Как делают фундамент для многоэтажного дома?

Фундаменты высотных зданий

Высотные здания строятся уже почти сто лет, однако в мире до сих пор нет их единой чёткой классификации. Если в Нью-Йорке, Токио или Шанхае небоскрёбы возводятся по чисто экономическим причинам (слишком дорогая земля), то в Европе, России или Арабских Эмиратах причины немного другие — тут на первый план выходят личные амбиции или вопрос политического престижа. Можно провести аналогию со знаменитыми сталинскими высотками, самая известная из которых — главное здание МГУ с высотой шпиля 239 метров — почти полвека была самым высоким зданием Европы и попала в книгу рекордов Гиннеса.

Так или иначе, по прогнозам, несколько десятилетий спустя проблема нехватки городского пространства затронет все крупнейшие мегаполисы. Нет ничего удивительного в том, что в центре российской столицы активно застраивается район Москва-Сити, в котором на сегодня возведено уже 20 зданий, чья высота превышает 200 метров. Здания, которые по российской классификации относятся к первой категории ответственности (выше 100 метров) уже есть в Екатеринбурге, Ханты-Мансийске, Новосибирске, Грозном. А в Санкт-Петербурге, невзирая на крайне сложный характер грунтов, возводится грандиозный Охта-центр с расчётной высотой 463 метра. Это здание после окончания строительства сразу на 135 метров превзойдёт московский «Меркурий Сити Тауэр» — самое высокое на сегодня многофункциональное здание в Европе.

Строительство высотных зданий сопряжено со множеством проблем. Но если безопасность надземной части зданий связана с качеством материалов и человеческим фактором, то подземная их часть подвергается гораздо большему числу рисков. Просчитать и предвидеть их все не способен самый мощный терабайтовый компьютер. Поэтому проектирование фундаментов высотных зданий является, пожалуй, самым сложным и ответственным моментом в процессе строительства. От успешного проведения начального этапа работ зависит вся дальнейшая судьба небоскрёба и зданий, расположенных по соседству.

Как выбирают тип фундамента высотного здания

Какие нюансы нужно учитывать при проектировании фундамента высотного здания? Прежде всего, конечно, его высоту и конструктивные особенности. Дом может быть одиночной башней или целой группой зданий разной этажности, объединённых общим стилобатом. Ещё римский архитектор Витрувий две тысячи лет назад заповедовал придерживаться пирамидальной формы высоких зданий.

Естественно, чем выше здание, тем сильнее оно давит на основание фундамента. Общая вертикальная нагрузка может достигать астрономических значений.

Важность геологических изысканий

Такое давление способен выдержать далеко не всякий грунт. Инженерно-геологические изыскания — одно из важнейших подготовительных действий при подготовке проекта строительства высотных зданий. Участок под застройку подвергается ультразвуковому сканированию, в земле пробуриваются скважины глубиной до 100 метров. На разных отметках забираются пробы грунта для определения их состава. Общее правило — чем плотнее и твёрже грунт, тем лучше. Идеальный вариант — устройство фундамента высотного здания в скальном грунте. Плотная порода будет помогать элементам фундамента справляться с вертикальными и горизонтальными нагрузками.

В целом строительство высотных зданий возможно на разных грунтах, от пластичных глинистых до скальных. Однако для каждого вида грунтовых условий необходимо подобрать свой тип фундамента.

Величина вертикальной нагрузки на основание и характеристики грунта — два основных фактора, влияющие на выбор типа фундамента высотного здания. Однако тщательному учёту подвергаются и другие факторы:

• наличие сейсмической активности или напряжений пород природного и техногенного происхождения в регионе строительства;
• присутствие источников грунтовых вод, подземных рек, плывунов, карстовых пустот и других подземных аномалий;
• расположение крупных объектов капитального строительства по соседству;
• проходящие в непосредственной близости транспортные коммуникации, тоннели метро, газо- и водопроводы и другие объекты, которые могут либо повлиять на целостность фундамента, либо пострадать в результате неизбежной усадки грунта;
• климатические факторы — прежде всего сезонные перепады температур, частота гроз и скорость ветра. Его сильные порывы на высоте 300–400 метров, равно как и термическое расширение материалов, а также удары молний могут вызвать весьма ощутимые разовые нагрузки на всю конструкцию здания, в том числе на фундамент.

Типы фундаментов

Проведя всесторонний компьютерный анализ данных инженерных и геологических изысканий, авторы проекта могут выбирать тип фундамента высотного здания. Вот его основные типы:

• Фундамент на естественном основании.
• Свайно-плитный фундамент (СПФ).
• Свайные фундаменты глубокого заложения.

Последний тип фундаментов может устраиваться с выемкой грунта и без неё. В первом случае применяются забивные или вдавливаемые сваи. Во втором — буровые сваи, опускные колодцы-кессоны и полые сваи из стальных труб.

Плитные фундаменты

Фундамент на естественном основании (без забивки свай) подходит для строительства сравнительно невысоких зданий (до 75 м), относящихся ко второй категории ответственности. Как правило, фундамент представлен монолитной железобетонной плитой толщиной от 1 до 2,5 метра. В отдельных случаях, когда отсутствуют или маловероятны риски смещения грунта, возможно применение традиционных ленточных и столбчатых фундаментов. Однако плитный фундамент всё равно считается более предпочтительным. Его применяют и при возведении зданий первой категории ответственности (высотой до 100–120 метров). В местах максимальных нагрузок плита снабжается рёбрами жёсткости. Как правило, это области расположения колонн и пилонов.

Данный вид фундамента применён в сталинских высотках. Там горизонтальная основная плита имеет коробчатое вертикальное усиление по периметру. Такая конструкция за шесть десятков лет вполне доказала свою надёжность, учитывая, что высота семи московских небоскрёбов эпохи СССР превышает 200 метров.

Свайные фундаменты

Современные проектировщики склоняются, однако, к более универсальным свайным или комбинированным конструкциям, предоставляющим возможность строить высотные здания на разных типах грунтов.

При строительстве зданий высотой до 200 метров применяются забивные и задавливаемые сваи сечением 300 x 300 и 350 x 350 мм.

При большей высоте зданий обычно под будущим зданием выкапывается котлован, глубина которого зависит от количества помещений, расположенных по проекту под землёй. В этом случае стены котлована подвергаются дополнительному усилению железобетоном, которое защищает фундамент от горизонтальных нагрузок. Фундаменты глубокого заложения предусматривают применение бетонных и стальных свай диаметром до 2 метров и длиной до 83 метров. Именно такие сваи были применены при строительстве Охта-центра на болотистых грунтах Васильевского острова.

При проходке сверхплотных и скальных грунтов применяются опускные колодцы, которые при достижении необходимой глубины заливаются бетоном, становясь обсадной трубой. Именно такую технологию применяют при строительстве сверхвысоких зданий в ОАЭ и Саудовской Аравии, где под относительно неглубоким слоем песка таятся труднопроходимые скальные породы.

Если в зоне строительства присутствуют подземные воды, используются колодцы-кессоны. Вода выдавливается из них при помощи сжатого воздуха.

Комбинированные фундаменты

Комбинированные свайно-плитные фундаменты являются наиболее сложными в плане монтажа, однако позволяют обеспечить устойчивость высотного здания в условиях разнородных грунтов. Примером может опять-таки служить здание Охта-центра в Северной столице.

Суть технологии состоит в том, что оголовки свай привариваются на дне котлована к балкам бетонного ростверка. В Санкт-Петербурге он двуслойный. Нижняя плита, соединённая со сваями, служит опорой для верхней плиты, служащей непосредственной опорой задания. В результате уменьшается давящий и изгибающий момент в отношений оголовков свай. Кстати, такая же схема применена при устройстве фундаментов ряда высоток Москва-Сити.

Теория и практика

Из-за недостатка практического опыта устройства СПФ высотных зданий данная область пока не отражена в ГОСТах и СНиПах. Строители-практики выработали следующие правила:

• несколько свай большой длины всегда лучше большого количества свай коротких. Чем дальше от края фундамента, тем короче должна быть свая;
• максимальные нагрузки на сваи идут по углам и вообще по периметру здания;
• грунт под плитой должен быть переуплотнён — для этого при разработке котлована производится недобор одного–двух метров грунта, а при устройстве свай делается предварительная скважина на 10 % уже диаметра сваи. Когда свая и плита встают на место, грунт принудительно уплотняется.

Учитывая уникальность высотных зданий первой категории ответственности и несовершенство существующей нормативной базы, при строительстве высотных зданий рекомендуется вести постоянный мониторинг состояния грунтов, свай, ростверка и ограждающих бетонных конструкций.

На что следует обратить внимание при устройстве фундамента

Не следует забывать, что существуют первичная и вторичная усадка грунта. Причём после того, как на фундамент начнёт давить вся тяжесть двухсотметровой высотки, деформация грунта может принять критические значения.

При устройстве свайных и комбинированных фундаментов следует обязательно определять области максимальной вертикальной нагрузки. Это места соприкосновения с фундаментом несущих стен, колонн и пилонов. Если в здании присутствует стилобат, места максимальных нагрузок следует выявлять особенно тщательно.

Поиск новых путей

Помимо классических, прошедших проверку временем фундаментов с вертикальными сваями, появились смелые проекты, предусматривающие диагональное расположение свай. Так, изобретатель Амир Сафин запатентовал проект, в котором свайный фундамент представляет собой горизонтальный ростверк, от которого под разными углами вниз отходят залитые бетоном полые металлические сваи, образующие под землёй гиперболоид вращения (нечто вроде песочных часов). Насколько жизнеспособна такая технология, должно показать время.

На сегодня в мире наиболее распространена технология устройства свайного или свайно-плитного фундамента глубокого заложения с выемкой грунта и монтажом заграждения по периметру («стена в грунте»). Она обеспечивает максимальную устойчивость конструкции и надёжную гидроизоляцию цоколя и подземных помещений и фундамента в целом.

Выбор типа фундамента — один из самых главных пунктов в создании рабочего проекта, если вы заказываете проектирование дома. Инженеры компании ООО «Оклэнд» имеет большой опыт в гражданском и промышленном строительстве. С нами вы можете быть уверены, что ваш дом вашей мечты простоит десятилетия.

Устройство монолитного фундамента для дома

Для возведения любого строительного объекта требуется основание. Монолитный фундамент из бетона, армированный металлическим прутком, обладает необходимой прочностью. При самостоятельном строительстве жилья важно правильно выбрать тип фундамента, определить его толщину, предусмотреть все технологические этапы возведения. Прочное основание – гарантия прочного дома, который простоит много лет, не растрескается и не просядет в землю.

Виды монолитных фундаментов

Существуют различные типы монолитов, их классифицируют по конструкции:

• Ленточный формируется только под несущими стенами. Достоинства таких оснований – возможность обустройства подвала, погреба, цокольного помещения. Для возведения расходы минимальные. Ленточные фундаменты неустойчиво ведут себя на подвижных, пучинистых грунтах, велик риск деформации бетона, разрушения зданий при сезонных подвижках почвы.
• Плитный представляет собой сплошной монолит по всей площади нижнего этажа. Это непотопляемый плавающий фундамент, который устойчив на рыхлых почвах и подвижных пластах. Не подходит только для сильно заболоченных участков. Для возведения монолитного основания требуются большие денежные затраты, но зато строение будет базироваться на прочной опоре, плита способна нивелировать неустойчивый грунт.
• Свайно-ростверковый тип формируется на винтовых сваях или бетонных столбах, установленных ниже уровня промерзания. Опоры принимают на себя избыточную нагрузку, спасают бетон от разрушения.

По степени углубления в землю:

• Заглубленный делают для домов с подвалами, цокольным этажом, многоэтажных каменных строений. Когда бетон опирается на плотный, не промерзающий зимой слой почвы, получается устойчивая строительная конструкция.
• Мелкозаглубленный выбирают для легких одноэтажных или полутораэтажных сооружений из бруса, пенобетона. Такой фундамент не рассчитан на большую нагрузку, для него не требуются большие денежные расходы.

В геологических условиях умеренных широт чаще выбирают плитный тип фундаментов, возводят их самостоятельно или с привлечением строительных организаций.

Достоинства и недостатки

Монолитный железобетонный фундамент зданий отличается высокой прочностью, надежностью, долговечностью. Выдерживает большую статическую и динамическую нагрузку, не реагирует на перепады температуры.

Бетонное основание хорошо работает на сжатие, рекомендуется для участков с нестабильной почвой, склонной к пучению. Ограничений по установке монолита практически нет.

Главные недостатки – большой расход строительных материалов, огромные трудозатраты.

Устройство монолитного фундамента

Плитное основание как любое другое возводится по определенной технологии. Железобетонная основа формируется под всю площадь дома, образуя большую плиту.

Выделяют пять значимых этапов, которые необходимо учитывать при самостоятельном строительстве капитальных домов, хозяйственных построек на плавающем незаглубленном или заглубленном фундаменте.

1. Земляные работы включают разметку, подготовку котлована, уплотнение грунта, укладку слоя песка. Этап не сложный, но трудоемкий.
2. Установка опалубки предусматривает создание несъемных и съемных конструкций. Для опалубки используется древесина или металлические щиты, которые можно взять в аренду.
3. Изготовление армирующего каркаса. Объем арматуры рассчитывается на стадии проекта, металл обеспечивает необходимую прочность, усиливает бетон. Важно правильно собирать армирующий каркас.
4. При бетонировании внимание уделяют рецептуре смеси, плотности, структуре наполнителя. Лучше использовать готовый раствор. Заливать фундамент нужно за один раз, чтобы не было стыков. Для уплотнения используют вибратор, удаляют лишний воздух из смеси.
5. Гидроизоляция необходима для защиты монолитной плиты от погодных факторов, бетон способен впитывать влагу, влажный при замораживании трескается.

Соблюдая все операции, можно соорудить надежную фундаментную плиту.

Расчет

Для примера лучше рассматривать монолитную плиту, в условиях умеренных широт, средней полосы России при строительстве жилых домов чаще выбирают такой фундамент. Показатель прочности возводимого здания всецело зависит от толщины монолита. Слишком тонкое монолитное основание не обладает необходимой несущей способностью, возведение слишком толстого фундамента приведет к необоснованному увеличению расходов.

В расчетах необходимых стройматериалов учитывают особенности строений, определяют возможную нагрузку на монолитный железобетон. Он подвергается давлению сверху и снизу в период сезонных подвижек почвы.

Фундамент под дом зависит от характеристики грунтов, их способности противостоять оказываемой нагрузке. Глинистая почва без деформации выдерживает давление до 300 кПа, щебень крупной фракции – до 600. При небольшом сопротивлении возможна сильная усадка. Если легкий объект будет возведен на плотных почвах, возможно сезонное вспучивание, тонкий слой бетона деформируется. Рекомендуемая толщина монолитного основания под различными видами построек для устойчивых грунтов и склонных к пучению (см):

• объекты хозяйственного назначения (гаражи, бани, летние кухни, сараи, дровенники) – 15/20;
• 1,5, 2-этажные дома из газобетонных блоков, бруса, кругляка – 25/30;
• кирпичные и монолитные строения до двух этажей с цоколем – 30/35.

Значения оптимального давления зданий и сооружений в зависимости от используемых стройматериалов для разных видов грунта являются постоянными, их можно найти в СНиПе.

Порядок расчетов монолитной основы следующий:

1. После анализа грунта по справочным данным определяется оптимальное удельное давление на фундамент.

2. Рассчитывается масса постройки с учетом:

• несущих стен и перегородок;
• перекрытий;
• стропильной системы;
• кровли с возможной снеговой нагрузкой;
• утепления;
• финишной отделки;
• мебели.

Полученная сумма делится на площадь сооружения. Результат сравнивается с нормативным значением удельной нагрузки на грунт. Полученная разница умножается на формат закладываемого фундамента, определяется масса монолитного фундамента. Расхождение с рекомендуемой не должно превышать 20% в сторону уменьшения или увеличения.

3. Расчет объема бетонной смеси получают путем деления массы на плотность бетона. Зная объем и площадь фундамента, легко определить высоту монолита.

4. Под фундамент монолит необходима песчаная подушка, толщина которой колеблется от 15 до 60 см. Объем песка зависит от глубины промерзания почвы, уровня залегания грунтовых вод. При промерзании земли до метра на пучинистых почвах делают максимальный слой. На сухих участках с каменистым грунтом достаточно 30 см. Необходимо предусмотреть от 5 до 10 см на уплотнение, по технологии песок смачивается и трамбуется. Для сложных грунтов делается запас 5 см. Зная площадь монолитного основания, толщину слоя, требуемый объем песка высчитать просто.

5. Расчет количества арматуры производится по общим правилам. Процент армирования зависит от марки используемого цемента. По СНиПам для М300 составляет 0,15%, для М200 – 0,3%. Арматура придает монолитному основанию необходимую жесткость, увеличивает запас прочности. Арматурную сетку на фундаменте 15 см укладывают в два слоя. Бетон снизу и сверху должен заливать арматуру на 5 см. Армосетку располагают по следующим правилам:

• на расстоянии 5см от краев;
• соблюдая интервал между слоями не менее 7 см;
• минимальное сечение арматурных прутков – 12 мм, максимальное – 20;
• марка арматуры выбирается не ниже В30;
• сетка выкладывается с шагом до 200 мм.

При самостоятельной вязке армирующего каркаса высчитывают необходимое количество стержней. Для этого ширину или длину плиты делят на размер шага и добавляют 1 прут.

Монтаж монолитного фундамента: пошаговая инструкция

Технология строительства любого фундамента предусматривает подготовительный этап:

• проводятся изыскательские работы, разрабатывается проект;
• для строительства монолитного фундамента необходимо подготовить участок.

Когда определен характер грунта, установлены уровни промерзания и залегания грунтовых вод, можно приступать к расчистке участка. Необходимо подготовить проезд для спецтехники, при создании монолитного фундамента своими руками подготовку котлована лучше механизировать.

Разметка

Периметр будущего фундамента намечают с помощью колышков и шнурки (веревку выбирают эластичную, не впитывающую воду). Контур намечают по углам. Перпендикулярность проверяется строительным угольником.

Обустройство котлована

Перед рытьем котлована полностью удаляется плодородный слой, в грунте не должно быть растительных остатков. Глубина выемки грунта определяется с учетом толщины песчаной подушки и монолитного слоя бетона, он должен быть выше уровня земли не менее 10 см. Фундамент для частного дома с цокольным этажом делается ниже уровня земли, глубина котлована соответствует проектной.

Дно и стенки уплотняют, выравнивают по уровню, затем устилают геотекстилем. Листы укладывают внахлест, чтобы обеспечить изоляцию песчаной подушки от почвы. Стыки рекомендуют проклеивать влагостойкой лентой, чтобы материал не расползался под весом песчано-гравийной смеси.

Формирование песчаной подушки

Песок или песчано-гравийная смесь засыпается в несколько этапов, каждый слой заполняет весь котлован, увлажняется, трамбуется для уменьшения количества пустот. Чтобы бетон не намокал, поверх песка укладывают слой полимера. Влагостойкая мембрана снижает риск растрескивания, бетонный монолит сохранит прочность. Мембранная пленка укладывается внахлест так, чтобы по порам вода уходила наружу. Мембраной укрывают с нахлестом на конструкцию опалубки.

Дренаж

Прежде, чем залить монолитный фундамент, стоит подумать об отведении дождевых и талых стоков. Параллельно с обустройством песчаной подушки делается дренажная система. С отступом от периметра по всей длине роется траншея глубиной до 80 см, делается песчаная или гравийная подушка высотой 10–20 см в зависимости от влажности почвы на участке, укладывается геотекстиль, затем перфорированные трубы. Необходимо предусмотреть наклон для стока воды. Дренажный канал монтируют в единую систему, предусматривают ливневку или открытый слив стоков. Сверху на трубу укладывают щебень, затем слой дерновой земли.

Возведение опалубки

Для заливки бетона необходима опалубка. Конструкцию делают из необрезных досок или фанеры (если планируется съемная опалубка). Конструкцию усиливают с внешней стороны раскосами, чтобы дерево выдержало натиск бетона.

Формирование железобетона

Бетонный слой необходимо армировать. Сначала делают цементную стяжку, затем приступают к гидроизоляции и утеплению основания со всех сторон. При утеплении листы пенополистрола укладываются в два слоя со смещением на стыках. Следующая операция – создание армирующего каркаса. Капитальный фундамент для дома усиливают готовой сварной сеткой или прутьями, связывая их вязальной проволокой. Когда каркас готов, приступают к прокладке коммуникаций. После этого производится заливка бетона.

Полезные советы

Когда грунтовые воды залегают высоко, на дне котлована предусматривают укладку слоя глины до 10 см.

Для усиления грунта до 50% песка заменяют щебнем крупной и средней фракции. Лучше выбирать кубические и округлые камни, не используя слоистые сыпучие материалы.

Важно правильно производить забор почвы, скважины делаются в разных местах участка. Уровень залегания вод определяют по соседским колодцам или заполнению скважин, сделанных для забора грунта.

Пучинистая почва поднимается и опускается в течение года до нескольких сантиметров, если монолитное основание будет слабым, по дому пойдут трещины. Лучше предусмотреть 20% запас прочности.

Фундамент МКД

От устойчивости, прочности и надежности фундамента в многоквартирном доме зависит долговечность постройки. Несущая конструкция принимает нагрузку дома и равномерно ее распределяет

1. Виды фундаментов
2. Ленточный
3. Свайный
4. Железобетонный
5. Ремонт фундамента
6. Гидроизоляция фундамента
7. Заключение

Виды фундаментов

При постройке зданий применяют следующие виды фундаментов по типу конструкции:

• свайные;
• ленточные;
• стаканные;
• свайно-ростверковые;
• плитные;
• столбчатые.

Основа здания бывает сборной, монолитной и сборно-монолитной. Выбор фундамента зависит от условий участка: особенностей ландшафта, уровня грунтовых вод, вида и состояния почвы.

По материалу изготовления фундаменты подразделяются на каменные, железобетонные, ячеистобетонные.

В возведении многоквартирного дома используются ленточные, свайные и железобетонные фундаменты. Другие виды мало распространены при постройке жилых многоэтажек.

Ленточный

Выглядит как лента, проходящая под несущими стенами – по периметру дома и под внутренними простенками или массивными деталями типа колонн.

Материалы изготовления – бут, бетон (или оба одновременно), железобетон, кирпич. Основа бывает монолитной или сборной. Чтобы быстро возвести дом, используют готовые блоки, не дожидаясь, пока материал наберется прочности. У данного способа есть недостатки: влага проникает в участки блочных стыков, которые могут не выдержать напряжения, и тогда фундамент разорвется.

Монолитный возводят с опалубкой. Фундаменты из бута укладывают на раствор из бетона с армированной сеткой. Ширина основы из рваного бута – 0,6 метра, из бутовой плиты – 0,5 метра.

Чаще используют бетонный и железобетонный монолит 35-50 сантиметров ширины (на 20 процентов шире стены).

На ленточном фундаменте возводят многоэтажные кирпичные или силикатные дома, железобетонные здания, каменные, блочные и газобетонные строения. Ленточная основа выдерживает тяжесть двух- и трехэтажных построек. Можно без риска обустраивать подвальное помещение или цокольный этаж. Работы выполняются быстро и без сложности. Дорогостоящими будут только материалы – цемент, щебень, песок, арматура.

По глубине заложения ленточные фундаменты делятся на:

• заглубленные (кирпичные, бетонные строения).;
• мелкозаглубленные (одноэтажные дома из кирпича или дерева).

Свайный

Экономичный, надежный и популярный в многоэтажном строительстве тип фундамента. Водянистая почва, заболоченная местность – предпосылки выбора данного вида. Сваи забивают на такую глубину, чтобы внизу ощущался устойчивый грунт. Как вариант, под сваи дополнительно ставят железобетонные «подушки».

Сваи бывают двух видов:

• забивные;
• набивные.

В первом случае сваи забивают в почву, во втором – в скважину закладывают арматуру и заливают бетон.

Железобетонный

Целесообразно использовать ЖБ-конструкции при сухом и стойком грунте. В монолитном фундаменте МКД (многоквартирный дом)главный материал – заливной железобетон, выдерживающий нагрузки и грунтовые колебания. Роют котлован, ставят крепкую арматуру (соотношение железа и бетона 2:3), засыпают слой песка и непрерывно при помощи насоса загружают бетон. Начинают с углов, разветвлений и краев, заканчивают внутренними деталями стен. Производят виброуплотнение залитой смеси, армирование стыков несущих стен. Составные конструкции укладывают с помощью строительной техники. Их преимущество – в простоте и скорости постройки здания.

Ремонт фундамента

Ремонт фундамента МКД планируют после тщательного обследования с использованием специализированных инструментов и неразрушающих технологий. В техническом заключении отмечают состояние прочности, морозоустойчивости и степень противостояния внешним воздействиям. Потрескавшиеся несущие стены, перегородки и перекосившиеся элементы конструкций – основания для проведения ремонтных работ.

В зависимости от степени изношенности фундамент полностью обновляют, углубляют или расширяют.

Гидроизоляция фундамента

Для сохранения сухости и тепла фундамент защищают от грунтовых вод и осадков – производят гидроизоляцию. Это предотвращает деформацию стен ниже уровня грунта и препятствует набуханию материала от влаги. Попав внутрь конструкции, вода разрушает и арматуру, что приводит к трещинам в стенах и смещению строения. В результате страдает внутренняя отделка дома, появляются плесень и сырость в квартирах.

Традиционные способы гидроизоляции фундамента:

• обмазочная;
• рулонная;
• штукатурная.

В зависимости от выполняемых задач гидроизоляция классифицируется на:

• вертикальная;
• горизонтальная.

Заключение

В основе строения лежит фундамент, определяющий прочность и надежность здания. Грамотное и рациональное его возведение гарантирует дому долговечность, а его жильцам – безопасность и комфорт проживания.

Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 23.02.2018 2018-02-23

Статья просмотрена: 3830 раз

Библиографическое описание:

Верстов, В. В. Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий / В. В. Верстов, А. Н. Гайдо, А. С. Чаков. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 8 (194). — С. 7-10. — URL: https://moluch.ru/archive/194/48472/ (дата обращения: 20.11.2021).

Статья посвящена тенденциям в области строительства фундаментов многоэтажных зданий, их области применения, а также основным технологическим процессам устройства различных типов фундаментов в условиях современного строительного производства.

Ключевые слова: фундамент, грунт, свая, плита, ростверк.

Основными тенденциями современного строительства общественных и жилых зданий в крупных населённых пунктах является увеличение надземной и подземной частей здания.

Такие тенденции требуют сооружения фундаментов повышенной жёсткости, которые будут способны выдержать нагрузки от конструкций сооружения и передать их в прочные слои грунтового массива.

Применительно к сложным инженерно-геологическим условиям (различные литологические слои, горизонты грунтовых вод не выдержаны по мощности и простиранию и другое) необходим тщательный выбор технологических решений по сооружению оградительных стенок, которые должны обладать требуемыми характеристиками устойчивости и водонепроницаемости.

Выбор конструкции фундамента один из важнейших факторов, обеспечивающих эксплуатационную надёжность и долговечность возводимых сооружений. Такая важность обуславливается влиянием работы фундаментов на состояние надфундаментных конструкций, а также сложностью, трудоёмкость и дороговизной работ по ремонту или замене фундаментов, имеющих проектные или производственные дефекты.

Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий

Рис. 1. Обзор типов фундаментов многоэтажных зданий

В качестве фундаментов многоэтажных зданий на естественном основании во всём мире преимущественно используется сплошная монолитная железобетонная плита. При должном технико-экономическом обосновании могут также использоваться ленточные фундаменты или столбчатые фундаменты.

Применение монолитной железобетонной плиты в строительной практике, как правило, осуществляется при давлении на фундамент до 0,6 Мпа и малосжимаемых грунтах основания (таких как не рыхлые и не пылеватые пески, скальные породы или глинистые грунты в переуплотнённом состоянии.

Рис. 2. Различные конструкции монолитной сплошной плиты из железобетона

Толщина фундаментной плиты в зависимости от величины приложения нагрузки, а также инженерно-геологических условий может составлять от 1,0–2,5 м. и более (рис. 2, а). Для того чтобы уменьшить высоту фундаментной плиты в местах действия изгибающих моментов, максимальных поперечных, а также продольных сил, могут применяться рёбра жёсткости (рис. 2, б) или дополнительное усиление в зонах расположения колонн (рис.2, в).

Кроме того, монолитный железобетонной плитный фундамент может иметь коробчатую конструкцию (рис. 2, г). Такая конструкция предполагает устройство консолей (расширение фундамента за периметр сооружения), что расширяет область применения данного типа фундамента.

Фундаменты глубокого заложения могут изготавливаться как с помощью выемки грунта, так и без. Набивные и забивные сваи изготавливают устраивают без выемки грунта. Забивные и задавливаемые сваи обычно имеют сечение 300х300 и 350х350, что накладывает ограничения на максимальное давление по стволу сваи (максимальное давление до 1 Мпа). Если такой несущей способности недостаточно, то в таком случае необходимо применять фундаменты с выемкой грунта — свай из стальных труб или буронабивных, свай-баррет, кессонов.

Буронабивные сваи среди фундаментов глубокого заложения получили наибольшее распространение. Они могут устраиваться диаметром до 2 м. практически в любых грунтовых условиях.

Рис. 3. Устройство буронабивных свай

Кессоны (опускные колодцы) целесообразно применять в тех случаях, когда требуется передать большие нагрузки на большую глубину, грунт плохо поддаётся проходке при бурении, а также необходима высокая скорость выполнения строительно-монтажных работ.

Рис. 4. Последовательность устройства опускного колодца

Свайно-плитный фундамент обеспечивает совместную работы как плиты, так и свай. Он эффективен в тех случаях, когда грунт под подошвой фундамента может включиться в работу и воспринять часть нагрузки. Также такой тип фундамента применяется для снижения влияния новых сооружений на старые (в условиях плотной застройки), для уменьшения крена здания, а также в сооружения с несимметричными несущими конструкциями, которые неравномерно передают нагрузку на фундамент. Свайно-плитная конструкция фундамента является наиболее эффективной при строительстве сооружений, передающих большие нагрузки на основание, таких как многофункциональные комплексы, торговые центры и многоэтажные здания.

Рис. 5. Виды свайно-плитных фундаментов

1. Производство шпунтовых и свайных работ/В. В. Верстов, А. Н. Гайдо, Я. В. Иванов; СПбГАСУ. — Спб., 2011. — 292 с.
2. Технология устройства свайных фундаментов: учебное пособие/ В. В. Верстов, А. Н. Гайдо; СПбГАСУ — СПб., 2010. 180 с.
3. Технологии устройства ограждений котлованов в условиях городской застройки и акваторий / А. Н. Гайдо, В. В. Верстов, Я. В. Иванов. — СПб.: СПбГАСУ, 2014. — 368 с.

ФУНДАМЕНТЫ МНОГОЭТАЖНЫХ ЗДАНИЙ

В многоэтажных зданиях резко возрастают нагрузки на фундамен­ты и соответственно на грунт осно­вания. Поэтому кроме рассмотрен­ных в разделе «Малоэтажные здания» ленточных и столбчатых фундаментов в многоэтажных зданиях применяют фундаменты сплошные и свайные (глубокого заложения) .

Сплошные фундаменты (рис.1).

При строительстве многоэтажных каркасных зданий на слабых грун­тах во избежание неравномерной осадки отдельных столбчатых фун­даментов устраивают перекрестные ленточные фундаменты. Они представляют собой систему неразрезных, монолитных железобетонных, взаимно перпендикулярных балок. Если подошва этих лент достигает значительной ширины, их объединяют в сплошную ребристую или безбалочную плиту. В многоэтажных зданиях с несущими стенами при высоте 12 этажей и более подошвы ленточных фундаментов тоже соеди­няются и превращаются в сплош­ную плиту. При сплошной плите значительно увеличивается площадь подошвы фундамента и соответст­венно уменьшается удельное давле­ние на грунт. С такими фундамен­тами здания могут надежно стоять на слабых грунтах.

Так, при строительстве здания ЦУМа в Москве для основания здания были использованы грунты, сильно разжиженные водами р. Неглинки. Здание как бы «плавает» в таком грунте, покоясь на сплошной гигантской железобегонной плите, выполненной в виде чаши.

Рис. 1. Сплошные фундаменты:

а — из перекрестных железобетонных лент; б — сплошная ребристая плита; в — сплошная безба­лочная плита

Свайные фундаменты (рис. 2).

При строительстве на слабых и сжимаемых грунтах (например, на торфяниках) для достижения естественного основания необходимо рытье глубоких котлованов под ленточные или столбчатые фундаменты, что очень дорого и трудоемко. В этом случае применяют свайные фундаменты.

Сваи используют и при прочных грунтах, если технико-экономическое сравнение выявит экономичность их применения. Свайные фундаменты состоят из свай и ростверка.

· Забивные

· набивные.

Забивная свая — это линейная сборная железобетонная конструкция квадратного, круглого или трубчатого сечения. Чаще приеняются квадратные сваи сечением 350×350 мм. Трубчатые сваи (сваи-оболочки) применяют для массивных зданий и сооружений с большими статическими и динамическими нагрузками. Диаметр их от 600 до 1200 мм. Длину свай принимают от 3 до 24 м. Сваи погружают в грунт забивкой (откуда и название свай), вдавливанием или вибрированием.

В прошлом применяли и деревянные сваи из хвойных пород. Почти все здания XVIII — XIX вв. в Ленинграде, в том числе и такое, как Исакиевский собор, покоятся на деревянных сваях.

Набивная свая — это скважина в грунте, заполняемая бетоном с послойным уплотнением вибраторами. Ее главное достоинство — возможность устройства в стесненных условиях, вблизи существующих зданий. По характеру работу сваи подразделяют на сваи-стойки, достигающие прочного грунта и опирающиеся на него, и на висячие сваи, которые прочного грунта не достигают и передают нагрузку на слабый грунт за счет бокового трения.

Рис. 2. Свайные фундаменты:

а — со сваями-стойками; 6, в — со сваями трения (висячими); г — расположение свай рядами; д — то же, кустами; 1,4 — забивные сваи; 2 — несу­щая конструкция здания; 3 — ростверк; 6 — набив­ные сваи

Нагрузка от здания на сваи передается через ростверк.

Ростверкпредставляет собой массивную монолитную или сборную железобе­тонную конструкцию, на которую опираются несущие конструкции здания. Под стены ростверк выполняют в виде ленточного фундамента, под колонны — в виде столбчатых фундаментов. Нижней частью ростверк охватывает и объединяет оголовки свай.

Под ленточный растверк сваи располагают в один или два ряда (парами или в шахматном порядке). Столбчатый ростверк объединяет отдельный куст из нескольких свай, иногда «куст свай» сокращается до одной сваи. Количество свай определяется расчетом. План расположения свай называют свайным полем.

Для массового строительства применяют каркасы из сборного железобетона. Фундаменты для сборных железобетонных колонн делают столбчатыми стаканного типа.

В нем предусматривают гнездо (стакан), куда вставляют колонну при монтаже, выравнивают ее в проектное положение и замоноличивают. Размеры стакана зависят от сечения и высоты колонны. Колонны делают высотой на 1, 2, а иногда и на 3 этажа. Привязку колонн к координационным осям предусматривают по центру колонн в обоих направлениях. При устройстве деформационного шва ставят парные колонны с осевой вставкой.

Рис. 8. Столбчатый фундамент стаканного типа:

1 — плита (с одним или двумя уступами); 2 — подколенник; 3 — сборная железобетонная колон­на; 4 — стакан; 5 — горизонтальные бороздки на колонне для лучшего закрепления ее в стакане; 6 — бетонная подготовка; h_c — глубина стакана; ft. — высота фундамента; а, в — размеры подо­швы фундамента; а_к, б_к — размеры колонны

В нашей стране действует унифицированная типовая серия 1.020—1 для каркасных зданий из сборного железобетона. Конструктивная схема в этой серии — связевая, с обеспечением жесткости здания вертикальными элементами жесткости (железобетонные диафрагмы или стальные связи) и горизонтальными дисками перекрытий. Габариты зданий по серии 1.020—1 приведены на рис. 9.

Дата добавления: 2015-11-10 ; просмотров: 10176 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Процесс строительства многоэтажных домов по монолитной технологии

Монолитный многоэтажный дом представляет собой серьёзный объект, в котором системы отопления, водоснабжения, вентиляции, электроснабжения и канализации связаны в единое целое.

Процесс строительства разбит на несколько этапов, что в конечном итоге влияет на время. Несмотря на это, многоэтажные дома всё чаще строят именно по монолитной технологии.

Основные этапы строительства многоэтажных домов по монолитной технологии

Любое строительство многоэтажного дома по монолитной технологии — процедура длительная и кропотливая. Причем, это касается не только самих строительных работ, но и утверждения проекта и прочей бумажной документации.

Рассмотрим основные этапы возведения монолитной многоэтажки:

• 1. Пожалуй, самый сложный этап связан как раз не со строительством. Для начала необходимо получить разрешение на застройку и выбрать подходящий участок.Затем наступает тяжёлый период согласований спорных моментов с местной администрацией (учитывая всю сложность сферы городского строительства, этот этап отнимет огромное количество времени и нервов).
• 2. На выделенном участке земли проводится геологическая и топологическая разведка. Необходимо верно определить тип почвы и ее состав, глубину залегания грунтовых вод, уровень промерзания почвы и прочие важные показатели.

• 3. Крайне важным этапом является разработка проекта многоэтажного дома. Он включает в себя всю необходимую документацию по строительству: расчёт материала, инженерные системы, разрезы, поэтажные планы, итоговую смету. Проект является последним бумажным документом и после него начинаются этапы строительных работ.
• 4. Производится разбивка участка и стартуют подготовительные работы по подготовке фундамента. Необходимо вырыть котлован и вбить сваи под фундамент. После этого начинается монтаж каркаса из арматуры (используют прут прямоугольного или круглого сечения). При строительстве многоэтажного дома по монолитной технологии каркас выполняет важную роль — придаёт конструкции необходимую жёсткость.
• 5. Выполняется монтаж съёмной опалубкииз деревянных щитов, пенополистирола или пластика. Можно использовать готовую опалубку. По окончании сборки производятзаливку бетонного растворас дальнейшей трамбовкой (используют глубинные вибраторы). Теперь осталось дождаться полного высыхания и затвердения смеси, после чего опалубку демонтируют. С целью ускорения процесса могут использоваться различные добавки. По такому принципу возводят этаж за этажом.
• 6. Утепление и отделку фасадапроизводят после полного высыхания последнего слоя бетона. На это уходит не менее 28 дней, а в сырую и холодную погоду ещё больше.
• 7. На заключительном этапе дом подключают ко всем необходимым коммуникациям. После этого облагораживают примыкающую к дому территорию.

Преимущества монолитных многоэтажных домов

Монолитные многоэтажки имеют очевидные преимущества по сравнению с кирпичными и панельными аналогами.

• Прежде всего стоит выделить их надёжность и компактность.
• Немаловажной составляющей является внешняя привлекательность.
• Утеплённая и оштукатуренная монолитная многоэтажка выглядит гораздо лучше панельной или кирпичной.
• Помимо этого, очень часто при строительстве многоэтажного дома по монолитной технологии используют дополнительные архитектурные приёмы и элементы: выступы, эркеры, изогнутую форму стен, оконные проёмы с оригинальной геометрией.
• Одним из ключевых преимуществ является прочность. Благодаря особой технологии строительства, монолитная конструкция имеет меньше стыков, что позволяет существенно увеличить срок эксплуатации. Такие здания можно строить в сейсмически активных районах.
• Монолитные многоэтажки идеальны в качестве объектов с развитой инфраструктурой. В цокольных и первых этажах есть возможность обустройства торговых точек, спортивных учреждений, парковок и прочих заведений.

Недостатки монолитных высоток

К недостаткам относятся причины не имеющие отношения к эксплуатационным характеристикам строений. Главным негативным моментом является вероятность смещения сроков сдачи объекта. Происходит это из-за неправильного просчёта или при ухудшении погодных условий. Сюда можно отнести и сложность работы, потому что далеко не каждая фирма может осилить монолитное строение.

Цена вопроса

Может показаться, что с учётом приведённых характеристик стоимость такого дома в разы превышает бюджет аналогичных построек из панелей и кирпича. На самом деле их стоимость примерно равна, а при грамотно составленном проекте может быть и ниже. Анализ рынка недвижимости показывает, что цены на жилплощадь в монолитных многоэтажках на 10-15% ниже. Таким образом, данную недвижимость можно считать отличным вложением средств.