Интересные факты о строительстве: пять видов необычных фундаментов

1. Возведение фундамента в вечной мерзлоте.

Вечная мерзлота – верхняя часть земной коры, температура которой не поднимается выше 0°C на протяжении длительного периода времени. В России зона вечной мерзлоты занимает 60-65% территории, поэтому строительство зданий и сооружений в этих регионах имеет свою специфику. Применяют два типа фундаментов:

– Фундамент мелкого заложения, который возводится без применения сваебойного оборудования и опирается на не оттаивающий слой грунта. Для предотвращения нагрева грунта используются теплоизоляционные экраны. Строительные работы по обустройству данного типа фундамента можно проводить только в зимний период.

– Свайный фундамент – наиболее надежный и часто используемый в условиях вечно мерзлых грунтов. Свайные опоры устанавливаются без разработки грунта. Сваи опускаются в землю на глубину не менее 4-х метров и перекрываются сверху ригелем-насадкой. Свайный фундамент обустраивается опускным, буроопускным и бурозабивным методами, в зависимости от особенностей состава грунта. Зазор между сваями и скважинами под них заполняют грунтово-глинистым раствором, который впоследствии замерзает и обеспечивает прочную сцепку.

Фотография с сайта anikstroy.ru.

2. Технология ТИСЭ (технология индивидуального строительства и экологии).

Метод, при котором сваи не вбиваются в землю, а как-бы «выращиваются» из глубины. Полученные таким образом опоры имеют полусферическое утолщение в нижней части, которое увеличивает опорную площадь и противостоит пучению грунта. Такую форму удалось получить за счет использования особого бура, оснащенного накопителем, откидным плугом и штангой. Скважины армируются и заливаются бетоном, предварительно устанавливается несъемная опалубка, выступающая на 5-30 сантиметров над землей.

Рисунок с сайта ai911.ru.

Благодаря тому, что сваи выступают над грунтом на несколько сантиметров, замерзший грунт не давит на фундаментную плиту. Готовый фундамент представляет собой ряд опор по периметру здания и монолитный ростверк. Он может использовать практически на любых грунтах, в том числе и в зонах сейсмической активности.

Единственный недостаток – технология рассчитана на одно- или двухэтажное здание с кирпичными стенами и ж/б перекрытиями, для более высоких зданий она не подойдет.

3. Фундаменты сжатого воздуха (опускные колодцы).

Фундаменты сжатого воздуха (опускные колодцы) применяют при строительстве подземных сооружений в илистых, песчаных и гравийных грунтах на участках с высокими грунтовыми водами. Они представляют собой «ящик» либо «стакан» с открытым дном, под которым вымывается/вынимается грунт. Сжатый воздух внутри конструкции уравновешивает давление воды на глубине и позволяет проводить работы по разработке грунта.

Впервые подобные фундаменты начали использовать в Индии для строительства храмов на берегу рек. Английские инженеры переняли технологию в начале XIX веке, а к середине XIX века опускные колодцы широко использовались по всей Европе.

Фотография с сайта merakom.ru.

4. «Парящие дома».

Удивительная японская разработка, позволяющая зданиям буквально парить в воздухе, призвана защитить конструкцию в случае землетрясения. Вся хитрость кроется в том, что здание не имеет жесткого крепления с фундаментом. Между ними находится рама с воздушной подушкой и сейсмические датчики, работающие в режиме 24/7.

Еще один важный элемент системы – мощные компрессоры. Получив сигнал от сейсмодатчика, компрессоры надувают воздушную подушку, на это уходит около 5-7 секунд. Здание поднимается на несколько миллиметров, этого достаточно для того, чтобы вибрации от толчков не разрушили конструкцию. После прекращения землетрясения давление в подушке плавно снижается и дом возвращается на фундамент.

Одно из главных преимуществ технологии – ее доступная стоимость. Обслуживание системы также сравнительно недорогое. В Японии уже построено и введено в эксплуатацию более 100 зданий с воздушными подушками.

Рисунок с сайта dzen.ru.

5. «Танцующие» здания.

Использовать специальный металлический каркас для минимизации разрушительного воздействия землетрясения решили в Стэнфордском университете. Преимуществом данной технологии заключается в том, что она подойдет как для проектируемых зданий, так и для тех, что уже эксплуатируются.

Технология предполагает использование металлических конструкций и тросов, образующих своеобразный каркас вокруг стен и фундамента. Во время толчков здание начинает двигаться в одном ритме с волнами землетрясений, за счет этого гасится энергия и оно не разрушается. Единственный недостаток технологии в том, что тросы и рамы приходится менять после каждого землетрясения из-за их деформаций.

В попытке усовершенствовать и удешевить данную технологию японские инженеры заменили металлические каркасы подвижными конструкциями, амортизирующими тумбами и маятниковыми подвесками.

Такой фундамент обладает наибольшей эффективностью в строительстве высоток. Здание возводят поверх гибких прокладок, состоящих из стали, резины и свинца. Во время толчка основание здания начинает двигаться, но сама конструкция остается устойчивой. Аналогичный принцип, что и у систем автомобильной подвески. Такая технология позволяет снизить сейсмическую нагрузку на 80%.

Фотография с сайта itweek.ru.

Еще один способ повысить сейсмостойкость - установить резинометаллические и резинопластиковые опоры между надземной и подземной частями здания для создания гибкого этажа. Для лучшего подавления колебаний опоры могут снабжаться свинцовыми сердечниками, которые рассеивают энергию, в то время как резинометаллические части конструкции обеспечивают перемещение.

Фотография с сайта nusantarabajaprima.com.

Здание не проседает под собственным весом, поскольку опоры выполняются жёсткими в вертикальной и податливыми в горизонтальной плоскости.

Главный недостаток технологии – ее высокая стоимость, которая может достигать 30% от стоимости здания.

В статье использована информация с сайта dzen.ru.