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.
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.