Сборный фундамент для многоэтажного дома

Обновлено: 17.05.2024

Какой фундамент для многоэтажного дома

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.

Какой фундамент лучше для малоэтажного строительства?

Если крыльцо дома оказывается перекошенным, плохо открываются двери и окна, а в стенах наблюдаются трещины, все это свидетельствует о неправильно выбранном фундаменте. Так что к данному вопросу необходимо подойти со всей ответственностью и серьезностью.

Виды фундаментов в малоэтажном строительстве

Фундаменты необходимы для удерживания конструкций здания и предотвращения их разрушения. Кроме того, подвалы и цокольные этажи оказываются защищенными от негативного воздействия грунтовых вод и сырости. Важно определить правильный фундамент для дома. Его выбирают с учетом ряда факторов, среди которых:

величина нагрузок;
особенности грунта;
опасности морозного пучения.

Разновидности фундаментов

По глубине заложения фундаменты бывают мелко или глубоко заглубленными. Основания первого типа возводят, когда речь идет о легких зданиях и грунтах, которые не подвержены морозному пучению. При таких фундаментах требуется теплая отмостка, придающая стабильность и исключающая пучение грунта. Глубоко заглубленные фундаменты возводят ниже уровня промерзания грунта. Это делается, чтобы исключить негативное воздействие на основание в результате морозного пучения.

По способу сооружения основания зданий бывают:

Монолитный фундамент делают из армированного бетона. Такие основания считаются наиболее прочными и надежными в строительстве. Однако здесь важно использовать качественные материалы и соблюдать необходимые технологии.

В фундаментах сборного типа применяются готовые элементы из железобетона. Это балки, плиты, блоки и другое.

В комбинированных фундаментах применяются заводские элементы и бетон.

По конструктивным особенностям различают следующие основные фундаменты:

Такие фундаменты хорошо подходят для строений с тяжелыми стенами или перекрытиями. При этом дома могут возводиться из камня, бетона, кирпича. Ленточный фундамент закладывают под все капитальные стены. Он будет актуален при возведении подвала, подполья, гаража или цокольного этажа.

Такой фундамент полно загубленного типа закладывается на всю длину промерзания грунта. Получается достаточно простое при изготовлении основание, которое при этом обладает высокой надежностью. К недостаткам можно отнести большой расход материалов.

Мелко заглубленный фундамент ленточного типа требует непрерывного армированного пояса. Однако при его возведении не нужно много материалов. К недостаткам данного фундамента можно отнести низкую жесткость, что иногда приводит к возникновению трещин. К тому же здесь предъявляются высокие требования к качеству армирования. Помимо этого, необходимо наличие дренажа и песчаной подушки.

Такие основания хороши для домов с легкими стенами. Это постройки деревянного, рубленного, каркасного или щитового типа. В этом случае под углы, а также в местах повышенных нагрузок устанавливают специальные столбы. Они могут быть изготовлены из дерева, кирпича или бетона. Столбы закапывают в землю на глубину от 1,5 м, чтобы при морозном пучении они не подверглись разрушению.

Столбчатый фундамент требует, чтобы нагрузка была распределена правильно. Столбы обязательно устанавливают под всеми углами здания, а также в местах пересечения стен, под опорами тяжелых прогонов. Оптимальное расстояние между этими элементами фундамента – 1,2-2,5 м. Поверх столбов укладываются специальные обвязочные балки. Если расстояние между столбами больше 2,5 м, балка должна быть более мощной. Фундамент данного вида обойдется в 1,5-2 раза дешевле ленточного.

Винтовые сваи представляют собой трубы из стали, на конце которых находится винт. Их вкручивают в землю, после чего устанавливают на них конструкцию. Фундамент выигрывает особой быстротой возведения. Например, основание для дачного дома на 80м2 вы возведете за 2 дня. К тому же свайный фундамент не требует выполнение подготовительных земляных работ. Однако в таком типе фундамента имеются свои недостатки. Со временем сваи выходят из строя, потому такие конструкции не являются долговечными.

Фундамент данного типа можно возводить из буронабивных свай. Это глубокие отверстия в грунте, куда вставляется стальная арматура и заливается бетон. В некоторых случаях сваи делают с расширенной нижней частью, что увеличивает их прочность и несущую способность.

Фундамент на сваях буронабивных подойдет для тяжелого дома. Основание данного вида актуально для случаев со слабым грунтом. Сваи обеспечивают прочность строению, снижая нагрузку на грунт. К тому же такой тип фундамента приводит к сокращению объема земляных работ. Если же фундамент свайного типа возводят в сыпучих и текучих грунтах, это приводит к большим расходам.

Такое основание возводят из монолитного железобетона. При этом фундамент получает нужную пространственную жесткость. Необходимость в таком основании при малоэтажном строительстве возникает, когда приходится сталкиваться с неравномерными и сильно сжимаемыми грунтами.

В этом случае под домом устанавливается единая плита, которая может быть плоской или ребристой, утепленной или нет. Фундамент получил широкое распространение, что связано с его универсальностью. Плитное основание часто применяют при реализации типовых проектов индивидуальных домов. Преимущество такого фундамента в том, что он может использоваться почти на всех типах грунтов. Исключением бывают плывуны, текучие глины и грунты с большим содержанием торфа.

Иногда такой фундамент называют плавающим. Он практичен, надежен и не требует большого заглубления в грунт. Если грунтовые воды находятся на высоком уровне, особенности такого фундамента превращаются в серьезные преимущества. Однако это лучший фундамент не для всех ситуаций. Например, для больших домов сложной формы он не подойдет. Конструкция основания становится очень сложной и потребует большого количества материалов.

Еще для такого фундамента необходимо особое устройство цоколя, поскольку основание обычно располагается на уровне земли. Плитный фундамент не рекомендуют выбирать для строений на склонах, где перепад высот по длине превышает 1 м.

Фундамент на песчаных подушках

Анализируя, какой фундамент больше подходит для конкретного случая, необходимо рассмотреть и вариант с основанием на песчаных подушках. Такой фундамент позволяет экономить стройматериалы для полной или частичной замены непригодных грунтов. При возведении таких фундаментов в котлован засыпают слои песка в 150-200 мм. Затем утрамбовывают и заливают водой.

В некоторых случаях устройство песчаной подушки сопровождается обязательным созданием дренажа. Это необходимо, когда в грунте большое количество вод, а также имеется опасность морозного пучения. Иначе подушки могут потерять первоначальные свойства.

Для такого фундамента больше подойдет грунт однородного минерального типа, в котором отсутствует торф и крупные валуны. В данном случае необходимо, чтобы грунтовые воды находились глубоко. В таких грунтах при правильном выполнении работ, когда нагрузка на основание распределяется равномерно, фундамент получает нужную осадку. Для отвода поверхностных вод необходимо организовать уклон грунта. Здесь требуется планировка вертикального типа, а вокруг здания делается отмостка.

Выбор фундамента

Какой вид фундамента лучше? На этот вопрос нет единого ответа, поскольку при выборе основания необходимо учитывать множество различных факторов. Фундамент, цена и качество которого вас устроит, должен соответствовать следующим критериям:

подходит для реализации конкретного проекта;
расходы находятся в пределах определенного вами бюджета;
соблюдены все требования безопасности;
учтены особенности местности, тип грунта и уровень грунтовых вод;
учтены технологические рекомендации, особенности материала, технические характеристики, уровень нагрузки.

Важно, чтобы выбранный вами тип оказался наиболее оптимальным с учетом совокупности перечисленных факторов. Когда остается вариативность, можете отдать предпочтение фундаменту, который вам больше всего нравится. Однако на первый план должен выходить фактор целесообразности, а не личных предпочтений.

Ленточные фундаменты устраивают и в том случае, когда цоколь выполняет роль подпорной стенки для грунтовой подсыпки пола.

Ленточный фундамент

Как было сказано ранее ленточные фундаменты делятся на 2 основных типа – полно заглубленные и мелко заглубленные.

Фундамент МКД

Основа МКД – фундамент. Качественный фундамент гарантирует долговечную службу строения без деформаций, а ключевое требование к нему – прочность

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

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:

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:

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.

Виды фундаментов многоэтажных зданий

Основные типы фундаментов многоэтажных каркасных зданий:

Ленточные фундаменты устраиваются в сборном или сборно-монолитном варианте для зданий с неполным или скрытым каркасом высотой до 16 этажей. Порядок выполнения работ состоит в: доборе грунта до проектных отметок, устройстве выравнивающей песчаной подготовки, укладке фундаментных плит, установке сборных траверс и стаканов или устройстве монолитных фундаментных балок, послойной обратной засыпке пазух фундаментов.

Столбчатые фундаменты устанавливаются в соответствии с ранее рассмотренными рекомендациями для монтажа одноэтажных промзданий.

Монолитные фундаментные плиты устраиваются в качестве фундаментов зданий с высокими нагрузками на колонны, что чаще имеет место в зданиях высотой более 16 этажей. Обычная толщина плоской плиты до 1,0…1,5 м, ребра ребристой плиты могут иметь высоту 2,0 м и более.

Армирование и бетонирование плоских плит ведется обычными методами, при минимальной номенклатуре арматурных сеток и каркасов и с применением высокопроизводительных бетононасосов с послойной укладкой и уплотнением смеси. При устройстве ребристых плит дополнительно возникают объемы работ по установке опалубки и арматуры ребристой части фундамента, что существенно повышает трудоемкость работ.

Фундаменты коробчатой конструкции за счет размещения в них «технических этажей» могут иметь высоту до 6 м. Технологическая последовательность выполнения работ состоит в устройстве нижней плиты, возведении железобетонных стенок и верхней плиты. Из-за высокой трудоемкости работ и большого расхода материальных ресурсов такие конструкции применяются реже, чем плоские и ребристые плиты.

Свайные фундаменты получили широкое распространение в практике строительства многоэтажных и высотных зданий. Последовательность производства работ при забивных сваях включает: забивку проектных и дублирующих свай, обрезку голов свай, устройство ростверка, приямков и каналов для инженерного оборудования и коммуникаций.

Буропабивные свайные фундаменты наиболее эффективны при возведении зданий повышенной этажности, когда грунты основания имеют невысокую несущую способность. Такие сваи выполняют функции глубинных опор с опиранием на более плотные грунты. Для повышения несущей способности свай используют методы бурения путем
раскатывания и уплотнения стенок скважин, а также создания различного рода уширений.

Технология производства работ состоит в бурении скважин, армировании, укладке бетонной смеси с последующим устройством ростверка в виде поясов или монолитных железобетонных плит.