Сегодня для строительства зданий используются самые различные типы фундаментов, которые различаются как по внешнему виду, так и по технологии устройства, сложности, возможности установки даже на сложных грунтах.
Возведение фундамента в вечной мерзлоте
Вечная мерзлота — верхняя часть земной коры, температура которой не поднимается выше 0 °C на протяжении длительного периода времени.
В России зона вечной мерзлоты занимает 60–65% территории, в основном это территории Сибири и Забайкалья, поэтому строительство зданий и сооружений в этих регионах имеет свою специфику. Применяют три типа фундаментов:
- Фундамент мелкого заложения возводится без применения сваебойного оборудования и опирается на не оттаивающий слой грунта. Для предотвращения нагрева грунта используются теплоизоляционные экраны. Строительные работы можно проводить только в зимний период.
- Свайные опоры устанавливаются без разработки грунта. Сваи опускаются в землю на глубину не менее 4 метров и перекрываются сверху ригелем-насадкой.
- Свайный фундамент – наиболее надежный и часто используемый в условиях вечно мерзлых грунтов. Его устанавливают опускным, буроопускным и бурозабивным методов в зависимости от особенностей состава грунта. Зазор между сваями и скважинами заполняют грунтово-глинистым раствором, который впоследствии замерзает и обеспечивает прочную сцепку.
Технология ТИСЭ
Метод, при котором сваи не вбиваются в землю, а выращиваются из глубины. Полученные таким образом опоры имеют полусферическое утолщение в нижней части, которое увеличивает опорную площадь и противостоит пучению грунта. Такую форму удалось получить за счет использования особого бура, оснащенного накопителем, откидным плугом и штангой. Скважины армируются и заливаются бетоном, предварительно устанавливается несъемная опалубка, выступающая на 5-30 см над землей.
Благодаря тому, что сваи выступают над грунтом на несколько сантиметров, замерзший грунт не давит на фундаментную плиту.
Готовый фундамент представляет собой ряд опор по периметру здания и монолитный ростверк. Он может использовать практически на любых грунтах, в том числе и в зонах сейсмической активности.
Единственный недостаток – технология рассчитана на одно- или двухэтажное здание с кирпичными стенами и ж/б перекрытиями, для высоток она не подойдет.
Фундамент сжатого воздуха
На участках с высокими грунтовыми водами используются фундаменты сжатого воздуха или опускные колодцы. Они представляют собой ящик с открытым дном, под которым вымывается грунт. Сжатый воздух внутри конструкции уравновешивает давление воды на глубине и позволяет проводить работы по разработке грунта.
Впервые подобные фундаменты начали использовать в Индии для строительства храмов на берегу рек. Английские инженеры переняли технологию в начале XIX веке, а к середине XIX века опускные колодцы широко использовались по всей Европе.
Парящие дома
Удивительная японская разработка, позволяющая зданиям буквально парить в воздухе, призвана защитить конструкцию в случае землетрясения. Вся хитрость кроется в том, что здание не имеет жесткого крепления с фундаментом. Между ними находится рама с воздушной подушкой и сейсмические датчики, работающие в режиме 24/7.
Еще один важный элемент системы – мощные компрессоры. Получив сигнал от сейсмодатчика, компрессоры надувают воздушную подушку, на это уходит – 5-7 секунд. Здание поднимается на несколько миллиметров, этого достаточно для того, чтобы вибрации от толчков не разрушили конструкцию. После прекращения землетрясения давление в подушке плавно снижается и дом возвращается на фундамент.
Одно из главных преимуществ технологии – ее доступная стоимость. Обслуживание системы также сравнительно недорогое. В Японии уже построено и введено в эксплуатацию более 100 зданий с воздушными подушками.
Реализовать такую технологию с тяжелыми и громозскими зданиями не получится, но и для небоскребов нашлось решение.
«Танцующие» здания
Использовать специальный металлический каркас для минимизации разрушительного воздействия во время землетрясения решили в Стэнфордском университете. Преимущества технологии в том, что она подойдет как для проектируемых зданий, так и для тех, что уже эксплуатируются.
Технология предполагает использование металлических конструкций и тросов, образующих своеобразный каркас вокруг стен и фундамента. Во время толчков здание начинает двигаться в одном ритме с волнами землетрясений, за счет этого гасится энергия и оно не разрушается. Единственный недостаток технологии в том, что тросы и рамы приходится менять после каждого землетрясения из-за деформаций.
В попытке усовершенствовать и удешевить технологию японские инженеры заменили металлические каркасы подвижными конструкциями, амортизирующими тумбами и маятниковыми подвесками.
Фундамент на подшипниках обладает наибольшей эффективностью в строительстве высоток. Здание возводят поверх гибких прокладок, состоящих из стали, резины и свинца. Во время толчка основание здания начинает двигаться, но сама конструкция остается устойчивой. Аналогичный принцип, что и у систем автомобильной подвески. Такая технология позволяет снизить сейсмическую нагрузку на 80%.
Еще один способ повысить сейсмостойкость - установить резинометаллические и резинопластиковые опоры между надземной и подземной частями здания для создания гибкого этажа. Для лучшего подавления колебаний опоры могут снабжаться свинцовыми сердечниками, которые рассеивают энергию, в то время как резинометаллические части конструкции обеспечивают перемещение.
Здание не проседает под собственным весом, поскольку опоры выполняются жёсткими в вертикальной и податливыми в горизонтальной плоскости.
Главный недостаток технологии – высокая стоимость, которая может достигать 30% от стоимости здания.
👍 Подписывайтесь на наш канал, делитесь статьей, задавайте вопросы. Впереди еще много интересной и полезной информации!
