Виды фундаментов для многоэтажных зданий
Фундамент — самая важная часть конструкции при строительстве любого сооружения. От его качества зависит, как долго прослужит возведенная на нем здание, при этом в зависимости от габаритов дома изменяются требования к характеристикам фундамента.
Например, для многоэтажных зданий основа должна быть особо прочной: необходимо, чтобы она выдерживала очень большие нагрузки. В противном случае на постройке в скором времени появятся трещины. Рассмотрим, какими характеристиками должен обладать фундамент для многоэтажных построек, критерии выбора и виды.
Отличительные параметры фундамента для высотной постройки
Основа для многоэтажек должна обладать высокой прочностью, так как здания имеют немалый вес, и необходимо, чтобы фундамент выдерживал большие эксплуатационные нагрузки. Только соблюдая правила, можно добиться долговечности и надежности сооружения. В связи с этим, к проектированию и созданию фундамента выдвигаются особые требования.
Для создания основы под многоэтажки используют только высококачественные материалы, которые сохраняют прочность длительное время. Кроме этого, фундамент должен быть максимально устойчивым к деформации, которая может возникнуть вследствие неравномерного оседания дома, не впитывать влагу, а при строительстве домов в холодном климате основа должна выдерживать низкие температуры.
Какие параметры учитываются при выборе фундамента для многоэтажки
При выборе вида и материала для фундамента учитываются следующие критерии:
- Нагрузка (вертикальная и горизонтальная), которую здание будет создавать в зависимости от высоты и конструкции. Они разделяются на постоянные, к которым относят массу здания, и временные — это ветра, снега и количество жильцов (или посетителей, если сооружение торговое).
- Предрасположенность участка к землетрясениям. Если в месте строительства они есть, то берется во внимание уровень баллов.
- Климатические особенности. Перепады температур, морозы, количество осадков.
- Рельеф. Ровная поверхность, где будет строиться многоэтажка или есть уклон.
- Состав земли и расположение грунтовых вод, а также нахождение рядом водоемов.
- Склонность к затопляемости из-за особенностей грунта или расположения водоемов поблизости.
- Наличие в земле коммуникаций: водопроводные и газопроводные трубы, а также электрокабелей.
- Расположение вблизи тоннелей и метро. Возведение нового дома может повлиять на функционировании подземных сооружений, а также грунт может быть ослаблен тоннелем/метро.
- Плотность грунта и наличие пустот. Высотные сооружения не возводят, если в грунте есть пустоты, так как здание может провалиться под землю.
- Проведение масштабной застройки рядом с возводимой многоэтажкой. Строительные работы часто сопровождаются высокой вибрацией, что может стать причиной разрушения фундамента.
- Бюджет застройщика.
Точные данные о характеристиках почвы, климате и землетрясениям и остальные параметры позволят выбрать вид фундамента, который будет надежной основой. Для проведения исследований делают разведывательные скважины, сканируют грунт ультразвуком, а также изучают карты по расположению вблизи коммуникаций.
Требования экологичности к фундаменту
В настоящее время экологии уделяется большое внимание, поэтому данный параметр учитывается и при создании фундамента. Для его возведения предпочтительно использовать натуральные материалы, такие как бетон, дерево, кирпич и керамика. Они не выделяют вредные вещества даже при длительной эксплуатации. Дополнительно фундамент должен сохранять тепло, это позволит снизить затраты на обогрев здания, а значит уменьшится негативное воздействие на экологию.
Также основа должна быть устойчива к коррозии — это защитит грунтовые воды от попадания в них опасных веществ. И последнее требование. Материал фундамента. Необходимо, чтобы его можно было использовать для переработки или применять повторно.
Виды фундаментов: их плюсы и минусы
Чтобы многоэтажное здание простояло долго и по нему не пошли трещины, важно подобрать правильный вид фундамента. Рассмотрим какие можно использовать для данного вида построек.
Свайный
Как понятно по названию, фундамент состоит из свай, которые погружают в землю используя различное оборудование. Вид является самым востребованным при строительстве многоэтажных жилых домов на почве с плохой несущей способностью. Рассмотрим способы установки свай:
- Забивание. Применяется только при условии, что рядом нет зданий, так как от большой вибрации из-за работы оборудования, фундамент эксплуатируемых сооружений и сами здания могут повредиться. Применяются преимущественно железобетонные сваи, которые погружают в заранее подготовленные скважины.
- Набивание. Сначала в грунте делается скважина. В нее помещают трубу, наполненную бетоном, который постепенно выдавливают в скважину с помощью давления.
- Вдавливание. Сваю погружают в землю с помощью прикладывания большой силы.
- Ввинчивание. Фундамент создают ввинчиванием сваи. Вид применяется для конструкций, требующих повышенной надежности: мосты, дома с двадцатью и более этажами.
Сваи для фундамента могут быть изготовлены из металла, бетона и железобетона. Вид выделяется быстротой монтажа, возможностью использования на грунтах с любым составом и даже в промерзшем, невысокой ценой, устойчивостью к деформации и способностью выдерживать большие нагрузки. К недостаткам вида относят необходимость использования специализированного оборудования, шум при монтаже и отсутствие возможности создания подземных стоянок.
Сваи для фундамента производят двух видов: цельные и сборные. Первые изготавливают на месте установки фундамента (при набивном способе), а сборные изготавливают на заводах и собирают уже на объекте. Погружение свай осуществляется в заранее созданной котловане. Также сваи делятся на опорные, принимают нагрузку от здания и передают ее в грунт, и висячие — прочность почвы повышается из-за трения сваи с грунтом.
При создании фундамента вырывают котлован, уплотняют грунт, после этого в почву погружают сваи, которые потом соединяют между собой и с поверхностью земли ростверком. Он дополнительно равномерно распределяет нагрузку от здания.
Сваи изготавливают из бетона, при этом марку бетона подбирают с учетом того, какую нагрузку должно выдерживать основание. Еще один материал — металл, такие сваи используют при создании фундамента с помощью ввинчивания. Для оформления очень прочных свай используют комбинированные материалы.
Свайную основу применяют не только при строительстве многоэтажных зданий, но и в следующих ситуациях:
- грунтовые воды находятся близко к поверхности почвы;
- в строении возможно неравномерное распределение нагрузок;
- невозможно оформить глубокий котлован из-за особенностей грунта;
- неровный рельеф или уклон;
- климат с сильными ветрами или есть землетрясения;
- слабая несущая способность грунта.
В перечисленных ситуациях свайный фундамент используют и для возведения высоток.
Столбчатый стаканного типа
Вид фундамента выделяется особой конструкцией. Сначала вырывается котлован, в котором устанавливают стаканы. После этого с них срезают петли на уровне земли. Важно их срезать, чтобы не повредить бетонную конструкцию. Они принимают нагрузку от здания. В стаканы помещают столбы и фиксируют их с помощью бетона. Основа может быть цельной и сборной, второй вариант является более распространенным.
Столбчатый стаканный фундамент не используют в регионах с сильными морозами и в грунтах подверженных проседанию. Основа может использоваться при возведении высотных зданий в районах с сейсмической активностью и на сыпучем грунте.
К преимуществам вида относят:
- быстроту монтажа;
- небольшой объем работ при создании котлована;
- не требуется ждать, когда бетон застынет;
- длительный срок эксплуатации (от 100 лет);
- подходит для домов с двадцатью этажами;
- нагрузку от здания распределяет равномерно по всей площади;
- возможность оформления фундамента с большими габаритами;
- стаканы и столбы изготавливают с высокой точностью;
- хорошо выдерживает повышенную влажность, сдвиги почвы и перепады температур;
- фундамент обладает большой прочностью, поэтому признан самым надежным.
В список недостатков входит: высокая цена, неудобство транспортировки элементов фундамента на объект, отсутствие возможности создания подземных парковок и нельзя использовать в промерзших землях.
Ленточный
Фундамент оформляют по периметру постройки, за что он получил такое название. Ленточное основание используют при строительстве домов от 5 до 16 этажей. При этом, чем глубже и толще сделана лента, тем выше нагрузку она может выдержать. Используют основу для возведения высоток на почве с хорошей несущей способностью.
При оформлении фундамента создают котлован, на дно которого кладут уплотняющую подсыпку. Затем делают опалубку и устанавливают в ней арматуру, после этого заливают конструкцию бетоном. В завершении уплотняют бетон с помощью прокалывания арматурой или вибрации.
Разновидности ленточного фундамента:
- Цельнолитой. Его оформляют на объекте, где проводится строительство. Первоначально делают опалубку, в которую укладывают арматуру для придания фундаменту прочности, затем заполняют опалубку бетоном.
- Сборный. Ленту оформляют из готовых железобетонных блоков, которые соединяют между собой с помощью цемента. Вид не подходит для строительства многоэтажных зданий.
- Мелкозаглубленный. Ленточный фундамент заглубляют всего на 0,5-0,7 метров. Его используют при возведении одноэтажных домов.
- Глубокого залегания. Глубина его может достигать 2,2 метров. Точное значение рассчитывается с учетом точки промерзания грунта. Вид считается оптимальным для сооружения многоэтажных зданий.
К плюсам фундамента относят: низкую стоимость, возможность оформления подземных парковок, простой монтаж и подходит для почвы с любым составом. В перечень недостатков входят: необходимость использования специализированной техники и небольшая усадка в процессе эксплуатации здания.
Плитный
Фундамент оформляют из монолитной плиты. Для его создания делают котлован, в который заливают бетон по всей площади постройки. Основу используют при строительстве домов от 7 до 30 этажей. Выдерживание больших нагрузок и равномерное их распределение, не единственное преимущество плитного фундамента. Он не деформируется, его можно использовать даже в движущихся и сейсмоактивных грунтах, обладает высокой прочностью, срок эксплуатации до 100 лет, а также на его оформление не требуется много времени. К минусам основания относят: высокая стоимость, есть риск подтопления и промерзания, не исключена деформация и необходимость использования арматуры.
Плитный фундамент может быть монолитным, в данном случае его заливают на объекте проведения строительства дома, и монолитно-сборным. В последнем варианте используют плиты, изготовленные на заводе. Также основание разделяется на сплошные и ребристые. Первый вариант используют по всей площади постройки, а ребристые в местах установки несущих стен здания.
Кирпичный
Основа является самой востребованной благодаря следующим преимуществам: высокая надежность и прочность, влагоустойчивость, безопасность и звукоизоляция. Для возведения фундамента многоэтажек рекомендовано использовать кирпич с высокой прочностью, который соединяют с помощью бетона высокой прочности.
Плавающий
При создании фундамента арматуру в местах пересечения не сваривается, а скрепляется проволокой. Оформляется основа по следующим этапам. Сначала делается котлован, утрамбовывается грунт. Следом кладут арматуру, которую заливают бетоном до уровня земли. Также такая арматура может использоваться при изготовлении плит на заводах. Благодаря особой конструкции фундамент выдерживает изменение уровня вод в заболоченных зонах.
Комбинированные
При оформлении основания такого типа используют несколько видов фундамента, что обеспечивает повышение всех показателей до максимальных значений. Такие основания применяют при строительстве многоэтажных домов на сложном рельефе и чаще комбинируют свайное основание с плитным или с ленточным. При этом свайно-ленточный фундамент может быть: незаглубленным, мелкозаглубленным и заглубленным. Первый вариант используют для невысоких многоэтажек, а последний при возведении высоток. Фундамент подходит для строительства зданий на слабо устойчивой почве.
Рекомендации
При оформлении фундамента для многоэтажных зданий учитывайте следующие советы:
- Сваи берите больше, чем указано в расчетах и проверять, чтобы длина соответствовала проекту.
- Периметр фундамента должен быть прочнее и слегка выше, чем в центре, так как на него приходится вся нагрузка от многоэтажного здания.
- Грунт в котловане перед оформлением фундамента тщательно уплотните. Благодаря этому фундамент сильно не просядет.
- Если земля болотистая или пучинистая, то используйте фундамент не склонный к деформации. Рекомендовано оформлять основания глубокого заложения. Важно, чтобы он находился ниже точки промерзания грунта.
- При ограниченном бюджете используйте ленточный фундамент. Глубина залегания определяется от высоты возводимого сооружения.
- Для заливки фундамента бетоном используйте тяжелый бетон с высокой прочностью и малой водопроницаемостью.
- Для основы с большим заглублением используйте специальный утеплитель для фундаментов. Он не только улучшит сохранение тепла, но и делает основу более прочной и влагонепроницаемой.
- При строительстве домов в холодном климате применяйте бетон устойчивый к морозам.
- Чтобы подобрать правильный вид фундамента, тщательно проведите геологоразведочные работы. Для этого рекомендуем обратиться в специализированную организацию. Процедура требует не только знаний, но и специализированного оборудования.
Самое важное, при выборе вида фундамента учитывать все требования по почве, климату, залеганию грунтовых вод и т.д.
Советы по выбору фундамента в зависимости от типа грунта
Сооружение фундамента начинается после определения типа почвы, так как он нее зависит какой вид основы будет использован. Для песчаного грунта, который хорошо пропускает воду и имеет плохую устойчивость, используют свайный фундамент. На глинистой почве применяют ленточную и свайную основу, так как грунт плохо пропускает воду и имеет хорошую несущую способность.
Для илистой почвы, которая плохо пропускает воду и обладает отличной несущей способностью, используют свайный фундамент. На скалах применяют свайную и плитную основу, так как они хорошо выдерживают неровную поверхность. Для распушенного грунта, который выделяется сложным составом и плохой устойчивостью, используют свайную основу.
Подведем итог. Фундамент для многоэтажного здания должен выдерживать высокие нагрузки и равномерно передавать их в грунт, иначе в процессе эксплуатации на сооружении могут появиться трещины. Выбирая вид основы, учитывайте тип грунта, глубину залегания грунтовых вод, вероятность землетрясений, климатические особенности и т.д. При этом важно, чтобы для основы использовались экологически чистые материалы, чтобы не загрязнять окружающую среду.
Шпунт: отсекая воздействия
Технология создания шпунтовых ограждений уже прочно вошла в российскую практику строительных работ. Этому способствовало как многообразие сфер ее применения, так и наличие различных методик погружения, эффективных в определенных ситуациях. Впрочем, по словам экспертов, опрошенных «Строительным Еженедельником», есть и проблемы.
Сфера применения
Залогом широкого распространения технологии шпунтового ограждения стало достаточно большое разнообразие сфер ее применения. «Ограждения используются для защиты стенок котлованов от обрушения при вертикальной разработке грунта (особенно в стесненных условиях, где невозможно выполнить котлован в виде выемки с откосами) в рамках строительства практически любых объектов - дорожной инфраструктуры, зданий различного назначения, подземных паркингов, причальной и портовой инфраструктуры и так далее. Также шпунт можно использовать как противофильтрационную завесу», — рассказывает технический директор компании ГЕОИЗОЛ Максим Зайцев.
Заместитель генерального директора по строительству компании «Вектор шпунт» Юрий Ануфриев в качестве преимущества технологии называет возможность получить эффективное, быстровозводимое, инвентарное и экономичное ограждение. Он перечисляет ряд ее достоинств: «Универсальность применения при любом строительстве. Высокая несущая способность ограждения. Способность выдерживать намного большие нагрузки в сравнении с любыми другими конструкциями. Возможность усиления шпунтового котлована распорно-распределительной системой. Выполнение шпунтовых ограждений в стесненных условиях, максимальное примыкание к существующим зданиям и сооружениям. Щадящий режим воздействия на грунт, малые вибрационные нагрузки». «Среди преимуществ технологии можно отметить приемлемую стоимость, высокую скорость ведения работ, простоту исполнения, оборачиваемость при возможности дальнейшего извлечения, продолжительный срок службы», — добавляет Максим Зайцев.
Вариативность методов
Дополнительным фактором, способствующим распространению технологии, является поливариативность методов погружения шпунта. Каждый из них имеет свои особенности и является оптимальным при различных условиях работ.
По словам Юрия Ануфриева, в зависимости от геологических условий и проектных решений погружение шпунта производится несколькими способами: вибрационное погружение, статическое вдавливание, забивка. «Исходя из метода погружения используется соответствующая техника и оборудование. Шпунт погружается вертикально, и в процессе погружения за счет конструктивных «замков» образуется единая конструкция, обладающая ограждающими и водонепроницаемыми свойствами. По завершении цикла работ в шпунтовом котловане шпунт извлекается и используется повторно при устройстве последующих шпунтовых ограждений», — отмечает он.
При этом, по словам Максима Зайцева, перед проведением работ конструкторы разрабатывают проект, вычисляя требуемую устойчивость шпунтовой стенки к давлению грунта, определяя тип шпунта, глубину погружения, необходимость установки распорных конструкций, дополнительного укрепления грунтовыми анкерами и так далее. Следует помнить, что неверный расчет нагрузки от грунта при устройстве шпунтовой стенки может привести к ее деформации и разрушению.
«При выборе способа погружения шпунта во внимание принимается ряд факторов, среди которых свойства грунта, габариты котлована, условия эксплуатации (зачастую шпунт — это временная конструкция), наличие окружающей застройки. Также учитываются экономические показатели проекта и требуемая скорость его реализации», — говорит эксперт.
Он отмечает, что в зависимости от метода погружения шпунта используется различная специализированная техника. Вибропогружение шпунта осуществляется с помощью вибропогружателей разной мощности (производители — Movax, PVE, Müller), которые крепятся на кран и соответственно типу шпунта имеют различные захваты. При таком методе погружение шпунта происходит за счет высокочастотных колебаний, которые разуплотняют почву, проталкивая шпунт. Для статического погружения шпунта используются мобильные установки статического вдавливания (флагманом на рынке являются машины японского концерна Giken). Благодаря встроенному гидравлическому узлу шпунт с силой перемещается вглубь почвы по направляющим рамам. Виброударный способ погружения шпунта осуществляется с помощью вибромолотов.
«Наиболее экономически выгодные и быстрые способы погружения шпунта — это вибропогружение и забивка. Но следует помнить, что эти способы невозможно применять при реализации проекта в плотной городской застройке, так как идет сильное воздействие на фундаменты соседних зданий и сооружений», — подчеркивает Максим Зайцев.
Успехи и проблемы
По словам Юрия Ануфриева, в последние годы спрос на выполнение шпунтовых ограждений неуклонно растет. Это связано и с тенденцией увеличения этажности зданий, что требует более основательной подготовки на этапе нулевого цикла строительства. Активно развивается процесс редевелопмента, что увеличивает объемы работ в условиях уже существующей сложившейся застройки. Также растет спрос на укрепление береговых линий шпунтовым ограждением, т. к. это является более надежным и долговечным методом по сравнению с другими. Важным стимулом распространения технологии стало и развитие портовых мощностей России на Балтике.
При этом эксперты отмечают существование ряда проблемных факторов. Главный из них в последнее время — значительный рост цены шпунта. «Если шпунтовое ограждение выполняется из металла (шпунт Ларсена, труба, двутавр и др.), то стоимость очень зависит от стабильности рынка металлоконструкций, который с декабря 2020 года из-за ажиотажного спроса на металлопрокат на международном рынке вывел цены на многолетние максимумы. И коррекции в ближайшее время не предвидится», — отмечает Юрий Ануфриев.
С ним согласен Максим Зайцев. «С начала декабря 2020 года металл подорожал в среднем на 30%, что напрямую сказывается и на цене шпунта. При выполнении работ точная стоимость обычно берется за тонну и зависит от характеристик шпунта. Например, цена шпунта Ларсена 5УМ, бывшего в употреблении, составляет 60–70 тыс. рублей за тонну, а такая же марка нового шпунта стоит от 80 тыс. рублей за тонну», — говорит он.
Кроме того, в отличие от иностранных производителей, в России крайне узок ассортиментный ряд шпунта. «Очевидно, что в зависимости от конкретной ситуации и решаемых задач нужны различные характеристики шпунтового ограждения и, соответственно, может быть использован разный шпунт. В результате ограниченности ассортимента российской продукции везде используется Ларсен 5. При этом запас прочности может вдвое превышать необходимый. Между тем при расширении ассортимента можно было бы много экономить как на самом металле, так и на стоимости работ, которая рассчитывается исходя из веса погруженного шпунта», — заключает эксперт.
Мнение:
Как строители могут использовать BIM-модель на практике
Применение трехмерной модели, которая имеет многослойную и многоуровневую информационную наполненность, позволяющую видеть, контролировать и управлять объектом в комплексе, стало настоящим прорывом для строительства. Прежде всего в вопросах оптимизации процессов — экономии финансовых затрат и времени.
BIM-технология — самая востребованная и применяемая на российском рынке по сравнению с другими технологиями, наряду с IoT, VR, которые требуют особенных ресурсов. Несмотря на то, что зрелость BIM-технологии в России пока что невысокая — это 3D- и 4D-уровни (больше на уровне проектирования), — тем не менее эффективность ее оценена на правительственном уровне. С 2020 года в российском законодательстве есть официальное место BIM в строительстве: утверждены правила формирования и ведения информационной модели, запланированы обязательные стандарты для строительных объектов. С 2021 года начнутся этапы внедрения BIM. С 2023 года все бюджетные объекты, чья смета превышает 500 млн рублей, в законодательном порядке должны использовать BIM.
Планируется, что с 2024 года начнется внедрение BIM на всех объектах капитального строительства в стране. Поэтому важно к этому времени успеть освоить эту технологию и активно использовать, чтобы получить максимум преимуществ для бизнеса.
Преимущества BIM в проекте:
- на 50–80% позволит экономить время на документации и проектировании в сравнении с 2D САПР;
- предвосхищение и сокращение ошибок на ранних этапах;
- оптимизация рабочих процессов;
- возможность контролировать объект на всех стадиях жизненного цикла, в том числе в эксплуатации и обслуживании.
Использование BIM-моделей в приложении PlanRadar на стройплощадке
Мобильное решение для проектов строительства и недвижимости PlanRadar совсем недавно вышло на российский рынок, но такие крупные компании-девелоперы, как Wainbridge, ФСК и Pridex, уже успешно внедрили его в свои процессы.
На европейском рынке PlanRadar работает с 2013 года, за семь лет завоевав доверие 10 000 клиентов в 46 странах мира. Более 25 000 проектов используют PlanRadar еженедельно. Клиентами PlanRadar в мире являются такие компании, как: STRABAG, Bouygues Energies & Services, CBRE, VINCI Facilities, Allianz и др. В России — крупные девелоперы Wainbridge, ФСК, Pridex.
В чем особенность программного обеспечения PlanRadar:
- интуитивно понятный функционал без надобности «внедрения»;
- бесплатно для неограниченного числа субподрядчиков;
- единый источник самой актуальной информации для всех участников проекта;
- загрузка чертежей в разных цифровых форматах и 3D-моделей;
- поддержка форматов для BIM-моделей, спроектированных в других программах (Revit, Archicad, Renga и других);
- работает на любом мобильном устройстве;
- широчайший набор инструментов под разные задачи;
- отслеживание процессов и статуса в реальном режиме;
- удобная и мгновенная коммуникация со всеми участниками проекта;
- после установки сразу же настраиваете проект менее чем за десять минут;
- применять можно на любом этапе жизненного цикла объекта недвижимости и для любой строительной организации;
- автономность: можно создавать задачи без подключения к интернету, потом, при появлении сети, — синхронизируется.
Протестируйте PlanRadar бесплатно на протяжении 30 дней. Наведите камеру смартфона на QR-код, чтобы скачать приложение:
По словам Виталия Березки, регионального управляющего компании PlanRadar в России и странах СНГ, «применяя цифровое решение PlanRadar, можно сэкономить до семи рабочих часов в неделю».
Обо всех возможностях и выгодах, которые открываются в управлении строительством и ведении цифровой документации в проектах недвижимости с применением PlanRadar, Виталий детально расскажет 13 апреля на «BIM-форуме 2021».
Это СШК (Сварной шпунт корытный), который представляет на рынке ООО «ТД МИР». Он изготавливается из 345-й стали, благодаря чему существенно легче, чем, например, известный на рынке горячекатаный шпунт Ларсена, который производится из 235-й или 255-й стали. Это позволяет существенно экономить практически на всех этапах производства шпунтового ограждения – начиная от затрат на закупку, транспортировку и заканчивая оплатой погружения, которая обычно исчисляется за тонну вдавленного шпунта. Немаловажно и то, что СШК выпускаются в широком ассортименте – порядка 90 профилей, шириной от 400 до 2000 мм. Это, в свою очередь позволяет существенно ускорить производство работ. Длина может свободно варьироваться от 4 до 28 м и более – в зависимости от надобности на конкретном объекте.