Если ростверк в земле землей смотреть: Ростверковый фундамент| ECODOM|99

Ростверковый фундамент| ECODOM|99

СВАЙНО-РОСТВЕРКОВЫЙ

ФУНДАМЕНТ

   Свайно-ростверковый фундамент дает возможность значительно снизить объем земляных работ и расход бетона. Правильное заложение данного фундамента обеспечивает высокую надежность и устойчивость основания, которое способно переносить воздействие экстремально низких температур и сейсмическую активность. Именно поэтому такие характеристики свайно-ростверкового фундамента дают возможность возводить его в условиях вечной мерзлоты и при наличии пучинистых грунтов

   Свайно-ростверковый фундамент приобрел большую популярность в частном строительстве даже в том случае, когда глубина промерзания грунтов не является слишком большой. Чаще всего к его использованию прибегают при устройстве основания под малоэтажные здания, что объясняется экономичностью, долговечностью, надежностью и быстротой производства работ. Обычно, для московского региона, заглубление свай выполняется на глубину до полутора метров с последующей связкой их лентой ростверка.

   Ростверк — верхняя часть фундамента, распределяющая нагрузку от несущих элементов и стен дома. Как правило, это железобетонная рама под несущими стенами здания, стоящая на вкопанных в землю сваях. Ростверк жестко связывает оголовки столбов (свай) и служащих опорной конструкцией для возводимых элементов здания (сооружения). Для компенсации растягивающих усилий, возникающих в промежутке между сваями, ростверк следует армировать. В зависимости от схемы размещения свай ростверк можно устраивать в виде ленты либо железобетонной плиты.

 

По высоте устройства по отношению к уровню земли различают ростверки:

 

• Высокий или висячий, который размещают выше уровня земли (обычно на 10-15 см, но иногда и больше).  Такой ростверк можно сооружать на всех типах грунтов под здания с небольшим весом. Особенно целесообразно его применение на пучинистых грунтах. Недостатком такого ростверка можно считать то, что возникает необходимость утепления пустоты, образующейся между ростверком и землей или пола первого этажа.

 

• Промежуточный или наземный ростверк размещают так, что его подошва располагается на уровне поверхности земли, без заглубления, на песчаной или песчано-гравийной подушке. При сооружении такого типа ростверка, отсутствует пространство между ним и почвой, но его можно устраивать только на слабо- или непучинистых грунтах. На грунтах, подверженных морозному пучению, такой ростверк может быть оторван от свай или дать трещину.

 

• Заглубленный или низкий ростверк отличается тем, что его нижнюю часть заглубляют в грунт, располагают ниже уровня земли на песчаной (песчано-гравийной) подушке. По сути, такой ростверк представляет собой ленточный фундамент в основании которого находятся сваи (свайно-ленточный фундамент). Это довольно затратный вариант, но может использоваться для более тяжелых зданий , если на дне траншеи под ленточный фундамент находится грунт с недостаточной несущей способностью. В пучинистых грунтах такой ростверк должен быть заложен на глубину промерзания, чтобы исключить воздействие на его подошву сил морозного пучения, а в слабо- или непучинистых грунтах его можно располагать с заглублением 20-30 см на песчано-гравийной подушке высотой 20-50 см.

   Сваи – стальные либо бетонные столбы круглого или прямоугольного сечения, которые воспринимают на себя вес всей конструкции. Для повышения устойчивости сваям должно быть обеспечено опирание на твердую поверхность с минимальной сжимаемостью. Для этого должно обеспечиваться заглубление свай на достаточную глубину. При этом глубина заложения свай определяется массой сооружения. Для повышения морозостойкости и прочности на изгиб сваи необходимо армировать, что обеспечит еще и высокую сейсмическую устойчивость.

 

   По материалам сваи могут быть железобетонными, бетонными, металлическими и изредка деревянными. Также различают висячие сваи, передающие нагрузку бани на боковые поверхности, и сваи-стойки – которые этот же вес передают уже на материнский грунт.

 

   Современный свайный фундамент с ростверком делается сегодня и с набивными сваями, которые удобно укладывать в подготовленные отверстия прямо на месте строительства. Неплохая но дорогая для индивидуального строительства альтернатива — это забивные сваи, которые представляют из себя готовые столбы, забивающиеся в землю специальной техникой.

Расчет свайно-ростверкового фундамента

 

   Для того чтобы провести расчет фундамента для дома, прежде всего, нужно собрать довольно подробную информацию об участке, на котором его планируется возвести. Начать следует с отчета о геологическом строении грунта, его составе и прочих характеристиках. Существует услуга по проведению необходимых измерений и анализов, в результате которых предоставляется подробный геологический отчет.

 

   Следующий этап — расчет фундамента, с учетом геологических и прочих особенностей участка, материалов дома, его этажности и др. Это один из самых решающих и ответственных этапов, поэтому его лучше доверить квалифицированному специалисту. После того как он вычислит нагрузки и определит основные размеры ростверка, на основании этих данных будет сделан расчет количества, диаметра опор из железобетона и глубины их установки.

Преимущества

 

1. Значительная экономия рабочего время, благодаря чему снижается стоимость работ.

 

2. Из-за надземного, в основном, расположения фундамента получаем небольшой фронт змляных работ и небольшой расход бетона в котлован.

 

3. Малые потери тепла дома в холодное время вследствие малой площади взаимодействия фундамента с грунтом.

 

4. Высокие виброизолирующие свойства, которые возникают как следствие особенностей соединения опор с ростверком, что особенно актуально при возведении зданий рядом с авто и железнодорожными магистралями, линиями метрополитена.

 

5. Строителство в любое время года.

 

6. Высокая технологичность и скорость процесса, так как не требуется предварительная долгая подготовительная работа.

Недостатки

 

   Как и любой другой конструкции, у свайно-ростверковой есть свои недостатки, которые более правильно назвать ограничениями. Могут возникнуть определенные сложности при возведении на горизонтально-подвижных почвах, таких как набухающие и просадочные. Связано это с невысокой стойкостью к опрокидыванию.

Из-за конструктивных особенностей опорной системы, возникают определенные сложности в процессе обустройства цокольных этажей. Довольно часто возникает необходимость заполнения межсвайного пространства, что довольно трудоемко и затратно в финансовом плане.

   Также к минусам, с точки зрения расходов,  относится и то, что его создание невозможно без участия специализированной строительной техники.

Монтаж

 

Подготовительные работы

   Изначально следует определить несущую способность грунта, при расчете следует учесть нагрузку от всех элементов конструкции, включая сам ростверк и сваи. После этого все нагрузки нужно сложить и разделить на площадь опорной части свай. Полученное значение не должно превышать несущей способности грунта. При невыполнении данного условия количество свай следует увеличить и повторить проверку.

 

Разметка фундамента

   Поверхность участка следует очистить от плодородного слоя грунта и произвести выравнивание поверхности.

После этого, используя обноску, необходимо разметить углы дома и зафиксировать границы наружных и внутренних стен. По завершении указанных работ можно приступать к разметке установки свай, при этом следует учесть, что они обязательно должны располагаться в углах здания, под несущими стенами и в местах пересечения внешних стен с внутренними. Шаг установки свай определяется расчетным путем.

 

Земляные работы

   К их производству приступают после разметки мест установки свай. Земляные работы можно проводить как вручную, так и с применением специальной строительной техники. В первом случае прибегают к использованию ручного бура. Если грунты склонны к осыпанию, то в полученную скважину следует установить асбоцементную трубу либо устроить толевую рубашку.

В центре отверстия под сваи необходимо поместить армирующий каркас, который впоследствии будет залит бетоном.

 

Устройство ростверка

   После отвердения свай следует установить опалубку, в которую устанавливается армирующий каркас ростверка. При вязке каркаса пользуются вязальной проволокой. После устройства армирующего каркаса и установки надежных связей с выпусками арматуры столбов происходит заливка ростверка бетоном не ниже марки B25 (М350) в соответствии со строительными требованиями.

Главные ошибки

 

1.  Отсутствие жесткой связи между ростверком и сваями

     Зимой после промерзания грунта происходит его расширение, при этом под нижней частью благодаря наличию утепленного перекрытия грунт остывает гораздо медленнее. Из-за этого столбы испытывают воздействие опрокидывающих сил – верхние части свай испытывают давление от мерзлой земли в направлении подпольного пространства. Из-за того, что столбы сверху не зафиксированы, возможно, их продавливание под здание, что приведет к повреждению. Наибольшей опасности подвержены постройки, при возведении стен которых используются легкие материалы.

 

2.  Недостаточная глубина заложения

    При недостаточной глубине заложения опор свай конструкция может дать усадку, из-за которой исчезнет обязательная полость между нижней частью ростверка и грунтом. При размещении основы столбов выше глубины промерзания зимой фундамент будет подвергаться мощным силам, которые будут стремиться поднять и вытолкнуть его. Из-за неравномерности нагрузки стены могут не только растрескаться, но и разрушиться.

 

3.  Ошибки расчетов несущей способности

     При проведении расчетов несущей способности фундамента нужно руководствоваться типом грунтов. Наиболее высокая несущая способность присуща каменистым грунтам и скальным породам, минимальную несущую способность имеют супеси и пески. Ошибки в расчетах могут привести к тому, что под воздействием нагрузки конструкция будет погружаться в землю, при этом замедлить и остановить данный процесс весьма проблематично.

Монолитные дома

Основное

Карта объектов

Каменные и блочные

Web-камеры

Комбинированные дома

Скачать pdf презентацию

Copyright © 2010- ЭКОДОМ|99

Деятельность осуществляется в Центральном Федеральном Округе РФ

Политика конфиденциальности

Пользовательское соглашение

Разработка проектов

Эскизный Проект

Архитектурные Решения

Конструктивные Решения

Проверочные расчеты

Контакты

Текущие Вакансии

что это такое, фото, размеры, ширина ростверка

Типы свайно-ростверкового-фундамента различаются между собой по конструктивным особенностям, способу монтажа, варианту заглубления в грунт и не только.

Основные требования и правила расчетов фундамента описаны в соответствующей нормативной документации.

Ростверк на сваях — что это такое, как рассчитать ширину, высоту и другие размеры свайно-ростверкового фундамента, как построить основание своими руками? Ответы на вопросы найдете в статье.

Содержание

  • 1 Что это такое?
  • 2 Требования и стандарты для строительства основания
  • 3 Типы фундаментов по способу погружения свай в грунт
  • 4 Классификация свайных ростверков по степени заглубления
    • 4.1 Как рассчитывается минимальная высота и что на нее влияет?
    • 4.2 Необходимая ширина
  • 5 Особенности выбора и возведения основания
    • 5.1 Ростверк на сваях для дома из газосиликатных блоков
    • 5.2 Для кирпичного сооружения
    • 5.3 Под гараж
  • 6 Как построить своими руками?
  • 7 Заключение

Что это такое?

Устройство такого типа основания представляет собой свайное поле, объединенное в монолитную конструкцию единым ростверком.

Свайно-ростверковый фундамент обеспечивает лучшую устойчивость зданию, чем традиционные опоры, но при этом строительство обходится дешевле, чем глубокое закладывание железобетонной ленты или плиты.

Свайно-ростверковый фундамент выбирают для строительства:

  • малоэтажных сооружений,
  • кирпичных,
  • щитовых,
  • деревянных домов,
  • построек из газобетона,
  • гаражей,
  • бань,
  • ограждений и не только.

Одно из главных преимуществ основания – применимость практически для всех видов грунтов, кроме скальных пород, а также участков с высоким содержанием каменистых включений в почве. Опорные конструкции также обеспечивают стойкость дому на заболоченных площадках и переувлажненных грунтах.

При этом ростверк отвечает за равномерное распределение нагрузки между сваями, что значительно увеличивает прочность и надежность фундамента. Как правило, под ростверком устраивают щебневую или песчаную подушку, чтобы защитить верхнюю часть основания от морозных сил пучения.


Свайно-ростверковый фундамент представлен на фото:

Требования и стандарты для строительства основания

Нормативный документ СП 24.13330.2011 представляет собой актуализированную версию СНиП 2.02.03-85. Справочная информация отражает свод установленных требований, регулирующих возведение фундамента, а именно:

  1. Объем геологических исследований.
  2. Состав строительного проекта.
  3. Особенности строительства в присадочных, набухающих и других грунтах.
  4. Расчет конструктивных элементов.
  5. Расчет опор на совместное действие горизонтальных и вертикальных сил.
  6. Определение несущей способности фундамента.
  7. Нахождение осадки свайно-ростверкового фундамента и не только.

Когда возникают проблемы с проектированием фундамента, всегда целесообразно обратиться к другим нормативным документам, связанным с представленным видом строительства:

  • СНиП 2. 03.01-84 регулирует проектирование железобетонных ростверков свайных фундаментов под колонны зданий и сооружений;
  • СНиП 52-101-2003 описывает особенности заглубления опор на глубину, которая будет соответствовать габаритам анкерной арматуры;
  • СП 63.13330.2012 описывает нормы проектирования бетонных и железобетонных конструкций.

Типы фундаментов по способу погружения свай в грунт

Выбирая опоры для фундамента, учитывают стоимость материала, необходимость найма спецтехники, сложность работ, требуемую несущую способность опор и т.д. По способу погружения опор в почву различают такие виды основания:

  1. Буронабивные сваи – опорные элементы изготавливают непосредственно на строительном участке. Для увеличения прочности конструкцию усиливают армирующим каркасом.

    Жесткость системы достигается благодаря прочной связи ростверка с опорами. Как правило, с такими опорами устраивают железобетонный ленточный ростверк (монолитный или сборной).

    Буронабивные сваи с лентой отличаются высокой несущей способностью. Метод подходит под строительство коттеджей из пеноблоков, кирпичей и бруса на твердых и слабых грунтах.

  2. Свайно-набивное основание с ростверком – отличается от предыдущего типа способом устройства скважин. Данный метод предполагает использование вместо буровых машин конусных или металлических оболочек. Приспособления для пробивания извлекают или оставляют внутри шурфа в качестве несъемной опалубки. Последний вариант обходится застройщику дороже, но позволяет получить более крепкие и долговечные опоры под свайно-ростверковый фундамент.
  3. Винтовые сваи (металлические и железобетонные) – столбы, усиленные оголовками с лопастями. Благодаря винтовой части опоры можно вручную ввинтить в грунт, при этом почва уплотняется лопастями и служит дополнительной опорой. Сваи из металла комбинируют с обвязкой из двутавровых балок, швеллера или профильной трубы.

    Под легковесные деревянные постройки можно выбрать ростверк из брусьев. Металлические винтовые сваи легче, дешевле и проще в монтаже, чем железобетонные конструкции, но они уступают по сроку службы и несущей способности.

    Железобетонные винтовые столбы не подвержены разрушающему действию коррозии и имеют срок службы от 100 лет. Усиленный железобетонным ростверком, такой фундамент отлично подойдет под строительство кирпичных малоэтажных сооружений.

  4. Железобетонные опоры – заводские изделия, усиленные арматурным каркасом внутри ствола. Для монтажа нанимают сваебойные установки. Из-за абразивного воздействия грунта на поверхность опоры во время установки застройщик не имеет возможности организовать гидроизоляцию нижней части фундамента. Комбинируют железобетонные сваи с ленточным (монолитным или сборным) ростверком.

Классификация свайных ростверков по степени заглубления

По отношению к поверхности земли ростверк может быть:

  1. Заглубленным – лента опущена в почву на определенную глубину. Как правило, ленточный ростверк комбинируют с бетонными и железобетонными сваями, заглубленными в грунт ниже линии промерзания. Несмотря на значительные финансовые и трудовые затраты, такой фундамент может оказаться единственным подходящим вариантом для строительства тяжелых сооружений.
  2. Наземный – тип ростверка, который опирается на поверхность земли. Подходит для грунтов несклонных к пучению.

    В противном случае остается риск преждевременного износа фундамента в результате разрушающих сил морозного пучения почвы.

  3. Висячий – ростверк, между нижней поверхностью которого и нулевым уровнем участка остается воздушный зазор. Такой подъем, как правило, составляет более 10 см над уровнем земли.

    Благодаря висячему ростверку, вертикальные силы морозного пучения не воздействуют на ленту. В противном случае в ростверке могут образоваться трещины или произойдет разрыв между верхней и нижней частью основания.

Как рассчитывается минимальная высота и что на нее влияет?

После размещения на плане точек под опоры, переходят к проектным расчетам для ростверка фундамента. Габариты ростверка не должны быть меньше размеров конструкции, которая на него опирается.

Как правило, в частном домостроении выбирают высоту ростверка, равной: Ha + 25 см, где Ha – глубина заделки свай в верхнюю часть основания.

При проектировании сооружений I степени ответственности к расчету минимальной высоты ростверка подходят, исходя из несущей способности опорной конструкции. За основу берут условие:

где:

  • a1 и a2 – безразмерные коэффициенты;
  • bk и dk – размеры сечения сваи;
  • c2 и c1 – расстояние от граней, соответствующей размерам  и  к ближайшим сваям;
  • h2 – рабочая высота сечения ростверка;
  • Rp – боковая поверхность пирамиды продавливания, принимая от верха арматурной сетки до дна стакана.

Правила расчета по приведенному образцу подробно описаны в Рекомендациях по расчету железобетонных ростверков свайных фундаментов.

В малоэтажном строительстве принимают условную высоту ростверка, равную 30-40 см, на практике это величина может выходить за указанные пределы.

Фактически параметр зависит от ряда факторов:

  • географических условий участка;
  • климатических условий в регионе;
  • конструктивных особенностей возводимого сооружения;
  • материала, из которого изготовлен фундамент;
  • варианта установки опорной конструкции;
  • способа воздействия фундамента на грунт и т.д.

Об устройстве свайно-ростверкового фундамента и расчетах конструкции читайте в этой статье.

Необходимая ширина

Ширина ростверка принимается равной ширине цоколя или толще него. Если в доме не планируется цоколь, то ширину выбирают, основываясь на толщине внешних стен по такому же принципу. При этом ширина лента не может быть уже 40 см.

Особенности выбора и возведения основания

Широкое разнообразие вариантов устройства свайно-ростверкового фундамента усложняет выбор неопытного застройщика. Не имея навыков и знаний в этой сфере, лучше заказать проектирование у профессионалов.

Ростверк на сваях для дома из газосиликатных блоков

Когда планируется строить дом из газобетона на склонах или участках с переувлажненным грунтом, выбор в пользу свайно-ростверкового фундамента станет лучшим решением.

Поскольку пористая структура газосиликатных блоков хорошо впитывает влагу, что приводит к быстрому разрушению конструкции, рекомендуется выбирать фундамент с висячим ростверком. При этом можно использовать винтовые или буронабивные сваи.

К выбору штампованных железобетонных конструкций лучше подходить с осторожностью, поскольку способ монтажа опор исключает возможность гидроизоляции нижней части фундамента. Последний способ актуален, если хорошо обработать ростверк гидрофобными составами.

Для кирпичного сооружения

Для строительства кирпичных домов подойдет большинство видов свайно-ростверкового фундамента за исключением варианта с деревянным ростверком.

Параметры конструктивных элементов основания под малоэтажное строительство выбирают с учетом суммарных нагрузок, а также несущей способности грунта.

Чем мощнее планируется строение, тем надежное и устойчивее вбираются опоры. Как правило, для жилых домов сваи опускают ниже линии промерзания. Для переувлажненных грунтов целесообразно продумать искусственный отвод сточных вод и дренажную систему на участке.

Под гараж

Под такие легковесные постройки как гараж или баня с экономической точки зрения лучше использовать металлические винтовые сваи с такой же обвязкой. Выбранный метод отличается высокой скоростью возведения, простотой монтажа и небольшим количеством строительного мусора.

Металлические сваи подойдут для заболоченных мест, торфяных грунтов и других слабых пород, а также для участков с неравномерным рельефом.

Если проектируется гараж с надстройкой, можно увеличить количество свай или использовать железобетонные опоры. В любом случае, увеличение мощности опорной конструкции приведет к удорожанию строительства.

Как построить своими руками?

Строительство свайно-ростверкового основания начинается с разметки участка: на площадку переносят размеры будущей постройки, а также обозначают места установки опор.

Технологические этапы возведения буронабивного фундамента с ленточным ростверком:

  1. Бурение скважин.
  2. Устройство опалубки.
  3. Монтаж каркаса из армирующих прутьев в шурфе.
  4. Заливка опоры бетонным раствором.
  5. Гидроизоляция верхней части опор.
  6. Монтаж опалубки под ростверк.
  7. Устройство гидроизоляционного материала внутри опалубки.
  8. Монтаж армирующего каркаса для ленты.
  9. Связка армированных прутьев свай и ростверка.
  10. Заливка бетона под ростверк.

Алгоритм строительства винтового свайного-ростверкового основания с металлическими конструктивными элементами:

  • ввинчивание опор на глубину ниже линии промерзания, пока конец трубы не упрется в твердые породы;
  • заливка бетонном полости внутри винтовой сваи для увеличения прочности и недопущения образования конденсата в трубе;
  • обрезка свай, выступающих над почвой, на одном уровне;
  • приваривание оголовков;
  • сваривание каркаса из металлических элементов для ростверка;
  • приваривание обвязки к оголовкам, укрепление уголками и заклепками;
  • покрытие металлической конструкции несколькими слоями гидроизоляции.

Порядок строительства винтовых железобетонных свай:

  1. Устройство небольших углублений в почве под опоры.
  2. Ввинчивание железобетонных свай.
  3. Монтаж опалубки под ленту.
  4. Устройство гидроизолирующего слоя внутри опалубки.
  5. Монтаж армирующего каркаса под ростверк.
  6. Связка армированных прутьев свай и ростверка.
  7. Заливка бетона под ленту.

Строительство фундамента с применением штампованных железобетонных опор отличается необходимостью найма спецтехники, поэтому провести работы своими руками можно только частично. Когда сваи будут установлены, можно заняться обустройством опалубки под ростверк, не забывая про армирование и гидроизоляцию.

Инструкция по возведению свайно-ростверкового фундамента своими руками — в этой статье, по армированию конструкции — в этой, по гидроизоляции основания — в этой. О возведении свайного фундамента с монолитным ростверком можно узнать здесь, о стоимости строительства — тут.

Заключение

Широкое применение свайно-ростверкового основания обусловлено экономичностью, относительной простотой и высокой скоростью монтажа. Для конкретных условий целесообразно выбрать тот или иной тип фундамента. Конструктивные различия конструкций подробно описаны в настоящей статье.

При этом каждый способ предполагает проведение сложных математических расчетов. Эксперты советуют начинающим строителям, у которых нет опыта в проектирование фундаментов, заказать расчеты у специалистов.

Микросваи и заземляющие анкеры стабилизируют фундамент башни

Микросваи и заземляющие анкеры

Фундамент высоковольтной опоры, расположенной на вершине крутого высокого хребта слабой породы в Южной Британской Колумбии, находился под угрозой подрыва и нужна стабилизация склона. За десятилетия, прошедшие с момента постройки, возвышение размылось на несколько метров. Слабая природа его осадочной породы сделала его еще более подверженным эрозии, чем почва. Беспощадный мороз, ветер и непогода сломали и изрыли несколько метров гребня склона. Эта потеря материала обнажила верхнюю часть ростверка фундамента и удалила необходимую массу грунта, необходимую для сопротивления подъему. Ясно, что владельцу опоры ЛЭП нужно было действовать быстро, передвигая опору назад, защищая гребень и/или укрепляя фундамент.

Ограничения по зазору линии и топография не позволили переместить башню, но физические ограничения, связанные с ограниченным доступом и высоким уклоном, сделали защиту фундамента не менее сложной задачей. Компания GeoStabilization International ® , подрядчик по возведению грунтовых гвоздей и специалист по фундаментным работам, использовала свое инновационное оборудование с ограниченным доступом и возможность беспрепятственно корректировать конструкцию на протяжении всего строительства, чтобы обеспечить решение по стабилизации откосов.

Как и во многих инженерных работах по ремонту грунта GeoStabilization, технические аспекты были лишь частью уравнения. Сотрудничество с коренными народами, забота об окружающей среде с горным бобром (вид, находящийся под угрозой исчезновения в Канаде), крутой подъезд к бездорожью и быстро приближающаяся зима еще больше усложнили работу.

Пройдя через все тонкости, в результате получилось произведение искусства. Окончательный проект, расположенный на вершине горного хребта, включал в себя матрицу из микросвай, анкерных анкеров, инъекцию цементного раствора, набрызг-бетон и одну из инноваций в области стабилизации грунта, инновационная стена из геосинтетически ограниченного грунта ® (GCS ® ) в качестве конструкции подпорной стены. Работая на вершине гребня хребта, бригады начали горизонтальное бурение грунтовых гвоздей в склоне вокруг существующего фундамента, чтобы они действовали как подтяжки и стабилизировали его переднюю поверхность. В трещины в породе был введен цементный раствор, чтобы заполнить существующие пустоты и дополнительно укрепить фундамент. Затем к грунтовым анкерам был прикреплен стальной армирующий элемент, прежде чем на фасад был нанесен торкретбетон. После завершения микросваи были установлены вертикально в склоне, чтобы обеспечить прочную основу для подпорной стены. Затем экипажи построили GCS ® подпорная стенка поверх микросвай для предотвращения дальнейшей эрозии вокруг фундамента опоры ЛЭП.

Геосинтетически ограниченный грунт

® (GCS ® ) Стены

Стены из механически стабилизированного грунта (MSE) и стены из GCS ® имеют много общих характеристик, в том числе:

    9 0032 Армирование грунта
  • Настенная облицовка
  • Земляная засыпка

Стеновая конструкция MSE состоит из чередующихся слоев уплотненной обратной засыпки и грунтовой арматуры, закрепленных на облицовке стены. Устойчивость стены достигается за счет натяжения между засыпкой и армированием грунтовыми гвоздями, что создает гибкую конструкцию, выдерживающую значительные нагрузки. Стена MSE опирается на механизм армирования с использованием сеток, которые действуют как обратные связи.

Для сравнения, стена GCS ® отличается от стены MSE тем, что ее армирующие материалы ограничивают грунт, а не взаимодействуют с облицовочными и поддерживающими элементами. В стенах GCS ® используется близко расположенный армирующий материал, который обеспечивает равномерное удержание грунта в каждом слое. Адекватное уплотнение жизненно важно для предотвращения разрушения стен из GCS ® .

Если вам случится лететь рейсом между Ванкувером и Калгари, будьте начеку!

На протяжении более двадцати лет наши команды борются с оползнями и обеспечивают стабилизацию склонов жилых домов, мониторинг склонов, защиту склонов и услуги по предотвращению оползней. Свяжитесь с GeoStabilization International ® по телефону 855-579-0536, чтобы узнать, как использовать наши услуги по смягчению геологических опасностей для вашего геотехнического приложения.

Фотографии проекта

Строительство небоскребов на болотистой почве Чикаго

WBEZ предоставляет вам новости и информацию, основанные на фактах. Подпишитесь на нашу рассылку чтобы быть в курсе важных историй.

Примечание редактора: этот объект был создан в сотрудничестве с Чикагским архитектурным фондом, который предоставил исследования, экспертизу и другую помощь во время его разработки.

Из своего офисного здания в центре Чикаго Майк Вендел не имеет причин сомневаться в структурной устойчивости зданий, в которых он и сотни тысяч других людей проводят свои рабочие дни. Оглядываясь назад на Петлю с берегов озера Мичиган, это совсем другая история.

«Наслаждаясь видом на озеро, пляжами, парками, — говорит Вендел, — вы видите песок, видите эти огромные небоскребы на горизонте и думаете: как они остаются устойчивыми в этой структуре?»

Он спросил Любопытного Города, как все это произошло:

Какие специальные методы или дополнительные работы требуются для строительства массивных зданий на болотах вокруг Чикаго?

Он прав, удивляясь. Укрепление небоскребов в Чикаго (и, если подумать, во многих городах по всему миру) по-прежнему является ошеломляющим достижением инженерной мысли. Если архитекторы и инженеры не сделают этого правильно, результаты могут быть катастрофическими: они могут получить кривое здание или, что еще хуже, фатальное обрушение.

Как мы выяснили, за последние 150 с лишним лет архитекторы с переменным успехом пытались укротить болотистую почву Чикаго. Фактически, сама идентичность города как очага архитектуры и инженерно-геологического проектирования может быть продуктом того, что репортеры однажды назвали «большим слоем желе в чикагском торте».

Из болота в город

Предлагая всего лишь короткую переправу между Великими озерами и бассейном реки Миссисипи, район, который впоследствии станет центром Чикаго, был естественным выбором для городских поселенцев — и естественно болотистой местностью. Рэй Виггерс, геолог из Октонского муниципального колледжа, говорит, что коренная порода Чикаго погребена под илом, грязью и глиной.

«Если бы вы были здесь, например, в 1820 году, когда Чикаго был еще очень маленьким поселением, то вы бы в первую очередь обнаружили почвенный профиль, состоявший в основном из заболоченной почвы. Мы бы назвали это гистозолем — он очень богат торфом, очень богат органическими веществами», — говорит он. «Очень заболочено, заболочено».

Подробный обзор почвы в районе Чикаго см. в отчете Министерства сельского хозяйства США о почве округа Кук. болото, кишащее комарами.

Почва Чикаго возникла из дрейфующих отложений в озере Чикаго — предшественнике ледникового периода озера Мичиган. Этот материал осел на дно, оставив нынешним обитателям толстый слой мягкой почвы.

«Если вы можете представить свой передний двор и маленькое грязное пятнышко, которое остается после дождя, — говорит Виггерс, — то этот осадок действительно очень насыщенный и очень липкий. Представьте, что вы пытаетесь построить из этого небоскреб».

В отличие от Нью-Йорка, чьи архитекторы и инженеры стали пионерами строительства небоскребов вместе с Чикаго в конце XIX века.20-го века — почва имела почти идеальные условия для крепления высотных зданий. Несмотря на то, что Манхэттен окружен водой, его коренная порода легкодоступна.

Обнажения горных пород, выступающие из земли в Центральном парке, являются видимым доказательством того, что коренная порода Нью-Йорка, манхэттенский сланец, в некоторых местах выходит на поверхность. Эквивалент Чикаго, скала, называемая доломитом, может находиться на глубине до 85 футов под землей.

«И все же здесь, в Чикаго, мы в буквальном смысле выстояли во всей этой грязи и построили здесь [небоскребы]», — говорит Виггерс.

Репортеры в конце 19-го века описывали почву Чикаго как «большой желейный пирог» с «полужидким» слоем, похожим на «патоку». Вот отрывок из статьи 1891 года в «Нью-Йорк Таймс» — тогда, когда слово «небоскреб» было настолько новым, что репортерам приходилось брать его в кавычки:

«Какая польза Чикаго от захвата прерий, пшеничных полей и далекие логовища волков и медведей в его муниципальных объятиях, если гордые дворцы в притонах его Торговой палаты должны утонуть в вязком тине? Кто удержит большой слой желе в чикагском торте? Кто может сказать, когда она высвободится, смешается с медлительными нечистотами реки, а затем заполнит улицы и польется в окна, а тонкая верхняя корка осядет на свое окончательное место на нижней глине?

Эта глина фактически стала ключом к некоторым ранним инженерным решениям для высоких, тяжелых зданий. До этого они усовершенствовали метод плавания своих массивных зданий на слоях желеобразной глины, называемой высушенной коркой. Но, как испытал любой, кто наткнулся на вестибюль Здания Аудиториума, ранние инженеры не всегда понимали это правильно.

Ранний эксперимент

Здание Аудиториум 1889 года известно своей важной ролью, которую оно сыграло в создании художественного и культурного своеобразия молодого, быстро развивающегося города. Университету Рузвельта теперь принадлежит здание на углу Ист-Конгресс-Паркуэй и Норт-Мичиган-авеню.

Многофункциональное здание, спроектированное Данкмаром Адлером и Луисом Салливаном, включало в себя изысканное пространство для выступлений с потрясающей акустикой и орнаментом. Но здание также проливает свет на то, как эти архитекторы конца 19 века боролись с проектированием все более высоких и тяжелых зданий на заболоченной глине Чикаго.

Если вы когда-нибудь бывали в Здании Аудитории или в Театре, вы могли заметить, что полы здесь неровные. И если вы зашли в Аудиториум со стороны Конгресс-бульвара, расположенного под 17-этажной башней здания, вы, возможно, заметили, что вы идете вниз примерно четыре шага, чтобы купить билет и войти в вестибюль.

Эти четыре ступени не входили в первоначальный план Адлера и Салливана — они были добавлены потому, что здание так глубоко ушло в землю с момента его постройки в 1889 году. Вес здания превышает 110 000 тонн.

Все новые здания поначалу немного проседают — факт, который архитекторы и инженеры пытались учитывать с тех пор, как начали строить достаточно большие здания, чтобы их можно было заметить. Но аудитория просела более чем на 18 дюймов в первый год после открытия, в результате чего в ней остались неровные полы, из-за которых посетители могут чувствовать себя пьяными во время навигации. Технический термин для этого — «дифференциальная осадка», что означает, что разные части здания — в зависимости от того, насколько они тяжелы и насколько может выдержать грунт — оседают на разную глубину.

В подвале Аудитории есть большая трещина в бетонном полу, идущая параллельно внешней стене. В то время как все здание осело, здесь очевидно, что более тяжелые внешние каменные стены просели почти на фут больше, чем внутренняя конструкция, сделанная из более легкого железного и стального каркаса.

В 1880-х и 1890-х годах в нескольких чикагских зданиях использовалась гибридная структурная система из камня и кирпича снаружи и железа и стали внутри. Но поскольку архитекторы знали, что непрерывный фундамент по периметру здания, вероятно, будет опускаться с разной скоростью и на разную глубину, Адлер и Салливан разработали систему фундамента из изолированных опор для распределения нагрузки в нескольких точках по основанию здания. Эти опоры под зданием напоминают гигантские пирамиды высотой более 12 футов. Они действовали как ножки стула, перераспределяя самые тяжелые части неровной поверхности здания по большей площади. Но эти гигантские пирамиды, состоящие из слоев бревен, перекрещивающейся стали, встроенной в бетон, и каменных блоков, занимали ценное пространство в подвале.

Адлер провел всесторонние испытания фундаментов Аудитории, нагрузив их тяжелым чугуном, чтобы имитировать вес здания, а затем измерив, насколько они погрузились в землю. Но это несовершенная наука. Он основывал свои расчеты на внешних стенах из кирпича, а не на более тяжелом граните и известняке, которые в конечном итоге использовались. Также выяснилось, что 17-этажная башня просто весила больше, чем окружающее ее 10-этажное здание. А вес наружных каменных стен был намного больше, чем более легкий каркас из стали и железа, использовавшийся внутри.

Более поздний эксперимент: здание Монаднок

По мере того, как небоскребы в конце 19-го века становились выше, архитекторы и инженеры экспериментировали со способами предотвращения слишком глубокого погружения зданий в глину или их неравномерной осадки.

Монаднок Билдинг Бернхема и Рута 1891 года постройки, который находится на юго-западном углу бульвара Джексон и Дирборн-стрит, является одним из самых тяжелых небоскребов, которые все еще существуют. Его стены из темно-коричневого кирпича имеют ширину шесть футов в основании.

В подвале здания есть ключ к пониманию того, как такое тяжелое здание стоит без опор на твердой скале. Владелец Билл Доннелл объясняет, что Monadnock отличается тем, что это одно из самых высоких зданий со стенами, которые фактически поддерживают его. В 1890-х годах зданиям нужно было стать выше, поэтому архитекторы начали отказываться от несущих стен; вместо этого они выбрали прочный стальной каркас.

Строительные бригады в то время не могли копать 80 футов, чтобы найти коренную породу, поэтому они плавали здание на глине.

Они взяли стальные железнодорожные рельсы и уложили их в основание в форме пирамиды, чтобы распределить вес здания по большей площади. Представьте себе десятки колонн, продавливающих цокольный этаж с пирамидальными опорами, сделанными из железнодорожных рельсов, залитых бетоном.

Эти так называемые «ростверковые» фундаменты использовались в нескольких других зданиях Бернхэма и Рута по всему Чикаго в 1880-х и 1890-х годах, включая Рукери и ныне снесенные Монток-Блок и Грейт-Нортерн-Отель. Бернхэм благодарит Питера Б. Уайта, который приехал в город из Нью-Йорка после Великого чикагского пожара 1871 года, за помощь в организации первого пожара.

На самом деле, если мы вернемся к нашему вопросу о чикагских болотах, этот тип плавучего плотного фундамента на самом деле имеет большой смысл. Представьте себе высокое дерево, растущее в заполненном водой болоте. Как и в случае с основанием Монаднока, ствол дерева широко расставлен у основания. Имея неглубокую корневую систему, это единственный способ укрепиться в грязи.

Monadnock на самом деле является гибридом; его северная и южная половины были завершены с разницей в несколько лет и имеют разные структурные системы. Северная половина Монаднока была концом эпохи в структурном проектировании, демонстрируя проблемы этого типа плавучего фундамента и толстых каменных стен.

Желание создать новые структурные системы в то время было связано не только с болотистой почвой. По мере роста стоимости земли застройщикам и клиентам требовались более высокие здания, чтобы строительство было прибыльным. Это означало, что архитекторам и инженерам нужно было экономить, но при этом укреплять конструкцию против гравитации и ветра. А если стены здания становятся толще, в результате получаются меньшие по размеру помещения с меньшей сдаваемой внаем площадью. Более толстые стены также означали меньшие окна. Задолго до повсеместного использования сильного электрического освещения естественный дневной свет был первоклассным удобством, которого хотели все жильцы.

Ситуация немного изменилась, когда полтора года спустя владельцы Monadnock Building расширились. Они наняли архитекторов Holabird & Roche для южной пристройки, и вместо того, чтобы проектировать еще одно несущее кирпичное здание, архитекторы разработали более легкое здание со стальным каркасом. Хотя в нем использовался аналогичный фундамент, эта стальная каркасная рама принесла преимущества, помимо простого меньшего веса; у него были более тонкие стены, использовалось меньше материала, и его можно было построить быстрее.

Всего через год после того, как была построена южная пристройка к Монадноку, в чикагском небоскребе впервые была предпринята попытка использовать совершенно другой тип фундаментной системы, называемой кессонами. На строительной площадке здания фондовой биржи Адлера и Салливана бригады, наконец, смогли пробурить всю глину и заполнить отверстия бетоном, который прикрепил здание к скале.

Кессоны были в основном подземными камерами, которые могли поддерживать строительные работы сухими даже глубоко под землей. Они уменьшили необходимость плавания здания поверх мягкой почвы, а это означало, что архитекторы и инженеры могли экспериментировать с новыми типами структурных систем над землей.

Достигая новых высот

Архитекторы в Чикаго выкопали достаточно фундамента, чтобы ориентироваться в известной болотистой почве города. Но во многих городах инженеры-геотехники все еще ищут прочную основу.

«Для созданных городов это скорее вопрос благоустройства», — говорит Билл Бейкер, партнер по проектированию конструкций в архитектурной фирме Skidmore Owings & Merrill. «Есть еще города, в которых вы пытаетесь это выяснить. [В] Лас-Вегасе вы не можете найти камень. Были некоторые здания с очень большими поселениями, так как вы с этим справляетесь? [В] Хьюстоне, верите или нет, вы не можете найти камень».

Бейкер хорошо знает эту проблему. В 1957 году архитекторы Уолтер Нетш и Брюс Грэм использовали стальные сваи, чтобы закрепить чикагское внутреннее стальное здание к доломитовой породе, залегающей глубоко под Петлей — впервые за почти семь десятилетий строительства небоскребов командам дизайнеров и инженерам удалось совершить такой подвиг.

Несмотря на то, что большая часть раскопок и съемок под землей в наши дни выполняется удаленно, Бейкер вспоминает, как смотрел с высоты 70 футов под корпоративный центр AT&T, который открылся в 1989.

«Вы смотрите на маленькое пятнышко света, которое является небом, и оно, конечно же, пахнет землей», — говорит он. «Где-то по пути кто-то обнаружил, что там есть тенденция к метану, и поэтому мы больше не спускаемся туда. Ставим там камеры. Но я немного скучаю по спускам… на дно мира».

Он говорит, что несмотря на то, что новые технологии облегчают поиск твердой породы под 30-метровой влажной глиной, не всегда имеет смысл бурить так глубоко. Современные инженеры до сих пор используют тот же общий принцип, который использовали Бернхем и Рут, когда закладывали фундамент здания Монаднок на еще более тонком слое почвы, известном как высохшая корка: они просто распределяли нагрузку. Только сегодня они предпочитают уплотненный слой глины, находящийся глубже, чем корка, называемая твердым панцирем.

«Одна из причин, по которой мы не всегда сидим на камне, заключается в том, что это очень дорого. Потому что, как только вы проткнете этот твердый поддон, вы боретесь с водой, находящейся под давлением», — говорит Бейкер. «Последние несколько футов очень дороги, поэтому, если это вообще возможно, вы сидите на твердом покрытии».

И Бейкер говорит, что наследие Чикаго как инновационного центра геотехнической инженерии очень живо.

«Если бы вы были архитектором, вы должны были показать, что вы не просто балерина, вы должны были показать, что вы действительно можете говорить с технологией», — говорит Бейкер. «Одна из особенностей Чикаго заключается в том, что он всегда был архитектурно-инженерным городом. … Многие серьезные архитекторы очень, очень хорошо разбираются в технологиях».

В то время как Чикаго, возможно, повезло с геологической точки зрения, чикагцы 19-го века действительно нашли что-то полезное, чтобы использовать всю эту грязную глину: город стал центром национальной терракотовой промышленности. Архитекторы использовали терракоту, которая представляет собой просто обожженную глину, чтобы повысить огнеупорность зданий после Великого чикагского пожара 1871 года.

Так что, возможно, заболоченная почва Чикаго помогла укрепить основы проектирования, проектирования и строительства современных высотных зданий.

Майк Вендел, Любопытный гражданин

Майк Вендел, программист компании Accenture, вырос в чикагском районе Уэст-Лоун, а сейчас живет в Эджуотере. Он говорит, что впервые задумался о болотистой почве Чикаго, когда работал волонтером в парках на берегу озера Норт-Сайд. Глядя однажды на юг с Монтроуз-Бич, Вендель заметил, что могучие небоскребы Чикаго, по сути, сидят на той же сырой опоре, что и он сам.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *