Фундаменты большепролетных зданий и сооружений
Обновлено: 04.05.2024
Архивы рубрики ‘Технология возведения большепролетных конструкций’
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ БОЛЬШЕПРОЛЕТНЫХ ЗДАНИЙ
Возведение большепролетных зданий по организационным и технологическим структурам существенно отличается от возведения промышленных и гражданских зданий обычных конструктивных схем.
— большие площади опасных зон, доходящие до десятков тысяч квадратных метров;
наличие специального мощного силового оборудования (гидросистем, фермоподъемников);
— применение тяжелых вспомогательных конструкций — монтажных опор, ферм-шаблонов, сборочных стендов;
— перемещение по вертикали и горизонтали элементов (блоков) больших размеров и большой массы;
— большой объем демонтажных работ по разборке и перестановке силового оборудования и вспомогательных конструкций;
большая парусность монтируемых крупных блоков, что существенно осложняет их перемещение и закрепление на опорах.
Поэтому вопросы охраны труда и техники безопасности подробно прорабатываются в ПОС. На все сложные процессы разрабатываются отдельные технологические карты. По этим вопросам в ПОС указываются:
— требования нормативных документов по охране труда:
— выбранные методы возведения объекта, согласованные с заказчиком (генподрядчиком, объединением, трестом и т. п.),
— конкретные местные условия производства работ, а именно: район, климатические условия строительства, время года, время суток, стесненность строительной площадки, типы грузоподъемных механизмов и средств подмащивания, имеющихся в наличии, наличие вблизи возводящегося объекта вытяжных газовых труб, ЛЭП и т. п.
Независимо от принятого метода монтажа, в ПОС детально разрабатывают конкретные меры предупреждения падения рабочих с высоты:
— способы безопасного массового подъема и спуска работающих на
рабочие места, расположенные на высоте или глубине: на
соответствующих чертежах ПОС показывают конкретные места установки средств подъема на высоту, конструкцию и способы их закрепления к зданиям или сооружениям;
— способы безопасного перехода работающих на высоте по
горизонтальной или наклонной плоскости с одного рабочего места на другое: на соответствующих чертежах показывают средства, обеспечивающие безопасность перехода (переходные мостики, трапы, ограждения, страховочные канаты и т. п^). а также конструктивные решения этих средств и способы их надежного закрепления к конструкциям;
— способы безопасной организации рабочих мест при установке, выверке и проектном закреплении конструкций: на отдельных чертежах ПОС приводят схему установки лестниц, подмостей, площадок, люлек и т. п., конструктивные решения этих средств и способы их надежного закрепления;
— мероприятия по обеспечению безопасности при установке в проектное положение и снятию указанных средств обеспечения безопасности труда
При разработке ПОС с применением новых конструкций и материалов, требующих новой технологии работ, нового оборудования, инструмента и т. п., по которым в действующих нормативных документах отсутствуют требования безопасности, мероприятия, обеспечивающие безопасность труда на высоте, разрабатывают с учетом требований организаций-разработчиков указанных конструкций и материалов, а также местных условий возведения зданий.
Не допускается заменять конкретные технические решения по обеспечению безопасности работ на высозе в ПОС ссылками на указания действующих нормативно-технических документов (СНиПы, стандарты, инструкции и т. п.). Ссылки на документы приводят только в качестве справки о документах, требования которых послужили основанием для принятого и разработанного в ПОС решения.
Перед началом возведения производитель работ проводит:
— ознакомление бригады в целом с технологией производства работ, предусмотренной ПОС или ТК с возможными отклонениями от нее, и проведение общего инструктажа по технике безопасности;
— разбор и обсуждение с бригадой конкретных способов безопасной организации рабочих мест на высоте с указанием мест и способов подъема и спуска к рабочим местам, способов безопасного перехода по конструкциям, мест установки страховочных канатов, средств подмащивания, мест и способов закрепления карабином предохранительного пояса при работе непосредственно с конструкций или оборудования;
— инструктаж работающих по технике безопасности непосредственно на рабочем месте с указанием конкретных способов применения средств индивидуальной и коллективной защиты;
— ежедневная и постоянная (особенно перед началом смены и после обеденного перерыва) проверка психологического состояния работающих и состояния их здоровья вообще; лица, находящиеся в состоянии алкогольного опьянения, депрессии, подавленности, утомления, нервного расстройства, болезни или просто в состоянии недомогания и т. п., нс могуч быть допущены к работе на высоте:
— постоянный контроль за применением средств защиты от падения с высоты и соблюдением правил безопасности рабочими, отстранение от работы вплоть до увольнения злостных нарушителей правил безопасности,
К производству монтажных работ могут быть допущены рабочие, прошедшие специальный медицинский осмотр, обученные технологии монтажных работ и правилам техники безопасности при их выполнении, сдавшие экзамены и имеющие удостоверение на право производства работ. Монтажные работы в строительстве являются в основном верхолазными. К ним относятся все работы, которые выполняются на высоте более 5 м от поверхности грунта, перекрытия или рабочего настила при отсутствии капитальных ограждений. К самостоятельному выполнению верхолазных работ допускаются лица не моложе 18 лет и не старше 60 лет, прошедшие медицинский осмотр, имеющие стаж верхолазных работ не менее одного года и тарифный разряд не ниже третьего.
Для обеспечения безопасных условий труда при монтаже зданий до начала производства работ в монтажных организациях должны быть:
— назначены ответственные лица за организацию работ на монтажной площадке и за безопасную эксплуатацию грузоподъемных приспособлений в соответствии с требованиями правил устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов;
— выдано на руки такелажникам или вывешено в местах производства работ графическое изображение способов строповки монтируемых элементов;
— в кабине крановщика и на кране вывешен перечень перемещаемых элементов с указанием их массы; такелажники и крановщики монтажных кранов проинструктированы о последовательности подачи монтируемых элементов и порядке подачи сигналов между собой и монтажниками; установлен порядок профилактических осмотров и ремонта, обеспечивающий содержание грузозахватных приспособлений в исправном состоянии; установлен определенный порядок обучения и периодической проверки знаний рабочих-монтажников безопасным методам труда при монтаже зданий.
В зоне работ должны быть установлены предупредительные и запрещающие знаки. Опасные зоны ограждают и выставляю! на их границах сигнальщиков. На границах опасных зон устанавливают знаки и надписи, хорошо видимые в дневное и ночное время, предупреждающие об опасности или запрещающие движение.
В процессе возведения зданий должна быть обеспечена устойчивость как отдельных смонтированных конструкций, так и частей здания и всего каркаса здания в целом. Монтаж каждого последующего яруса можно производить только после установки, проектного закрепления всех сборных и выполнения монолитных конструкций нижележащего яруса Монтаж конструкций в пределах каждого яруса производят поэтапно в технологической последовательности, указанной в проекте. В процессе монтажа конструкций должны быть установлены и закреплены все монтажные связи. Монтажные связи снимают после окончания бетонирования стыков и достижения бетоном 70%-й проектной прочности При достижении этой же прочности снимаются кондукторы и другие приспособления, временно обеспечивающие устойчивость смонтированных конструкций. Особое внимание должно быть обращено на качество выполнения стыков. До замоноличивания стыков и узлов конструкций проверяют правильность всех несущих сварных соединений и составляют соответствующий акт.
Строповка конструкций производится инвентарными стропами — захватами или траверсами, испытанными согласно правилам
Госгортехнадзора. Крюки кранов, из зева которых возможно выпадение такелажного устройства, необходимо снабжать предохранительным приспособлением. Схемы строповки принимают с учетом прочности и устойчивости поднимаемых конструкций при монтажных нагрузках.
При строповке конструкций с острыми ребрами необходимо вставлять прокладки, предохраняющие стропы от перетирания. Прокладки прикрепляют к стропам или конструкции, чтобы исключить возможность их падения в процессе монтажа. Монтажники должны находиться вне контура устанавливаемых конструкций со стороны, противоположной подаче их краном. Поданную конструкцию опускают над местом установки не более чем на 30 см выше проектного положения. После этого монтажники наводят ее на место опирання Во время перемещения конструкции необходимо удерживать от раскачивания и вращения оттяжками из пенькового каната Оставлять поднятые конструкции на весу запрещается.
Расстроповку конструкций после подъема и установки можно производить только после их надежного закрепления. Сборочные операции на высоте разрешается производить только со специальных подмостей или люлек, устройство которых должно предусматриваться проектом производства монтажных работ или технологическими картами. Рабочим запрещается находиться на конструкциях до времени их подъема, опускаться с подмостей или люлек на землю, пользуясь тросом или крюком крана Монтажники-верхолазы и другие рабочие, находящиеся с ними на высоте, должны быть обеспечены спецодеждой, нескользящей обувью, рукавицами и предохранительными поясами.
Пояса, цепи и канаты для привязывания должны быть испытаны в течение 5 минут под статической нагрузкой в 3 кН и ударной нагрузкой от падения груза массой в 100 кг с высоты 1 м; иметь паспорта и бирки. Привязываться к конструкциям, поднимаемым на крюке крана, а также к ненадежным или незакрепленным элементам, запрещается. Для перехода монтажников от одной конструкции к другой необходимо применять лестницы, переходные мостики и трапы Передвижение по верхнему поясу ферм, балок и по связям запрещается. Проход по нижним поясам разрешается только при условии привязывания предохранительного пояса к стальному страховочному канату диаметром 18 мм, туго натянутому вдоль конструкции на высоте 1,2 м для закрепления карабина предохранительного пояса Трос натягивают усилием 8,5 кН талью, талрепом или грузом в 650 кг, подвешенным на тросе через блок. Натяжение троса контролируют стрелой провисания.
При переходе к рабочим местам:
— подъем (спуск) на высоту по вертикальным или наклонным (более
20°) плоскостям должен производиться с использованием
механизированных (при высоте подъема более 35 м) ‘ или
немеханизированных средств подмащивания, разработанных с учетом требований инженерной психологии,
— при необходимости подъема (спуска) по скобам (ступеням) или
непосредственно по конструкциям безопасность должна обеспечиваться путем устройства перильных или дуговых ограждений (расстояние от ступеней до самой удаленной от них части дуговых ограждений 750…800 мм) или путем применения специальных ловителей, закрепленных с помощью специального стропа к вертикально или наклонно
расположенным стальным страховочным канатам, причем при необходимости подъема на большую высоту (более 10 м) устраивают промежуточные площадки отдыха,
— проход на высоте по горизонтальной плоскости или расположенной с небольшим наклоном (до 30°) должен осуществляться, как правило, по переходным мостикам или трапам, имеющим ограждения высотой не менее 1 м по обеим сторонам и ширину не менее 0,6 мм, или по самим конструкциям, имеющим достаточные габариты (ширину не менее 4,5 м), позволяющие проход рабочих на расстоянии не менее 2 м от границы перепада; при невозможности устройств; указанных средств или защитных ограждений вдоль пути движения человека, безопасность должна обеспечиваться путем закрепления карабином сгропа пояса к стальному страховочному канату с соблюдением требований ГОСТ 12.4.107-82.
При приемке, выверке и проектном закреплении конструктивных элементов безопасность труда на высоте должна обеспечиваться применением соответствующих средств подмащивания. При
невозможности или нецелесообразности их применения работы выполняют непосредственно с самих конструкций, закрепившись предохранительным поясом (ПП) за страховочный канат,
предохранительное верхолазное устройство ПВУ или непосредственно за конструктивные элементы, расположенные вблизи места производства
работы. При этом следует учитывать, что длина стропа ПП ограничена (1,5…2 м), и если периметр сечения конструкций больше 60 см, то необходимо использовать страховочные канаты
Для обеспечения удобного и надежного закрепления карабином предохранительного пояса рекомендуется также использовать удлинители из капроновых или стальных канатов диаметром не более 20 мм и с неограниченной длиной, определяемой с учетом местных условий.
Сигналы при подъеме конструкций подает только одно лицо — бригадир монтажной бригады или такелажник. В особо ответственных случаях (при подъеме конструкций с применением сложного такелажа методом поворота, при надвижке конструкций, при подъеме их более чем одним краном и т. п.) сигналы должен подавать мастер или производитель работ Крановщик должен быть предупрежден, чьи команды он обязан выполнять Команду «Стоп» в случае необходимости может подать крановщику любой работник, заметивший опасность.
В случае применения на монтаже конструкций зданий одновременно двух кранов и более установка или работа их из условий безопасности должна исключить возможность пересечения зон работы стрел с подвешенным грузом либо зон работы стрел и движения консоли контргруза. Для выполнения этого условия краны устанавливают на расстоянии, большем суммарного вылета стрелы обоих кранов, как при горизонтальных, так и подъемных стрелах, работающих с уменьшенным вылетом, либо один кран работает в пределах полной зоны действия, а поворот второго ограничивается концевыми выключателями определенным сектором (200°…250°) или неподъемные стрелы кранов располагаются на разных уровнях (башня одного выше на 5… 10 м башни другого крана), • что исключает при развороте пересечение консоли контргруза со стрелой, но одновременная работа обоих кранов допускается только лишь в непересекающихся зонах: один кран может работать в полной зоне (360°), а другой — в зоне, ограниченной сектором 210.. 220° Если эти условия не могут быть выполнены, т е. краны, установленные в разных уровнях, не должны работать одновременно, чтобы исключить возможность работы одного крана над или под зоной другого
В любых других случаях возможного пересечения зон работы кранов каждому из них должна быть выделена строго определенная зона работы, исключающая возможность пересечения стрел. В расчетах предельного сближения кранов необходимо учитывать положение крюков в зависимости от вида стрелы (балочная с тележкой или подъемная), горизонтальные размеры поднимаемых конструкций, радиальное отклонение грузов при остановке кранов или тележки, а также минимальный зазор между стрелами с учетом их колебания и податливости башен (0,5…1м).
Большепролетные конструкции в последние годы широко применяются в промышленном строительстве, а также при возведении зрелищных зданий и спортивных сооружений. Выбор схемы несущих конструкций зависит от архитектурно-планировочного решения, наличия и типа подвесного транспорта, от жесткости покрытия, характера освещения и аэрации, размера и распределения нагрузок и других факторов.
Теория и практика строительства большепролетных сооружений у нас в стране и за рубежом показали, что наибольший резерв повышения эффективности такого строительства в современных условиях заключен в совершенствовании организационно-технологических решений монтажа и монтажной технологичности архитектурно-конструктивных решений. Все это требует систематизации, обобщении и анализа имеющегося отечественного и зарубежного опыта строительства большепролетных зданий.
Изложенные в книге положения о монтаже конструкций большепролетных зданий не претендуют на полноту освещения этой важной и весьма сложной задачи, поэтому могут быть и спорные вопросы. Однако авторы надеются, что изложенные материалы помогуг будущим инженерам-строителям правильно выбрать архитектурно-конструктивные и организационно-технологические решения по возведению большепролетных зданий и сооружений
По функциональному назначению большепролётные здания можно разделить на:
1.) здания общественного назначения (театры, выставочные павильоны, кинотеатры, концертные и спортивные залы, крытые стадионы, рынки, вокзалы);
2.)здания специального назначения (ангары, гаражи);
3.)промышленные здания (авиационных, судостроительных и машиностроительных заводов, лабораторные корпуса различных производств).
Несущие конструкции по конструктивной схеме подразделяются на:
1)балочные 2)рамные 3)арочные
Выбор той или иной схемы несущих конструкций здания зависит от целого ряда факторов: пролёта здания, архитектурно-планировочного решения и формы здания, наличия и типа подвесного транспорта, требований к жёсткости покрытия, типа кровли, аэрации и освещения, основания под фундаменты и т.д.
Конструкции таких зданий работают в основном на нагрузки от собственного веса конструкций и атмосферных воздействий. Сооружения с большими пролётами являются объектами индивидуального строительства, их архитектурные и конструктивные решения весьма индивидуальны, что ограничивает возможности типизации и унификации их конструкций.
93. Балочные большепролетные конструкции, особенности их расчета и конструирования.
Большепролетные балочные покрытия состоят обычно из несущих поперечных ферм, располагаемых с шагом 12- м, и промежуточных конструкций, сплошные разрезные балки не применяют из-за большого расхода металла.
Четкая передача опорной реакции может быть достигнута посредством тангенциальной или специальной балансирной опоры. Кроме того, при пролетах 60-90м становится существенным сближение опор из-за прогиба фермы и ее темпер. деф-ий. В этом случае одна из опор может быть каткового типа, допускающая свободные горизонтальные перемещения.
Катки балансирных опор в цилиндрических шарнирах при центральном угле касания поверхностей ≥π/2 рассчитывают на местное смятие по формуле:
,
Катки, находящиеся между двумя параллельными плоскостями рассчитывают на диаметральное сжатие.
Высокими тэп отличаются стальные предварительно напряженные фермы типа «арка с затяжкой», которые могут быть выполнены трубчатыми трехгранными. Опирание ферм устраивается в уровне верхних поясов, а затяжка, закрепленная в узле нижнего пояса, располагается ниже опор, что вместе с системой предварительного напряжения и разгружающим эффектом затяжек обеспечивает ферме малые горизонтальные перемещения опорных узлов.
Достаточно эффективным является предварительное напряжение несущей конструкции фермы типа «рыбка», натяжением на ее пояса тонкой растянутой обшивки, которая впоследствии под поперечной нагрузкой включается в работу всей системы на изгиб. Метод создания предварительного напряжения исключительно прост: предварительно изготовляют щит покрытия, состоящий из элементов пояса, распорок и связей с изгибом каркаса щита на заданную величину перед приваркой к нему листа; при установке щита в пространственный блок щит с листом выпрямляют, за счет чего лист, так же, как и элементы жесткой части блока, получает предварительное напряжение.
КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ
Правила производства работ
Design of foundations of high-rise buildings and structures. Work rules
ОКС 93020, 91.040.01
Дата введения 2019-03-14
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ - ОАО "НИЦ "Строительство"
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 "Строительство"
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Настоящий документ разработан в развитие СП 45.13330.2017 в соответствии с требованиями СП 22.13330.2016, СП 24.13330.2011, СП 267.1325800.2016 и содержит указания по производству работ при устройстве плитных, свайно-плитных и свайных фундаментов из буронабивных свай и баретт при возведении высотных зданий и сооружений.
Свод правил разработан коллективом АО "НИЦ "Строительство" (канд.техн. наук И.В.Колыбин, канд.техн. наук О.А.Шулятьев, д-р техн. наук С.С.Каприелов - руководители темы; д-р техн. наук Б.В.Бахолдин, д-р техн. наук В.И.Шейнин; канд.техн. наук А.М.Дзагов, канд. техн. наук Г.С.Кардумян, канд.техн. наук А.В.Шапошников, канд. техн. наук С.О.Шулятьев, П.И.Ястребов, О.А.Мозгачева).
1 Область применения
1.1 Настоящий свод правил устанавливает основные требования к производству работ при устройстве плитных, свайно-плитных и свайных фундаментов из буронабивных свай и баретт при возведении высотных зданий и сооружений.
1.2 Настоящий свод правил не распространяется на устройство фундаментов в районах со сложными инженерно-геологическими условиями, районах с вечной мерзлотой, на подрабатываемых территориях, на предприятиях с систематическим воздействием повышенных температур (более 50°С) и в других аналогичных условиях.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 310.2-76 Цементы. Методы определения тонкости помола
ГОСТ 3282-74 Проволока стальная низкоуглеродистая общего назначения. Технические условия
ГОСТ 5686-2012 Грунты. Методы полевых испытаний сваями
ГОСТ 5781-82 Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия
ГОСТ 7473-2010 Смеси бетонные. Технические условия
ГОСТ 7566-94 Металлопродукция. Приемка, маркировка, упаковка, транспортирование и хранение
ГОСТ 10181-2014 Смеси бетонные. Методы испытаний
ГОСТ 10922-2012 Арматурные и закладные изделия, их сварные, вязаные и механические соединения для железобетонных конструкций. Общие технические условия
ГОСТ 18105-2010 Бетоны. Правила контроля и оценки прочности
ГОСТ 22690-2015 Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля
ГОСТ 23616-79 Система обеспечения точности геометрических параметров в строительстве. Контроль точности
ГОСТ 23732-2011 Вода для бетонов и строительных растворов. Технические условия
ГОСТ 24211-2008 Добавки для бетонов и строительных растворов. Общие технические требования
ГОСТ 24316-80 Бетоны. Метод определения тепловыделения при твердении
ГОСТ 24379.0-2012 Болты фундаментные. Общие технические условия
ГОСТ 24379.1-2012 Болты фундаментные. Конструкция и размеры
ГОСТ 24846-2012 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций
ГОСТ 31384-2017 Защита бетонных и железобетонных конструкций от коррозии. Общие технические требования
ГОСТ 31914-2012 Бетоны высокопрочные тяжелые и мелкозернистые для монолитных конструкций. Правила контроля и оценки качества
ГОСТ 33672-2016* Материалы и системы для защиты и ремонта бетонных конструкций. Требования к инъекционно-уплотняющим составам и уплотнениям трещин, полостей и расщелин
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ 33762-2016, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.
ГОСТ 33697-2015 (ISO 10414-2:2011) Растворы буровые на углеводородной основе. Контроль параметров в промысловых условиях
ГОСТ Р 52544-2006 Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций. Технические условия
ГОСТ Р 56592-2015 Добавки минеральные для бетонов и строительных растворов. Общие технические условия
ГОСТ Р 57345-2016 Бетон. Общие технические условия
СП 22.13330.2016 "СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений"
СП 28.13330.2017 "СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии" (с изменением N 1)
СП 45.13330.2017 "СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты" (с изменением N 1)
СП 48.13330.2011 "СНиП 12-01-2004 Организация строительства" (с изменением N 1)
СП 63.13330.2012 "СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения" (с изменениями N 1, N 2, N 3)
СП 70.13330.2012 "СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции" (с изменениями N 1, N 3)
СП 126.13330.2017 "СНиП 3.01.03-84 Геодезические работы в строительстве"
СП 130.13330.2011 "СНиП 3.09.01-85 Производство сборных железобетонных конструкций и изделий"
СП 246.1325800.2016 Положение об авторском надзоре за строительством зданий и сооружений
СП 250.1325800.2016 Здания и сооружения. Защита от подземных вод
СП 267.1325800.2016 Здания и комплексы высотные. Правила проектирования
Примечание - При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных документов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде стандартов.
3 Термины и определения
В настоящем своде правил применены термины по СП 45.13330, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 контроль акустическим методом (соник): Акустический метод неразрушающего контроля изготовления (сплошности) буронабивных свай, баретт или иных фундаментных конструкций в условиях строительной площадки, а также для определения длины свай.
3.2 массивный монолитный фундамент: Фундамент здания, сооружаемый в виде жесткого компактного железобетонного массива сплошного сечения под небольшие в плане тяжелые сооружения (башни, мачты, дымовые трубы, доменные печи, устои мостов и т.п.) с модулем поверхности () менее 2 м.
3.3 сплошной (плитный) монолитный фундамент: Фундамент здания, сооружаемый под всей его площадью, представляющий собой сплошную плиту, выполненную из монолитного железобетона.
3.4 буронабивная свая: Свая, устраиваемая методом бурения, в которой проводится бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ).
3.5 экзотермия бетона: Выделение тепла при твердении бетона вследствие гидратации цемента.
4 Общие указания
4.1 Общие положения
4.1.1 При устройстве фундаментов высотных зданий и сооружений следует выполнять:
- подготовительные работы (см. 4.1.3);
- возведение фундаментов (см. разделы 7, 8, 9);
- контроль качества выполнения работ (см. раздел 10);
- оценку соответствия выполненных работ проектной документации и техническим регламентам (разделы 10, 11).
4.1.2 Устройство фундаментов следует проводить в соответствии с проектной и рабочей документацией, проектом организации строительства (ПОС), проектом производства работ (ППР), в том числе технологическими картами (ТК) и технологическими регламентами (ТР), действующими нормативными документами.
4.1.3 Подготовительные работы следует выполнять в соответствии с требованиями СП 45.13330.2017 (пункт 4.12). Подготовительные работы должны включать:
В отличие от гражданских зданий, конструкциям промышленных приходится испытывать не только статические нагрузки (от собственного веса и массы оборудования), но и динамические, вибрационные. Соответственно, фундаменты промышленных зданий должны иметь большой запас прочности и проектироваться не только на основании гидрометеорологических и геолого-геодезических изысканий, но и с учётом технологических и эксплуатационных особенностей сооружения.
При том, что способов осуществления задачи обычно имеется несколько, во время проектирования возможные вариации сравнивают и выбирают тот, который обеспечит наиболее выгодные технико-экономические показатели.
Выбор, определяемый расчётом
На выбор конструктива фундамента при проектировании промышленных зданий сначала влияет тип основания, на который ему предстоит опираться. Оно может быть как естественным, так и искусственным (насыпным) и иметь разные несущие способности.
Согласно с результатами полученных изысканий, определяется тип и конструкционные особенности фундамента, материал его исполнения, размеры в сечении и глубина заложения.
Примечание! Если нужно разрабатывается перечень мероприятий, которые помогают уменьшить зависимость сооружения в процессе эксплуатации от протекающих в грунтовых основаниях деформационных процессов.
Предельные состояния грунтов
Естественные и насыпные основания обязательно просчитываются по двум видам предельного состояния:
- Деформациям – рассчитываются в любом случае. В расчётах учитывается совокупное действие нагрузок и влияние внешних факторов (например, грунтовых вод, способных ослабить прочность грунта).
- Несущей способности. Такие расчёты производятся, когда есть опасность воздействия горизонтальных нагрузок – например, сейсмических, либо здание находится на скальном основании или в непосредственной близости с откосом и сместить положение фундамента невозможно. При проектировании подпорных стенок такой расчёт выполняется обязательно.
Кроме того, при проектировании необходимо предусматривать вероятность изменения гидрогеологии участка застройки не только в процессе исполнения работ, но и в будущем, при использовании здания. Проблемы могут вызваны:
- естественными колебаниями отметки зеркала подземных вод, как сезонных, так и многолетних;
- образованием верховодки (локализации поверхностной воды в пустотах грунта выше УГВ);
- техногенными изменениями, влияющими на уровень залегания подземной воды;
- степенью её агрессивности как по отношению к грунту, так и к материалам заглубляемых конструкций.
Гидрогеология
Возможные изменения гидрогеологической обстановки и вероятности подтопления на участке застройки должны оцениваться в процессе инженерных изысканий. Во всяком случае, для зданий I и II класса (жилые и общественные), это обязательно. При неблагоприятном развитии событий, проект сразу же предусматривает работы по укреплению грунта, дренажу и водопонижению, либо усиленной гидроизоляции (о способах гидроизоляции фундаментов читайте в статье).
На заметку! При закладке фундаментов ниже пьезометрического уровня (в случае с напорными водами), необходимо принять меры, предупреждающие их прорыв. Это чревато вспучиванием днища котлована и всплытием уже установленных конструкций.
Примечание: нормативные данные по глубине промерзания получают путём извлечения усреднённого показателя из суммы данных не менее чем за 10 зимних сезонов. Наблюдения производятся на площадке с ровным рельефом, очищенной от снежного покрова. Такие данные, как и сведения об уровнях грунтовых вод, отражаются на карте.
Вернуться к оглавлению
Фундаменты каркасных зданий
Тип фундамента определяется строением стен здания. Если это сборный железобетонный каркас, в котором вертикальными несущими элементами являются колонны, то для их установки применяются фундаменты стаканного типа (ГОСТ 24476*80).
Особенности устройства стакана под колонну
Их строение начинается от простого блока с выемкой, в которую вставляется и замоноличивается колонна, до башмака со стаканом, в основании которого имеется опорная подошва в виде одной или двух плит.
Примечание: первый вариант применяется для колонн сечением 300*300 мм (тип 1Ф), второй – для колонн 400*400 мм (тип 2Ф).
- Фундамент под колонну, как и сама колонна, может быть и монолитным. В данный момент он представляет собой симметричную конструкцию ступенчатой формы с двумя или тремя выступами и подколонной выемкой. Если колонна тоже монолитная, то вместо подколонника в центре плиты при заливке устанавливают выпуски арматуры.
- Донышко выемки, в которую устанавливается колонна, обычно делается на 5 см ниже, чтобы иметь возможность нивелировать отклонения от размеров путём добавления пескоцементного раствора. Верх подколонника чаще всего проектируется в одном уровне с планировочной отметкой грунта, составляющей -150 мм.
- Высота такого фундамента определяется высотой подколонной части, и находится в рамках 1200 -3000 мм (через каждые 300 мм). Высота ступеней при этом остаётся неизменной. Фундаменты с высокими подколонниками применяют при закладке здания с подвалом, так как их подошва должна находиться ниже уровня пола помещения.
- Их усиление производится сварной стальной сеткой с ячейкой 200*200 мм (защитный слой бетона не менее 35 мм) и горячекатанной арматурой с периодическим профилем класса А-II. Подколонная часть армируется аналогично колонне, которая будет в неё устанавливаться.
- При заливке стаканов на объекте, для монолита применяются бетоны класса В15-В20. Обычно его используют под стальные вертикальные конструкции. Тогда подколонники делают без стакана, а вместо выемки в сплошном теле фундаментного башмака имеются анкерные болты для крепления колонны.
- Фундаменты стальных колонн могут заглубляться и ниже трёхметровой отметки. Тогда могут применяться сборные подколонники (серия 1.411.1-3). Их нижние концы фиксируют на башмаке фундамента, а в верхней части подколонника предусматривают крепления под вертикальный элемент каркаса.
Монолитный фундаментный стакан может быть двойным в тех случаях, когда необходимо установить две смежные колонны. При этом одна из них вполне может быть стальной, а другая железобетонной.
Вернуться к оглавлению
Фундаменты для опоры сплошных стен
В зданиях, где основные нагрузки от веса здания воспринимает не каркас, а сплошные стены из блоков или кирпича, фундаменты представляют собой сборную или монолитную ленту. Лента может опираться как на грунт, так и на точечные опоры – столбы или сваи (в этом случае опорную ленту называют ростверком (о строительстве фундамента с ростверком рассказано в нашей статье)).
Сборная и монолитная лента
Лента может быть монолитной, но в целях сокращения сроков строительства на крупных промышленных объектах чаще проектируют сборные фундаменты. Они собираются из неармированных бетонных или железобетонных блоков, плит, подушек, а также укрупнённых или доборных элементов.
- Плиты (подушки) укладываются плашмя в качестве основания и служат для увеличения площади опорной подошвы. Под ними должно быть предварительно выровненное песчаное основание, либо, если грунт нестабильный, выполняется бетонная подготовка. Блоки используют в качестве стен для вывода ленты на поверхность грунта.
- Сборный фундамент может быть не только сплошным, но и прерывистым. Укладка блоков с разрывами до 90 см помогает сократить расход материала в тех случаях, когда грунт на участке имеет отличную несущую способность. Сокращаются расходы на оплату труда, и соответственно снижается себестоимость конструкции.
- При устройстве ленты на просадочном грунте, поверх подушек — прежде чем монтировать блоки, устраивают шов толщиной до 5 см с заложенной в него прослойкой арматуры. Ещё один слой монолита, но уже толщиной до 15 см, предусматривают и поверх самого фундамента.
- Подушку фундамента делают не из подушек, а монолитом, стенку так же собирают из блоков. Чаще всего такое строение необходимо, когда здание имеет подвал. В этом случае блоки выполняют функции только стенового материала, а монолит воспринимает нагрузки от веса здания и распределяет их на грунт.
- Полностью монолитная лента имеет форму тавра с расширенной прямоугольной или ступенчатой подошвой. Она заливается по опалубке, установленной либо на уплотнённое насыпное основание, либо на жёсткий подготовительный слой из тощего бетона (подбетонку).
Перед бетонированием в опалубку предварительно монтируется объёмный арматурный каркас.
Столбы и фундаментные балки
Если основание вполне прочное, а здание одноэтажное и больших нагрузок не создаст, вместо более дорогой сплошной ленты проектируют фундаменты столбчатого типа.
Это монолитные бетонные столбы, расположенные в местах пересечения и примыкания стен, а также в промежутках между ними, с минимальным расстоянием 3 м (максимум 6 м).
Все опоры связываются между собой фундаментными балками – железобетонными или металлическими, которым и предстоит воспринимать нагрузку от веса стен.
Чтобы уменьшить их деформацию, под балками может быть устроена подсыпка из песка или шлака, толщина которой может достигать полуметра.
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 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.
Читайте также: