теплоизоляционных материалов
К современным теплоизоляционным материалам предъявляют жесткие требования. Теплоизоляция дома должна быть энергоэффективной, легкой, экологичной, обеспечивать звукоизоляцию и паро- проницаемость, не быть гигроскопичной и горючей. Теплоизоляцию классифицируют по нескольким признакам.
По принципу действия:
- Отражающая. Действие выстроено на отражении инфракрасных лучей от поверхности изоляции обратно в помещение.
- Предотвращающая. Предотвращает изменение температуры, как холода, так и тепла, благодаря низкой теплопроводности.
По назначению:
- Промышленная. Применяется для тепловой изоляции промышленного оборудования: фильтров, емкостей, термонагруженных объектов
- Строительная. Используется для тепловой изоляции и снижения теплопотерь при строительстве зданий и сооружений, в том числе частного строительства.
- Трубная. Предназначена для снижения теплообмена между внешней средой и инженерными коммуникациями. Бывает «горячего» применения, когда температура носителя в системе выше температуры окружающего воздуха; «холодного» - температура носителя ниже температуры окружающего воздуха.
По материалу изготовления:
- Органические. Производят из органического сырья природного происхождения: древесины, торфа, сельскохозяйственных отходов и тому подобного; и сырья, полученного в результате органического химического синтеза: пенополистирол, пенополиуретан, поливинилхлорид и другие. Недостатком теплоизоляции из природных материалов служит влагопроницаемость, склонность к разложению, горючесть.
- Минеральные. Неорганические теплоизоляционные материалы изготавливают из расплавов шлаков- отходов металлургической промышленности, и некоторых геологических пород. К минеральным утеплителям относят минеральную вату, стекловолокно, вспененное стекло, обработанный перлит, ячеистый бетон.
- Смешанные или композиционные. К ним относят различные смеси на основе асбеста, перлита, вермикулита.
По внешнему виду теплоизоляция бывает:
- Шнуровая, рулонная: жгуты, маты, шнуры.
- Штучная: блоки, полые цилиндры, кирпичи, сегменты, маты, плиты.
- Сыпучая: перлит, вермикулит.
- Рыхлая: все виды ваты.
По структуре:
- Ячеистые. Пенобетон, пенопласт, пеностекло, вспененный полиэтилен и другие.
- Волокнистые. Стекловата, все виды минеральной ваты.
- Зернистые. Перлитовый песок, вермикулит.
По жесткости:
- Мягкие.
- Жесткие.
- Полужесткие.
- Повышенной жесткости.
По теплопроводности классифицируют на три класса:
- А- малой теплопроводности.
- Б- средней теплопроводности.
- В- повышенная теплопроводность.
По степени горючести:
- Сгораемая
- Несгораемая
- Трудносгораемая
- Трудновоспламеняющаяся
Основные характеристики теплоизоляции
Чтобы ответить на вопросы, для каких целей подходит тот или иной утеплитель и как сориентироваться в многообразии предлагаемых материалов, необходимо знать и понимать на какие характеристики следует обратить внимание при выборе.
Коэффициент теплопроводности - показатель способности материала передавать энергию от более нагретого участка к более холодному. Чем ниже этот показатель, тем лучшими теплоизоляционными свойствами обладает утеплитель. На теплопроводность влияют плотность материала, расположение и количество пустот, а также паропроницаемость и влагопоглощение. От теплопроводности зависит термическое сопротивление здания или сооружения. То есть насколько хорошо строение сохраняет тепло зимой и комфортную температуру летом.
Паропроницаемость - возможность водяного пара в результате диффузии проникать в толщу строительной конструкции с более нагретой стороны в менее нагретую до выравнивания парциального давления. К показателю паропроницаемости косвенно привязана важная строительная характеристика - точка росы. Это точка в строительной конструкции, в которой осуществляется переход влаги из газообразного состояния в жидкое- конденсация. Точка росы поддается расчету при проектировании. Желательно, чтобы точка росы находилась в толще несущей стены или в паронепроницаемом утеплителе. Конденсат в волокнистых утеплителях, обладающих хорошей паропроницаемостью противопоказан, так, как ведет к накоплению влаги и снижению изолирующих свойств.
Гигроскопичность или влагопоглощение- способность материала впитывать влагу и удерживать ее. Чем выше этот показатель, тем быстрее теплоизолятор утрачивает свои теплоизоляционные качества.
Плотность – это масса вещества в определенном объеме. Чем ниже плотность, тем легче материал и тем меньше нагрузка на возводимую конструкцию.
Экологичность. Показатель экологичности очень важен для сохранения здоровья. Утеплитель не должен вызывать аллергии, оказывать воздействия на кожу, дыхательные пути.
Огнестойкость. Способность материала выдерживать воздействие высокой температуры и пламени без потери своих свойств. Рассчитывается в минутах.
Прочность - реакция материала на различные виды деформации без потери и ухудшения его целостности и заданных свойств.
Назначение теплоизоляционных материалов
Какую теплоизоляцию выбрать зависит от конкретных целей утепления. В строительстве разделяют теплоизоляцию кровли, перекрытий, стен, внутренних перегородок, фундамента.
Капитальные стены утепляют снаружи, для защиты от промерзания и влаги. Если стена из кирпича или бетона для утепления отлично подходят пенополистирольные плиты или по-другому, экструзионный пенополистирол. 5 см. такого утеплителя приравниваются по теплопроводности к 70 см. кирпича. Этот утеплитель имеет очень низкий коэффициент теплопроводности, негигроскопичен, обладает низкой паропроницаемостью и высокой прочностью на сжатие. Все это делает его долговечным. Срок его службы обуславливается сроком эксплуатации здания. Прост и удобен в монтаже. Экологичность подтверждена сертификатами и санитарно-эпидемиологическими заключениями.
Получают материал смешиванием гранул полистирола при повышенной температуре и давлении, с введением вспенивающего агента, и последующим выдавливанием из экструдера.
Предшественником экструдированного пенополистирола выступает пенопласт. Производятся материалы из одного и того же сырья, но по разным технологиям. Экструдированный пенополистирол выигрывает у пенопласта по показателям прочности, влаго- и- паропроницаемости.
Деревянные стены из бруса утепляют «дышащими» утеплителями. К ним относят минеральные ваты на основе базальтового утеплителя – «каменная вата», стекловолокна- «стекловата»
Каменная вата производится путем плавления камня при температуре 1500 0С. В результате этого получается подобие вулканической лавы, которую при помощи центробежной силы и резкого охлаждения превращают в волокна будущего утеплителя. Для получения каменной ваты подходят не все камни. В качестве сырья используют изверженные горные породы габро-базальтовой группы, отличающейся своей высокой прочностью. Каменная вата характеризуется повышенной огнестойкостью, низкой теплопроводностью. 5см. каменноватной плиты приравнивается по теплопроводности к 15 см стены из бруса, 80 см. стены из полнотелого кирпича или 2 м. железобетона. Выпускают каменную вату в виде мягких, жестких плит, матов и формованных изделий.
Стекловата производится по схожей технологии, но сырьем служат отходы стекольной промышленности. Стекловата имеет отличные показатели по теплопроводности. Но не лишена недостатков. Как и все виды минеральных ват склонна к накоплению влаги. При монтаже требуется обязательная защита кожи и органов дыхания от стеклопыли.
Минеральные ваты необходимо защищать от водяного пара пароизоляционной мембраной, проводящей пары влаги только в одну сторону. Очень важно не перепутать сторону, которая должна быть обращена к утеплителю.
Бывают ситуации, когда внешнее утепление невозможно. Тогда прибегают к внутренней теплоизоляции. Выполняя работы, необходимо строго придерживаться правил по внутреннему теплоизолированию помещений, чтобы не навредить элементам строительной конструкции и исключить негативное воздействие на микроклимат и воздухообмен. В противоположность наружному утеплению, где допускается использование паропроницаемого утеплителя, при внутреннем необходимо исключить попадание паров влаги в теплоизолирующий материал. Для этого используют паронепроницаемый утеплитель или монтируют сплошную пароизоляционную защиту. Допускается использование минеральных ват, пенополиуретана, графитового пенополистирола- пенопласт, с вкраплениями гранул, окрашенных графитовой краской. Графитовая краска хорошо отражает тепловое излучение. Внутреннее утепление невозможно без качественной вентиляции. Отсутствие вентиляции неизбежно приведет к повышению влажности в помещении, образованию конденсата, развитию плесени.
Методика теплорасчетов внутреннего и наружного утепления приведены в СП23-101-204 «Проектирование тепловой защиты зданий».
Перегородки, деревянные перекрытия. В качестве утеплителя перекрытий хорошо подходят стекловата и минеральная плита, вспененный полиэтилен, эковата, жидкий утеплитель.
Эковата- рыхлое целлюлозное волокно, изготавливаемое из макулатуры с добавками из антисептиков и антипиренов. Структура материала позволяет применить механический метод утепления. При утеплении кровли, перекрытий, стен в каркасных домах эковата подается с помощью выдувных машин по шлангу в каркасную конструкцию между стропил или стоек стен за пленку. При этом волокна утеплителя поступают в самые труднодоступные полости и зазоры, образуя непрерывный и бесшовный теплоизоляционный контур. Поверхности утепленные эковатой «дышат» подобно деревянным, что способствует поддержанию микроклимата. Благодаря добавкам из антисептиков и антипиренов, теплоизолятор относится к группе долговечных и трудновоспламеняемых материалов, не подвержен гниению и воздействию грызунов и насекомых.
К жидким утеплителям относят пенополиуретан и термокраски. Оба вида наносятся на поверхность напылением. Пенополиуретан при застывании образует пористую структуру. Дает отличное сцепление с поверхностью, позволяет изолировать труднодоступные места. Имеет низкий коэффициент теплопроводности. Но в крупных объемах строительства требуется применение специального оборудования, и квалифицированного персонала, что влияет на стоимость работ. Срок службы пенополиуретана более 40 лет.
Термокраски выпускают на акриловой или водной основе. В качестве наполнителя выступают частицы вспененного стекла, перлит, керамические микросферы, стекловолокно. Отличается от других видов утеплителя минимальной толщиной слоя. Слой толщиной в 1миллиметр термокраски обеспечивает термическую защиту как пятисантиметровый слой пенопласта. Может наноситься на внешние и внутренние поверхности, обеспечивать термозащиту в местах со сложной геометрией. Но имеет существенный недостаток – это цена.
Перечисленные материалы, за исключением термокраски, дополнительно играют роль шумоизоляции в помещении и снижают шумовую нагрузку на 40-50 Дб.
Фундаменты. Теплоизоляция фундамента необходима для предотвращения его промерзания, противодействию пучению грунтов и обеспечению лучшей гидроизоляции. Лучше всего на эту роль подходит экструдированный пенополистирол или напыляемый пенополиуретан. При чем плитный фундамент может быть утеплен только в процессе возведения. Последующий монтаж утеплителя не принесет должного эффекта. Чтобы избежать промерзания грунта и его пучения, вокруг дома создают отмостку с прослойкой теплоизоляционного материала.
Как правильно выбрать теплоизоляцию
При всем широком богатстве выбора на рынке теплоизоляционных материалов, существуют строгие критерии выбора теплоизоляции. Материал и толщину теплоизоляции определяют при помощи теплотехнического расчета. Утеплитель следует использовать строго по назначению. Если материал предназначен для фундамента, значит для фундамента, для утепления стен снаружи – значит именно таким образом применять материал. Необходимо учитывать требуется ли гидро- и- пароизоляция при утеплении и заранее продумать эти моменты. При производстве работ по утеплению важно знать, что изолировать от внешних температурных воздействий необходимо всю площадь поверхностей. Помимо утепления стен, уделяют особое внимание чердачным перекрытиям, так как через них теряется наибольшая часть тепла. Обязательно следует утеплять сложные геометрические поверхности и выступающие за утеплитель элементы. Иначе будут образовываться мостики холода, которые значительно снижают эффект утепления. Швы в неволокнистых теплоизоляторах таких, как, например, пенополистирол, должны герметизироваться монтажной пеной.
Таким образом нельзя сказать однозначно точно: какой утеплитель лучше. К данному вопросу нужно подходить взвешенно и расчетливо. В каждом отдельном случае будет задействован конкретный вид теплоизоляции или комбинация теплоизоляционных материалов.