Как сделать правильно фундамент для дома из газобетона: Фундамент для одноэтажного дома из газобетона

Содержание

Фундамент для дома из газобетона

Фундамент для дома из газобетона должен обеспечивать монолитность основания и исключать подвижки конструкции при возведении объекта на нестабильных грунтах. От того, насколько правильно подобран и изготовлен фундамент под газобетон, зависит срок службы объекта, его надежность и долговечность.

Кроме того, правильное основание защитит газобетон от растрескивания из-за перекосов и подвижек грунта. Таким образом, фундамент под дом из газобетона – это начальный и важнейший этап строительства, требующий правильного подхода.

Содержание:

Что влияет на выбор основания, как подобрать прочный и надежный фундамент
Виды фундамента под дом из газобетона
Ленточный фундамент под дом из газобетона
Плитный фундамент под дом из газобетона

Что влияет на выбор основания, как подобрать прочный и надежный фундамент

Какой фундамент лучше для дома из газобетона? Подходящий вариант подбирается исходя из ряда параметров, важнейшими из которых являются:

Грунтовые воды – высокое нахождение горизонта грунтовых вод обеспечит подтопление здания, размытия неглубокого фундамента и перекоса дома. Для таких случаев лучше подходят основания с плитной конструкцией, равномерно распределяющие нагрузку.
Способность почвы к промерзанию – этот показатель зависит от температуры в регионе и почвенного состава. Как правило, фундамент заглубляется до уровня, на котором отсутствует промерзание почвы. Если деформации грунтов происходят на большую глубину, то имеет смысл использовать фундамент под газобетон укрепленный сваями.
Состояние и стабильность почвы – если участок находиться на песке или на глинистой почве склонной к подвижкам, то тут также потребуется использование свайных конструкций.

Если выбран ленточный фундамент для дома из гзобетона, то при его заливке, нужно учитывать ширину кладки и дальнейшей отделки, чтобы они не выходили за пределы бетонного пояса. Также, перед тем, как залить фундамент под дом из газобетона рассчитывается приблизительная масса стен, давление создаваемое на каждый квадратный метр площади. Данные потребуются для подбора марки раствора используемого при возведении фундамента.

После принятия решения о типе используемого основания, можно рассчитать фундамент под дом из газобетона определив сроки возведения и стоимость всех работ.

Виды фундамента под дом из газобетона

В современном строительстве используются различные виды фундаментов для газобетонного дома, подбор осуществляется с учетом преимуществ той или иной конструкции, стоимости и других деталей. На практике, можно использовать фундамент следующих типов:

Мелко заглубленный фундамент под газобетонный дом – один из наиболее популярных вариантов, благодаря простоте изготовления, высоким несущим характеристикам и приемлемой стоимости. Представляет собой монолитную ленту, располагаемую по контуру внешних стен и внутренних перегородок. Небольшой уровень заглубления фундамента делает его пригодным для строительства на прочных и однородных грунтах;

Монолитная фундаментная плита под дом из газобетона – второе по популярности решение для фундамента. Конструкция представляет собой цельную плиту, со слоями армирования, толщиной до 30-40 см, частично заглубляемую в грунт. Плита обеспечивает лучшее распределение нагрузки, отлично подходит для нестабильных почв, где есть риск неравномерной усадки;
Мелко заглубленный ленточный фундамент для дома из газобетона из сборных блоков. Отличается от монолита тем, что монтируется на основе готовых ЖБ блоков с заделкой швов и сварным соединением. Сборная лента монтируется быстрее, но стоит дороже монолита;
Ленточно-свайный фундамент — состоит из монолитной полосы обводящей дом по периметру, для повышения прочности вбиваются сваи, достающие до уровня плотного и однородного непромерзающего грунта. Такое решение оптимально, в случае если дом из газобетонных блоков возводиться на проблемных грунтах, особенно если наблюдается промерзание.

Ленточный фундамент стоит дешевле плитного за счет меньшего расхода стройматериалов. Однако, монолитная плита обеспечивает большую прочность, гарантирует долговечность объектов возводимых на такой поверхности. Если в приоритете подвальный этаж, то потребуется изготовление монолитной плиты с заглублением на нужную глубину, от которой далее поднимаются монолитные бетонные стены, которые станут основанием для стен первого и последующих этажей из газобетона.

Обратите внимание, дом построенный из газо-блоков в силу небольшой несущей способности этого материала, рекомендуется строить не более 2-3 этажей высотой. При выборе марки бетона для фундамента нужно рассчитывать этажность дома, какой газобетон используется, количество блоков и массу, приходящуюся на каждый квадратный метр фундамента. Также при расчете несущих характеристик, нужно учитывать вес отделочных материалов, кровельного пирога и межэтажных перекрытий.

Ленточный фундамент под дом из газобетона

Ленточный фундамент под дом из газобетона используется чаще других решений, особенно если возводиться 1-2 этажный дом на стабильном грунте без подвижек и прочих недостатков почвы. Еще одно преимущество в том, что залить такой фундамент можно самостоятельно, заказав бетонную смесь нужной марки прочности. Изготовление фундамента происходит в несколько этапов, каждый из которых заслуживает подробного рассмотрения.

Разметка и земляные работы

На начальном этапе необходимо произвести разметку территории под изготовление фундамента, на участке. Разметка производиться при помощи колышков, между которыми натягивается прочная нить или наноситься на поверхность земли при помощи извести. При выполнении работ нужно дополнительно убедиться в соответствии размером разметки проектным данным, а также убедиться в параллельности линий и точности углов разметки.

Далее проводятся земляные работы. Так как ленточный фундамент устанавливается на небольшую глубину и его ширина незначительно больше чем блок из газобетона произвести выемку грунта моно вручную. Если имеется возможность, то выполнять работы можно при помощи экскаватора с ковшом нужного объема. При копке траншеи полностью удаляется верхний слой плодородного или непрочного грунта, вплоть до более плотных слоев. Траншеи прокапываются на большую глубину по сравнению с глубиной расположения заливки, это необходимо для изготовления подушки из песка и гравия.

Построим все виды фундамента для дома! Просто позвоните: +7 (926) 033-28-33.

Дно траншеи выравнивается, устраняются перекосы и прочие недостатки, чтобы ограничить расход при заливке. Ширина копки должна соответствовать ширине фундамента, плюс размер устанавливаемой опалубки (10-15 см). По готовности траншеи изготавливается подушка под фундамент, дно укрепляется слоем щебня в 15 см толщиной, а также слоем песка в 10 см толщиной. Каждый слой трамбуется отдельно, проливается водой для лучшей усадки.

Изготовление дренажной системы

В районах, где наблюдаются частные осадки или есть риск, что малозаглубленный ленточный фундамент для дома из газобетона будет размываться грунтовыми водами, то следует провести установку дренажной системы. Дренажные трубы устанавливаются чуть ниже уровня заливки с внешней стороны. Для их монтажа траншея расширяется и заглубляется на уровень не менее 20 сантиметров от уровня глубины заливки.

Далее, дно траншеи уплотняется при помощи песчаной подушки, укладываются дренажные трубы, идущие по конуру здания. На углах устанавливаются смотровые колодцы из той же трубы необходимые в дальнейшем для оценки работы системы. Система отводиться в накопительную емкость, в которой и находиться отводимая вода. После монтажа труба засыпается слоем гравия и песка. По готовности рекомендуется создать подушку из пропускающих влагу материалов с внешней стороны. Это уменьшит давление на поверхность, позволит эффективнее отводить влагу в дренажную систему.

Установка опалубки

Мелкозаглубленный ленточный фундамент для дома из газобетона заливается с применением опалубки. Для ее изготовления можно использовать следующие материалы:

Доски из натуральной древесины, сбиваемые в щит с использованием вертикальных направляющих через 40-50 см;
Фанера – потребуется дополнительно укрепить листы направляющими, чтобы исключить деформацию, если используются тонкие листы;
ДСП – лучше покрыть листы водоотталкивающим составом до установки щитов, чтобы исключить их дальнейшую деформацию.

Готовые щиты устанавливаются таким образом, чтобы доставать до дна траншеи и выступать на достаточный уровень, чтобы можно было залить монолит за один заход. Края опалубки должны быть на 3-5 см выше уровня фундамента. После установки щитов они укрепляются внешними угловыми подпорками и соединяются поперечными вставками по верней части бортов. Это позволит исключить деформацию под воздействие внутреннего давления раствора в процессе застывания.

Армирование

Лента из монолита с армированием бетона – лучшее решение, когда требуется добиться высокой прочности. Армирование производиться с применением металлических арматурных прутов. Устанавливается 2 и более поясов армирования. Каждый пояс собирается в объемную конструкцию при помощи профильных сварных элементов. Рекомендуется выполнять сварку прутков, но при отсутствии такой возможности достаточно выполнять скрутку с помощью прочной проволоки.

Арматура не должна быть вровень с заливаемым фундаментом или располагаться слишком близко к любому из краев конструкции. В дальнейшем это может привести к тому, что лента из монолита даст трещины на участках прохождения арматурного пояса.

Заливка монолита

Ленточный фундамент для одноэтажного дома из газобетона или более высотного здания, должен заливаться за один заход, без расслоения и образования фрагментов залитых раньше или позже. Поэтому, к моменту, когда планируется заливка, все подготовительные работы должны быть завершены.

Лучшим решением будет заказать бетонную смесь с завода, это позволит получить продукт соответствующий стандарту качества, а также объем бетона достаточный для заливки фундамента. Самостоятельное приготовление расхода, даже с использованием стационарных бетоносмесителей, отнимает много сил и времени.

Заливка ленточного фундамента производиться поэтапно в нескольких точках, чтобы обеспечить равномерное распределение смеси и снизить перепады нагрузки на грунт и опалубку. Для того, чтобы раствор заполнял форму равномерно, без пузырей и воздушных полостей, нужно проводить штыкование смеси. Для того, достаточно быстро погружать и вытаскивать арматурный прут в массу раствора до его схватывания. Так можно разбить воздушные пузыри и повысить прочность фундамента в дальнейшем.

Застывание фундамента и снятие опалубки

Фундамент застывает в течение 27-40 дней. Это время необходимо для набора полной прочности и потери излишков воды. За фундаментом нужно правильно ухаживать в течение первых дней. После схватывания поверхности, ее необходимо укрыть слоем полиэтиленовой пленки, чтобы исключить чрезмерную потерю влаги и образование трещин, создать парниковый эффект. Также поверхность может смачиваться водой, что позволит исключить трещины из-за перепада уровня влажности внутри и в наружных слоях.

Снимать опалубку можно через 7-12 дней после заливки. Должен измениться цвет фундамента, он должен стать более светлым без следов влаги. Сначала необходимо удалить все распорки и соединяющие элементы. Для удаления опалубки, необходимо постукивать молотком по поверхности щита и аккуратно отделять его т фундамента, чтобы избежать сколов.

Плитный фундамент под дом из газобетона

Использование плитного фундамента оправданно с практической точки зрения. Такой фундамент подойдет для любого вида грунта, сохранит надежность даже при подвижках почвы, обеспечит прочность стен и исключит прочие разрушительные нагрузки, воздействующие на блоки из газобетона из-за непрочного основания. Дом построенный из газо-блоков на плитном основании прослужит максимально долгий срок.

«Фундамика» — надёжная бригада для постройки фундамента!

Единственной недостаток такой конструкции в дороговизне заливки из-за больших затрат на производственные материалы. Также исключается возможность организации подвального помещения.

Подготовительные грунтовые работы

На практике, подготовительные этапы на плитный фундамент, схожи с теми же работами для ленточного основания. Единственная разница в том, что котлован необходимо копать по всей площади здания, добавив по метру с каждой из сторон. Таким образом, фундамент для дома из газобетона 10х10 должен иметь соотношение сторон 12х12. Этот запас исключает даже минимальную просадку плиты, и позволяете боле равномерно распределить нагрузку от давления стен. На дне изготавливается такая же подушка, как и при заливке ленточного фундамента.

Армирование

Изготовление плиты в обязательном порядке, перед заливкой требует проведения армирования. Для этого, собирается решетка из арматуры той же площади, и формы что основание для заливки плитного фундамента. Решетка монтируется двумя слоями, размер ячеек сетки составляет 20-25 см, в зависимости от технических требований проекта и несущих свойств основания. Слои скрепляются между собой арматурными прутками с использованием вязальной проволоки.

Установка опалубки

Опалубка устанавливается по периметру плитного фундамента в том числе, с заглублением до дня котлована. Опалубка собирается из дощатых, фанерных щитов. Для фиксации на одном месте устанавливаются треугольные упоры, исключающие падение или смещение шва во время заливки.

Заливка бетона

Заливка плитного фундамента должна производиться за сутки. Бетон подается в одну точку ближе к одному из краев плиты и по мере заполнения котлован его необходимо разравнивать направляющими. Далее по мере заполнения и разравнивания точка подачи раствора может смещаться в сторону, для равномерного распределения раствора.

Для повышения прочности заливаемый бетон штыкуется или обрабатывается специальной вибромашиной исключающей образование воздушных пузырей.

Застывание

Сроки застывания и готовности фундамента зависят от погоды, температуры воздуха, от того, какова глубина котлована под фундамент и ряда других факторов. В среднем, сроки застывания составляют около 30-40 дней до полной готовности и возможности продолжить строительство. В первые дни после того, как проведена заливка фундамента под дом из газобетона за ним необходимо ухаживать также, как и за ленточной конструкцией. Периодически смачивать поверхность, чтобы исключить растрескивание. Снимать опалубку стоит не раньше чем через 10 дней с момента заливки.

Подводя итог

Таким образом, правильно рассчитать размеры фундамента под дом из газобетона, подобрать материалы, соблюсти технологию работ, достаточно сложно и для этого, нужно обладать строительными навыками и инженерными знаниями. Если Вы сомневаетесь в своих силах, лучше доверить заливку фундамента компетентным специалистам.

На помощь готова прийти наша строительная бригада. Мы изготовим фундамент под газобетонный дом любой площади и этажности. Подберем подходящий тип фундамента. Выполним и используя специальный калькулятор точных расходов. Быстро произведем заливку с учетом технически нюансов и требований для того, чтобы получился долговечный и прочный фундамент под строительство.

Если у вас остались какие-либо вопросы будем рады ответить на них в комментариях.

Автор статьи: Андрей Силицкий (прораб строительной бригады «Фундамика»).

Автор: Андрей СЕО

26 глупых ошибок или правильный фундамент для дома из газобетона

Какой выбрать фундамент
Конструктивные ошибки
Строительство без проекта
Анализ почвы

Расчетам нагрузки
Упущение деталей
Красные линии
Типовой проект
Технологические ошибки
Плодородные слои почвы
Пучение грунта
Тромбовка песка
Песок с примесями
Отсутствие геотекстиля

Установка опалубки
Укладка и перевязка арматуры
Крепление каркаса
Защитный слой бетона
Экономия на бетоне
Заливка без защитного слоя
Вибрирование и штыкование
Заливка слоями
Уход за бетоном
Геометрия фундамента

Дренаж
Простаивание фундамента
Гидроизоляция
Эксплуатационные ошибки
Последствия
Заключение

Фундамент как самый важный конструктивный элемент здания, должен получать максимум внимания при строительстве.

Допуская ошибки в выборе и проектировании фундамента для домов из газобетона, потребитель рискует поплатиться в дальнейшем целой постройкой.

Задача фундамента правильно передавать нагрузку от здания на основание, при этом длительное время не менять своего положения и не разрушаться.

В статье подробно разберем какие ошибки допускают при проектировании и строительстве, как их избежать. Рассмотрим какие факторы влияют на выбор и почему такие работы лучше поручить специалисту.

Какой выбрать фундамент для дома из газобетона?

На самом деле не имеет значения какой тип фундамента выбрать, лучшим фундаментом для дома из газобетона будет тот, который выполнен согласно всех технологических требований.

Есть 4 основных вида фундамента подходящих практически под любые строения:

Плитный;
Ленточный;
Столбчатый;
Свайный;

Самым недорогим и функциональным вариантом будет ленточный мелкозаглубленный, подходит для не рыхлых почв с не высоко расположенными грунтовыми водами. Самый дорогой вариант фундамента — плитный. Считается самым надежным и устойчивым, может применяться в самых сложных ситуациях.

Ошибки при проектировании и строительстве фундамента

Каждая семья со временем задумывается о строительстве своего загородного дома или дачи. В процессе подготовки к строительству, будут возникать десятки вопросов «что» и «как» делать, но один из них самый важный, какой выбрать фундамент на стадии проектирования, как сделать все правильно и не допустить ошибок задолго до его возведения, дабы в будущем не пришлось заниматься восстановлением, а то и полностью сносить дом. Результат зависит от выбора Вами проектной организации.

Наличие ошибок в проектной документации может говорить о недостаточной квалификации разработчиков. Выявить это можно заказав дополнительную независимую экспертизу до согласования проекта.

Все ошибки можно поделить на 3 категории: конструктивные, технологические, эксплуатационные.

Конструктивные ошибки при строительстве фундамента

Самая большая ошибка, строить без проекта, с трудом представляется хороший жилой дом построенный без проекта.

Привлечение неквалифицированных проектировщиков на стадии разработки проекта может привести к:

недостаточному анализу почвы, или его отсутствию,
неправильным расчетам нагрузки и глубины заложения фундамента, условий эксплуатации, без учета конструктивно-технологических характеристик здания,
упущению деталей, к примеру забыты закладные, подбор неправильной марки бетона,
не проверенным «красным линиям»,
выбору типового проекта.

Коротко об анализе грунта

Представим, что проектировщик не сделал анализ почвы:

неизвестно, на чем будет строиться дом, что там за земля и как будет вести себя в разное время года,
имеет ли грунт достаточное сопротивление,
какая пористость,
как глубоко находятся подземные воды.

Инженерная геология участка дает возможность сделать правильные расчеты, обезопасить постройки на прилегающей территории от нарушения равновесия, а также деформации и смещения слоев грунта, исключить затопление фундамента и подвальных (цокольных) этажей грунтовыми водами, рассчитать возможные последствия от влияния нового строения на грунт.

Перед началом строительства очень важно сделать инженерно-геологические, инженерно-геодезические и инженерно-гидрометеорологические изыскания, такие работы могут проводить только организации имеющие лицензии и разрешения и выполнять требования СНиП 11-02*, СП 11-102*, СП 11-104*, СП 11-105*, и других нормативных документов.

Геологические изыскания дают оценку территории для застройки, изучая характеристики почвы для корректного составления документации проекта. Если ранее проводились геолого-разведовательные работы, будет проще изучить тип и физико-механические свойства грунта, опираясь на уже полученные данные при сборе и анализе материалов почвы.

Отметка в проекте о произвольном принятии расчете сопротивления грунта, говорит, что геологические и гидрологические изыскания не проводились. В такой ситуации нет возможности предъявлять претензии к проектировщикам, как фундамент будет вести себя в процессе эксплуатации предсказать невозможно.

Согласно общих правил инженерно-геологических изысканий приведенных в СП 11-105-97, исследования включают в себя:

получение и анализ исследований и изысканий прошлых лет,
геофизические исследования,
гидрогеологические исследования,
рекогносцировочное исследование (маршрутное, аэровизуальное),
мониторинг геологической среды,
полевые исследования грунтов,
прогнозирование изменений инженерно-геологических условий,
расшифровку космо- и аэроматериалов,
вертикальную выборку пород,
обследование оснований существующих строений на предмет деформаций, подтоплений.

Взятие пород должна осуществляться согласно действующих нормативных документов СП 11-105-97 и соответствовать приведенной ниже таблице:

Здание на ленточных фундаментах		Здание на отдельных опорах
Нагрузка на фундамент, кН/м (этажность)	Глубина горной выработки от подошвы фундамента, м	Нагрузка на опору, кН	Глубина горной выработки от подошвы фундамента, м
До 100 (1)	4-6	До 500	4-6
200 (2-3)	6-8		5-7
500 (4-6)	9-12	2500	7-9
700 (7-10)	12-15	5000	9-13
1000 (11-16)	15-20	10000	11-15
2000 (более 16)	20-23	15000	12-19
		50000	18-26

Перечень видов, типов и классификации грунтов можно найти в ГОСТ 25100.

Далее проводят лабораторные исследования полученных материалов включая грунт, поверхностные и подземные воды, составляют заключение по полученным данным в виде технического отчета и предпроектной документации.

По результатам проведенных работ составляют документы, содержащие данные помогающие выбрать тип основания, фундамента и подземных сооружений. Провести расчеты предельных состояний при строительстве и эксплуатации с прогнозом возможных изменений строительной площадки и грунта.

Более подробно можно ознакомиться в статье геологические исследования.

Нюансы проектирования

Сам проект можно поделить на три составляющие основы: долговечность, экономичность, надежность. Выбор подходящего варианта с технической и экономической точки зрения, обеспечит правильное применение физико-механических свойств материалов фундамента с учетом характеристик прочности грунта.

Следует учитывать уровень ответственности зданий в соответствии с ГОСТ 27751 (для жилых строений выдерживают правила 2 уровня).

Проект фундамента разрабатывают с учетом полученных данных:

инженерных изысканий и сейсмичности участка,
будущих характеристик, конструктивных и технологических здания с учетом условий эксплуатации,
расчета нагрузки,
строений вокруг новой постройки,
экологических требований по СНиП 11-02 и СП 11-102.

На основе которых подбирают:

какое основание использовать,
конструктивные детали (тип, материалы, размеры),
меры по устранению влияния внешних факторов.

Основание имеет 2 группы предельных состояний деформациям и по несущим способностям.

Обе группы определяют состояния в результате которых строение ухудшают свои характеристики и приходит в непригодность.

Первая группа по СП 50-101-2004 п. 5.5.52 относиться к смещениям строения вследствии:

прогибов,
кренов,
поворотов,
колебаний,
осадок и подъемов.

Вторая группа по СП 50-101-2004 п. 5.1.3 описывает состояния приводящие к полной непригодности строения:

резонансные колебания,
утрата устойчивости формы или положения,
деформации ползучести и пластические деформации,
вязкое и хрупкое разрушение.

Учитывая нагрузки в процессе строительства, необходимо проверить несущие способности основания фундамента, в случае когда предусмотрена возможность постройки сооружения до обратной засыпки пазух котлована.

Неправильно посчитали нагрузку, или выбрали цемент легкой марки, снижая этим марку готового бетона. Фундамент начинает трескаться под собственным весом и влиянием погодных условий, не говоря уже о дальнейшем увеличении веса при строительстве.

Выбор типового проекта вместо разработки индивидуального. В данном случае не учитывается тип и не проводятся никаких работ по изучению местности. Такой подход может быть применен, только в случае строительства соседних зданий по такому же проекту, но и тут могут быть риски.

Технологические ошибки при строительстве фундамента

Привлечение непрофессиональных строителей на подготовительных и начальных работах, а также при возведении фундамента может дать целый ряд ошибок.

Оставить плодородные слои почвы. Такие слои подвержены гниению и просадке, т.к. содержат в себе органику.

Не делать мероприятия предотвращающие пучение грунта. Плотность воды почти на 9% больше плотности льда, следовательно при одинаковой массе, лед будет иметь больший объем. Грунт в процессе замерзания расширяется, начинает движение и выталкивает фундамент с огромной (5-7 т на 1 м2) силой вверх.

В таблице Б.27 из ГОСТ 25100-95 приведена классификация грунтов по деформации пучения.

Разновидность грунтов	Относительная деформация пучения efn, д. е.	Характеристика грунтов
Практически непучинистый		Глинистые при IL £ 0 Пески гравелистые, крупные и средней крупности, пески мелкие и пылеватые при Sr £ 0,6, а также пески мелкие и пылеватые, содержащие менее 15 % по массе частиц мельче 0,05 мм (независимо от значения Sr). Крупнообломочные грунты с заполнителем до 10 %
Слабо пучинистый	0,01 — 0,035	Глинистые при 0 Пески пылеватые и мелкие при 0,6 Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком мелким и пылеватым) от 10 до 30 % по массе
Среднепучинистый	0,035 — 0,07	Глинистые при 0,25 Пески пылеватые и мелкие при 0,80 Крупнообломочные с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) более 30 % по массе
Сильнопучинистый и чрезмерно пучинистый	> 0,07	Глинистые при IL > 0,50. Пески пылеватые и мелкие при Sr > 0,95

Не протрамбовать песок или делать неправильно, используя большие слои или заливая водой.
Использование песка с примесями глины приводит к пучению и в итоге фундамент будет поврежден.
Если не положить геотекстиль под песчаную подушку, со временем песок перемешается с грунтом и перестанет работать.
Неправильно установленная опалубка. Есть два вариант опалубки: съемная и несъемная.
Неправильно уложить и перевязать арматуру, не выдержать шаг, без усиления на углах. Углы фундамента самые слабые места.
Не закрепить арматурный каркас. Мало просто перевязать арматуру между собой, весь каркас необходимо хорошо закрепить, чтоб в случае заливки бетона, он не сдвинулся. Так же надо помнить, что арматуру нельзя сваривать, только перевязывать.
Малый защитный слой для арматуры. Согласно СП 351.1325800.2017 толщина защитного слоя бетона должна составлять минимум 50 мм и рассчитывается индивидуально для каждого проекта.
Экономия на бетоне.
Заливать бетон без применения защитного слоя между песком и бетоном, в таком случае цементное молоко уйдет в песок и снизиться марка бетона.
Уплотнение бетона. Вибрирование и штыкование помогает уплотнить бетон и выгнать из него пузырьки воздуха.
Заливка бетона слоями. При заливке раствора должна получиться монолитная конструкция, если заливать слоями, то получиться несколько отдельных составляющих конструкции.
Не подогревать бетон зимой и не укрывать летом. Зимой при низких температурах бетон должен подогреваться до получения половины прочности, летом при высоких температурах бетон необходимо накрывать пленкой и поливать, чтоб не было быстрого высыхания и перегрева до получения половины прочности.
Выдержка геометрии фундамента. Распространенная ошибка, когда опалубка закреплена неправильно и при заливке происходят смещения.
Не сделать дренаж, если предусмотрен проектом.
Простаивание фундамента. Оставить фундамент без нагрузки продолжительное время.
Не сделать вертикальную гидроизоляцию и гидроизоляцию между фундаментом и стенами.

Важно следить за закупкой, распространенный вариант ошибки, когда 11 мм арматуру продают под видом 12 мм. Визуально они практически не отличаются. Арматура диаметром 11 мм несет меньшую рабочую нагрузку, приводя к соответствующим последствиям.

Эксплуатационные ошибки

Этот пункт больше относится к ошибкам которые допускают через некоторое время после возведения дома. Решили делать новую сливную систему водостоков и неправильно направили сточные воды, что в итоге поднимает влажность фундамента и подвальных помещений. Еще один пример, достройка второго этажа или замена кровли более тяжелыми кровельными материалами.

Какие могут быть последствия?

Любая ошибка может привести к дальнейшей непригодности фундамента, или к значительному удорожанию при восстановительных работах.

В последствии могут быть трещины в фундаменте и на стенах самого дома.

Трещины делят на 2 вида: горизонтальные и вертикальные. Если трещина превышает 3 мм, это говорит об изменениях в наружных слоях, а не деформации фундамента.

Горизонтальные трещины относят к усадке нового фундамента вследствии погодных явлений, устранить такие можно самостоятельно без привлечения строителей.

Вертикальные трещины более опасны по сравнению с горизонтальными и говорят о серьезных проблемах. В результате давления постройки или почвы фундамент может разрушиться.

Заключение

Подводя итоги мы получили 3 важные ошибки, которых следует избегать при проектировании фундамента:

Поручать проектирование неквалифицированным проектировщикам.
Нанимать строительную бригаду без опыта работы.
Вносить изменения в проект без согласования.

Частые вопросы о фундаменте

❔ Каковы требования к фундаменту?

Фундамент должен обладать следующими характеристиками: прочность, устойчивость, морозостойкость, влагозащищенность, долговечность, экономичность.

❔ Какова роль фундамента?

Фундамент служит основанием дома, предотвращает строение от перепадов и смещений грунта в различное время года.

❔ На какую глубину закладывают фундамент?

На сухих грунтах от 0,5 метра, в иных случаях глубина заложения фундамента без подвального помещения рассчитывается согласно точки промерзания грунта.

❔ Влияет ли глубина заложения на надежность и устойчивость фундамента?

Не всегда. Надо рассматривать каждый отдельный случай.

❔ Фундамент выбирают в зависимости от грунта?

Не только, фундамент рассчитывают опираясь на тип строения и его массу.

Переосмысление бетонных фундаментов, альтернативы бетонным фундаментам

Традиционные дома в штате Мэн строились на фундаменте из бутового камня, с небольшим количеством раствора для скрепления камней или без него. Эти фундаменты часто были достаточно глубокими, чтобы их можно было использовать в качестве корневого погреба.

BY MICHAEL MAINES

ЗДЕСЬ, В МЭНЕ, мы строим дома с подвалами и бетонными фундаментными стенами. По крайней мере, таково общепринятое мнение; есть много причин переосмыслить этот подход.

Традиционно дома в штате Мэн строились на фундаменте из бутового камня, с небольшим количеством раствора для скрепления камней или без него. Эти фундаменты часто были достаточно глубокими, чтобы их можно было использовать в качестве погреба, иногда в них помещалась цистерна для дождевой воды, а позже они были приспособлены для размещения установок центрального отопления и водонагревательных приборов, но только в самых красивых домах были подвалы, достаточно высокие, чтобы человек мог стоять прямо. Эти фундаменты пропускают воздух и воду, способствуют ухудшению качества воздуха в помещении, и их трудно улучшить или изменить. Позже стали часто использовать бетонные блоки. По мере развития технологий формирования и укладки фундаментов из литого бетона они в настоящее время доминируют на рынке.

Недостатки

Бетонные фундаменты, армированные стальными стержнями, прочны, долговечны и в некоторой степени устойчивы к фильтрации грунтовых вод. Их основная цель — удерживать здания, и теперь они включают в себя оборудование, чтобы здания не двигались во время шторма или землетрясения. Они также имеют относительно недорогую площадь в квадратных футах, удобны для размещения и доступа к механическим системам, и во многих случаях они готовы для обеспечения жилой площади. В некоторых ситуациях они по-прежнему являются лучшим вариантом. Но у них есть несколько недостатков, которые стоит учитывать:

Фундамент — это дыра в земле, в которую хочет попасть вода. Особенно в районах с постоянно высоким уровнем грунтовых вод (уровень грунтовых вод ниже уровня земли), а также в местах, где грунтовые воды поднимаются лишь изредка, трудно предотвратить попадание воды в фундамент из-за неослабевающего гидростатического давления. (Гидростатическое давление — это сила, с которой вода или другая жидкость выталкивается наружу под действием силы тяжести и экспоненциально увеличивается с глубиной жидкости.) Наличие хорошей дренажной системы по периметру помогает, особенно когда дом построен на склоне, поэтому стоки могут привести к под открытым небом. Но многие стоки фундамента ведут к водоотливному насосу, которому требуется электричество, чтобы сдерживать грунтовые воды. Бетон может содержать дополнительный портландцемент или добавки, такие как примеси пуццолана, которые уплотняют бетон, закупоривая его поры и уменьшая фильтрацию воды. Строительные нормы и правила штата Мэн требуют «влагонепроницаемости», обычно тонкой битумной эмульсией, наносимой на стены ниже уровня земли для замедления проникновения воды, но она не выдерживает сильного гидростатического давления. В более эффективных системах используется эластомерная мембрана, жидкость, которая распыляется или накатывается на бетон для создания резиноподобной водонепроницаемой поверхности, или водонепроницаемая мембрана, применяемая в виде листа для создания непроницаемого барьера. Другой подход заключается в использовании коврика с ямочками, такого как пластиковый ящик для яиц, который направляет любые грунтовые воды в канализацию по периметру, прежде чем они могут вызвать проблемы. Иногда используется смесь систем.

Даже с этими системами, и особенно без них, бетонные фундаменты имеют тенденцию быть влажными. Поверхность бетона может казаться сухой, потому что влага испаряется в воздух в помещении. Но влага присутствует и обеспечивает питание для плесени и грибков, что приводит к запаху подвала, с которым мы все знакомы, и способствует ухудшению качества воздуха в помещении по всему дому.

Бетон — плохой изолятор. Единственными распространенными строительными материалами, которые лучше проводят тепло, чем бетон, при R-0,08/дюйм являются сталь и алюминий. Бетон в 15 раз более электропроводный, чем деревянный каркас, и в 50-80 раз более электропроводный, чем пенопласт. Пока он не треснул, бетон считается воздухонепроницаемым, что может привести жильцов к мысли, что неизолированные бетонные стены не тратят энергию впустую. Утепление стен подвала требуется строительными нормами для новых домов, но некоторые строители используют исключение, которое позволяет вместо этого утеплить первый этаж, что почти никогда не является эффективным подходом из-за всех обходов в подвальное пространство. Другие строители устанавливают изоляцию из пенопласта снаружи, но обрезают ее чуть ниже уровня земли, чтобы не покрывать ее. Мало того, что это нарушение кодекса, оно оставляет незащищенной часть стены фундамента, которая соприкасается с самым холодным воздухом, часть выше уровня земли.

Производство портландцемента, «клея», скрепляющего заполнитель для создания бетона, является основным источником выбросов парниковых газов ——— составляет около 8% всех выбросов в мире. Есть способы уменьшить количество портландцемента, необходимого для фундамента, но самый простой — это уменьшить количество используемого бетона.

При всех возможных проблемах, почему мы до сих пор строим на фундаменте? Альтернативы становятся все более распространенными, особенно в мире высокопроизводительных зданий. Для тех, кто все еще строит подвалы, их можно спроектировать и построить так, чтобы они были безопасными и удобными; это стоит значительно больше, чем традиционный, простой подход, хотя в большинстве случаев это все же дешевле, чем строительство нового помещения выше класса. Но, по моему опыту, все еще трудно найти научные знания о том, как спроектировать и построить хороший фундамент. Даже когда я подробно рассказываю о том, как построить фундамент, который будет теплым и сухим, с хорошим качеством воздуха в помещении, я почти всегда вижу, что строитель внес изменения, когда я посещаю строительную площадку.

Варианты

По этим причинам, как и многие экологические проектировщики, архитекторы и строители, я предпочитаю по возможности избегать заливки бетонных фундаментов с подвалами. Вот некоторые из вариантов, которые я использовал:

Сплошной плитный фундамент по проекту, построенному компанией Ecocor из штата Мэн. Фото предоставлено Майклом Мейнсом.

Пространство для обхода. По сути, это короткий подвал, построенный аналогично. Есть две версии: вентилируемая и невентилируемая. Предполагается, что вентилируемые подполья должны обеспечивать достаточный приток воздуха через внешние вентиляционные отверстия, чтобы воздух оставался сухим, а поверхности — свободными от конденсата (и, как следствие, роста плесени и грибка). К сожалению, то, что на самом деле происходит в каждом вентилируемом подполье, в котором я был, заключается в том, что вентиляционные отверстия пропускают теплый влажный воздух в подполье во влажные месяцы, где он конденсируется на прохладных поверхностях. Предполагается, что первый этаж утеплен, но наиболее распространенными продуктами, используемыми для этого, являются стекловолоконные плиты, которые плохо выдерживают колебания влажности и мало блокируют поток воздуха через изоляцию, снижая ее эффективность. Вентиляционные отверстия зимой пропускают холодный воздух в подполье, поэтому люди закрывают их пенопластовыми заглушками и больше никогда не открывают. Короче говоря, вентилируемые подполья не работают должным образом.

Приподнятая плита с защищенной от мороза балкой мелкого заложения по периметру. Фото предоставлено Майклом Мейнсом.

Герметичные подполья могут быть хорошим вариантом: они стоят дешевле, чем цельные фундаменты, и содержат меньше бетона и пены, наносящих вред климату. Они по-прежнему могут обеспечивать доступ для механических систем, а более высокий уровень пола должен обеспечивать меньшую фильтрацию грунтовых вод, чем при полном фундаменте. Проведя много времени в подвальных помещениях, в них не очень весело работать, и, конечно же, их нельзя позже превратить в жилое пространство. Но, если все сделано правильно, они могут быть эффективными.
Плита на уклоне. Часто связанные с более дешевыми домами, они стоят меньше, чем фундаменты с подвалами, потому что они требуют меньше земляных работ, меньше материала и меньше труда. Но их также можно использовать в высококачественных домах. Есть несколько способов построить плиты по уклону; один из обычно используемых называется монолитным с перевернутым фундаментом. Они могут хорошо работать, если они правильно детализированы, но большинство из них не изолированы должным образом, и большинство из них не возвышаются над уровнем земли в той мере, в какой они должны быть — наши строительные нормы требуют не менее 6 дюймов от уровня земли до любого деревянного каркаса или сайдинга ( наличие дробленого или упавшего камня на уровне не отменяет этого требования, несмотря на аргументы, которые я слышал). На самом деле, большинство добросовестных строителей предпочитают оставлять 8-12 дюймов над уровнем земли, чтобы свести к минимуму разбрызгивание воды и связанный с этим ущерб. Вариантом является то, что я называю приподнятой плитой, плитой с морозостойкой стеной или балкой по периметру. Это начинается с того, что выглядит как короткая фундаментная стена, либо простирающаяся ниже линии промерзания до уступа, либо защищенная от промерзания пенопластовой изоляцией. Внутренняя часть заполнена и изолирована, и в большинстве случаев сверху заливается бетонная плита. Несколько проектировщиков и строителей, в том числе и я, сейчас экспериментируют с отказом от бетонной плиты и укладкой чернового пола прямо поверх изоляции. Есть много деталей, которые нужно учитывать, но пока все отчеты о нескольких проектах по всей стране с этим типом фундамента положительные.
Другой вариант плиты по уклону называется плитой-основой. На основе европейских систем жесткий пенопласт используется для создания изолированной конструкции, похожей на ванну, в которую помещается конструкционная бетонная плита. Несколько производителей продают продукты из пенопласта для этого типа систем, или вы можете сделать их сами.

Полноразмерный монолитный бетонный фундамент «дневного света» или «выходного» фундамента. Фото предоставлено Майклом Мейнсом.

Альтернативы

Что делать, если вы хотите полностью отказаться от бетона? Есть несколько вариантов:

Спиральные опоры, прочные металлические столбы, просверленные в земле, которые могут поддерживать дом или настил, являются альтернативой бетонным подвалам. Хотя они еще не получили широкого распространения, они имеют долгий и успешный послужной список в США и Канаде. Фото предоставлено Techno Metal Post.

Постоянный деревянный фундамент (PWF). Наши строительные нормы и правила позволяют строить фундаменты из обработанных под давлением пиломатериалов с соблюдением списка требований. PWF впервые приобрели популярность в 1980-х годах, и многие фонды той эпохи до сих пор находятся в хорошем состоянии. Другие потерпели неудачу, часто из-за давления грунтовых вод и фильтрации. Многие из нас, пытающихся уменьшить свой углеродный след, в прошлом насмехались над деревянными фундаментами, но теперь присматриваются к ним еще раз. На сегодняшний день я не использовал деревянный фундамент, но вскоре, возможно, сделаю пристройку к моему дому, которую я намерен сделать максимально низкоуглеродной.
Основания для опор. Эта категория охватывает много вопросов. Первый новый дом, который я помог построить в начале 1990-х годов, стоял на бетонных опорах диаметром 10 дюймов. (Они торчали из земли намного дальше, чем, как я теперь знаю, было безопасно, но дом все еще стоит.) Когда круглые бетонные опоры не подходят с эстетической точки зрения, вы можете купить или сделать конические квадратные версии. Для дома опоры должны простираться ниже линии промерзания и должны быть укреплены, чтобы они не сломались, когда на них давит мороз. Они также должны быть рассчитаны на боковое сопротивление — несмотря на то, что они выдерживают «гравитационные нагрузки», термин инженеров для вертикальной нагрузки, довольно легко рассчитать, обеспечивая устойчивость к ветровым и сейсмическим нагрузкам, которые обычно действуют на дом сбоку, может быть труднее. фигура. На одной работе, в которой я участвовал, в прибрежной зоне с сильным ветром, инженер определил секцию сплошной бетонной стены, чтобы обеспечить устойчивость к боковым нагрузкам, потому что опор, которые мы использовали в других местах, было недостаточно. Аналогичный подход, который я планирую использовать в предстоящем проекте, — это мини-фундамент: небольшой фундамент на всю глубину, чтобы обеспечить место для инженерных коммуникаций и скрепить конструкцию, но остальная часть дома будет на опорах.
Другим набирающим популярность типом свай являются винтовые металлические сваи. Выглядят как круглый столб забора из оцинкованной стали со шнеком внизу. Оператор вбивает их в землю, как большой винт, при этом столбы разного размера и глубины обеспечивают разную несущую способность. Компания Techno Metal Post of Maine, принадлежащая Майку Брошу, только что установила десять спиральных свай для пристройки, которую я разработал. При средней цене 300 долларов за сваю это было намного дешевле, чем бетонный фундамент, и намного проще, быстрее и дешевле, чем рытье и установка бетонных опор. Плюс углеродный след меньше.
Третьим типом системы опор является конструкция с опорным каркасом, также называемая конструкцией сарая с опорой. Этот подход имеет несущие опоры, которые поддерживают стены, полы и крышу, непосредственно заглубленные, поэтому они также обеспечивают некоторое боковое сопротивление. Хотя в некоторых хорошо построенных домах используется этот подход, он обычно считается более подходящим для неотапливаемых хозяйственных построек из-за сложности с такими деталями, как герметизация воздуха.
Для всех опорных систем необходим каркасный пол, и многие беспокоятся о холодных полах. Если уделять внимание воздушной герметизации и изоляции, в том числе уменьшению тепловых мостов, фальшпол должен ощущаться примерно так же, как и любой другой пол, а потери тепла не должны сильно отличаться. Преимущество заключается в том, что в отличие от бетонных плит, которые требуют изоляции с относительно высоким уровнем выбросов углерода (пенопласт или минеральная вата), полы, построенные на опорах, могут быть сделаны из древесины, связывающей углерод, и изолированы целлюлозой, связывающей углерод. Может быть сложно иметь дело с механическими системами в доме, построенном на опорах; в том числе мини-подвал, как уже отмечалось, является одним из вариантов.

Каркасный пол необходим при любой системе опор. При должном внимании к воздушной герметизации и изоляции фальшпол должен ощущаться примерно так же, как и любой другой пол. Преимущество заключается в том, что, в отличие от бетонных плит, полы, построенные на опорах, могут быть сделаны из дерева, связывающего углерод, и изолированы целлюлозой, связывающей углерод. Фото предоставлено Techno Metal Post.

Какой тип фундамента вам подходит? Ответ на большинство вопросов в строительной науке: «Это зависит». Преимущества и недостатки есть у каждого из вариантов. Просто учтите, что, возможно, обычный, полный фундамент может быть не лучшим вариантом для вас, и убедитесь, что вы работаете с кем-то, кто понимает, как правильно внедрить выбранную вами систему. Г&ХМ

Эта статья появилась в осеннем выпуске журнала Green & Healthy Maine HOMES за 2020 год. Подпишитесь сегодня!

Найдите экспертов из штата Мэн, которые специализируются на здоровом, эффективном и устойчивом доме, в бизнес-справочнике «Устойчивое жилье» .

Подробнее: Строительная наука 101

Design / BuildGuest Пользователь 5 ноября 2020 г. бс 101, строительная наука 101, строительная наукаКомментарий

0 лайков

Как спроектировать дом на 1000 лет (часть III)

(Часть I этой серии)

(Часть II этой серии)

Наконец-то мы готовы собрать дизайн нашего дома.

Полностью конкретизированный дизайн с описанием каждой детали и системы выходит далеко за рамки этого информационного бюллетеня (не говоря уже о моих знаниях). Но мы можем предоставить схематический проект высокого уровня, показывающий основные строительные системы и то, как они будут работать вместе, чтобы удовлетворить нашим исчерпывающим критериям проектирования.

Фундамент поддерживает вес дома, передавая его нагрузку на землю под ним. Его не заменят, если только что-то не случится катастрофически, поэтому нам нужно, чтобы он прослужил всю 1000-летнюю жизнь дома.

Фундамент типичного дома на одну семью состоит из железобетона, но железобетон не подходит для долговременного строительства из-за его подверженности коррозии. Неармированный бетон – лучший выбор. Неармированный бетон использовался для фундаментов римского Пантеона и Колизея и до сих пор используется для фундаментов храмов или других конструкций с чрезвычайно долгим расчетным сроком службы. Мы хотим использовать специально разработанную медленнотвердеющую смесь для предотвращения накопления термических напряжений — в отличие от обычного бетона, который достигает проектной прочности за 28 дней, нашему потребуется не менее 9 дней. 0.

Дома достаточно легкие, чтобы их фундамент почти всегда мог опираться прямо на землю. Но из-за этого дом подвержен оседанию почвы и эрозии — чтобы предотвратить это, мы заложим фундамент на сваях, доходящих до скалы. Они также будут неармированными (хотя коррозия будет менее серьезной проблемой, пока находится под землей).

Несмотря на то, что несущие элементы находятся только по внешнему периметру, мы расширим фундамент под всю площадь дома. Это должно помочь предотвратить сырость, которая часто является проблемой фундаментов подполья (хотя мы хотим убедиться, что это подробно описано таким образом, чтобы предотвратить случайное скопление воды).

Поверх фундамента находится каркас. Наш каркас должен выполнять несколько функций:

Он должен выдерживать нормальные гравитационные нагрузки, а также потенциально чрезвычайно тяжелые боковые нагрузки (землетрясения, торнадо) или другие экстремальные явления (падение дерева и т. д.)
Он должен быть достаточно прочным, чтобы не провисать значительно за столетия жизни
должен быть устойчив к коррозии и негорючим
должен как можно меньше мешать будущей перестройке межкомнатных перегородок или пристроек
Он должен учитывать изменения в услугах здания по мере развития технологий
Он должен быть относительно простым в ремонте или модификации
Он должен быть разборчивым — должно быть легко понять, что это такое и как оно работает в отсутствие чертежей или другой информации
Срок службы конструкции

Соответствие всем этим требованиям не является тривиальным. Поразмыслив, я выбрал стальную раму с моментом, используя сборные пластинчатые балки и колонны из нержавеющей стали.

С помощью этой системы мы можем сделать несущую способность настолько высокой, насколько нам нужно (достаточно высокой, чтобы мы видели очень небольшое провисание даже в долгосрочной перспективе). Для бокового сопротивления мы будем использовать систему предохранителей на болтах (что-то вроде Durafuse) на стыках, что облегчит ремонт в случае землетрясения или подобного события. Поскольку нержавеющая сталь обладает чрезвычайно высокой коррозионной стойкостью, она вряд ли подвергнется коррозии даже в случае серьезного разрушения ограждающей конструкции.

Эта система позволит нам сохранить внутреннюю часть дома полностью свободной от несущих элементов, таких как стены или колонны, что упрощает изменение внутренней планировки в будущем. И поскольку он имеет относительно небольшое количество внешних колонн, он обеспечивает большую гибкость при реконструкции экстерьера, позволяя легко расширять, добавлять пристройку, увеличивать окна или перемещать двери.

Мы также будем использовать конструкцию с подпольем, при этом первый этаж будет опираться на несущую конструкцию, а не на землю – это позволит нам легко ремонтировать или заменять коммуникации в будущем, а также даст нам некоторую степень защиты от наводнений . Чтобы добавить гибкости, мы можем изготовить наши балки и колонны с отверстиями в них, чтобы в будущем обеспечить проход услуг.

Благодаря гибкости и долговечности этой системы легко оправдать ее ремонт. Существенная реконструкция старых зданий, как правило, обходится дороже, чем просто снести старое здание и возвести новое, но стальные каркасы достаточно легко использовать повторно, поэтому их сохранение часто является самым дешевым вариантом. Вы часто обнаруживаете, что их перепрофилируют даже в зданиях, не имеющих ценности с точки зрения сохранения, таких как склады и промышленные объекты.

Балки из пластин из нержавеющей стали — это необычная система для любого здания (а тем более дома), но концептуально она ничем не отличается от обычной стальной конструкции и должна быть понятна будущим строителям. И он очень устойчив к модификациям — к нему можно просто приварить или прикрутить новые компоненты по мере необходимости. Одна сложность заключается в том, что соединение разнородных металлов может привести к гальванической коррозии, поэтому им потребуется сваривать нержавеющую сталь или прикреплять элементы с помощью непроводящей прокладки. Но это кажется приемлемым риском.

Основным недостатком этой системы является огнестойкость. Нержавеющая сталь является негорючей, но она , а не огнеупорная — при высоких температурах сталь быстро теряет прочность, и нержавеющая сталь ничем не отличается (хотя нержавеющая сталь лучше работает при высоких температурах, чем мягкая сталь).

У нас есть несколько способов справиться с этим. Использование исключительно толстых фланцев и стенок должно добавить некоторую огнестойкость и даст нам достаточный запас прочности, чтобы здание могло устоять, даже если сталь потеряет значительную часть своей прочности. Вдобавок к этому мы защитим сталь чем-то с таким же долгим сроком службы (что исключает распыление огнезащитных или вспучивающихся красок). Лучший вариант тут простой — обложим сталь там, где это возможно, толстым слоем кирпичной кладки или легких бетонных панелей.

Это должно ограничить потенциальный ущерб от пожара, но мы все еще идем на риск. Для настоящих параноиков мы могли бы заменить нержавеющую сталь чем-то вроде инконеля, «суперсплава» на основе никеля, который сохраняет свою прочность при гораздо более высоких температурах (помимо того, что он даже более устойчив к коррозии, чем нержавеющая сталь). Но мало того, что это было бы феноменально дорого, так еще добавилась бы дополнительная сложность, которая затруднила бы будущие модификации — диаграмма Венна «строителей» и «людей, понимающих, как ремонтировать или модифицировать инконель» выглядит как восьмерка. Так что остановимся на нержавейке.

Другим недостатком является вес. В идеале наши секции должны быть достаточно легкими, чтобы с ними можно было манипулировать вручную, но наши стальные секции, вероятно, будут весить около сотен фунтов на фут. Поскольку сталь спроектирована так, чтобы быть как можно более прочной и ненавязчивой, это также кажется достойным компромиссом.

Каркасный план этажа

Мы также берем на себя некоторый риск, используя что-то столь же ценное, как нержавеющая сталь. Обычный режим отказа для зданий заключается в том, что ценный материал вырывается и используется повторно. Это может варьироваться от мародеров, вырывающих медные трубы из дома, чтобы продать их на металлолом, до лондонцев, повторно использующих камни из разрушенных римских зданий, до стран, находящихся в состоянии войны, переплавляющих строительные компоненты для изготовления боеприпасов. Я не вижу очевидного способа решения этой проблемы — риск коррозии, которого мы избегаем с помощью нержавеющей стали, кажется, стоит компромисса, а покрытие ее кирпичной кладкой или бетоном, похоже, сделает ее менее вероятной. Но это еще одна причина не использовать что-то столь прочное, как инконель, — стоимость материала, скорее всего, превысит стоимость здания, что по своей сути рискованно для долгосрочного выживания.

Мы будем использовать нержавеющую сталь только для основного несущего каркаса — колонн и главных балок. Каркас заполнения может быть чем-то более простым и легким в работе. Мы разместим наш основной каркас на расстоянии от 12 до 15 футов, что достаточно мало, чтобы работало любое количество возможных систем каркаса пола. Лучшим вариантом могут быть самые простые, базовые деревянные балки. Достаточно легкий, чтобы его можно было перемещать вручную, более чем достаточная грузоподъемность, легко модифицируется, крепится или просверливается, а также легко вырывается и заменяется в случае капитального ремонта здания.

Для общего дизайна мы выберем что-то отдаленно грузинское/грузинское возрождение. Этот стиль дома был популярен в течение почти 300 лет и может легко превратить дом, купленный из-за его функциональности, в дом, который сохранился из-за его архитектурной и культурной важности, что идеально подходит для наших целей. Простая конструкция крыши отлично подходит для отвода воды и предотвращения утечек, а дизайн легко приспосабливается к потенциальным изменениям использования — он может легко стать офисом, дуплексом или несколькими квартирами, в зависимости от того, что необходимо.

Мы хотим убедиться, что в доме высокие потолки, но не НАСТОЛЬКО высокие, чтобы обслуживание стало обременительным (замена лампочек и мытье окон на 20-футовых стенах не доставляет удовольствия). 10-12 футов должно работать, давая нам общую высоту от пола до пола от 12 до 14 футов. Что касается занимаемой площади, мы хотим быть в районе ~ 30×60 — это даст нам около 3000-4500 квадратных футов.

Мы хотим убедиться, что в базовый проект включены работающие дровяные камины. Поддержание тепла внутри является основной функцией дома, а возможность полагаться на внешние услуги (такие как газ, нефть, уголь или электричество) для отопления — это относительно современная разработка, которая может легко вернуться. Но даже если сеть выйдет из строя и запасы нефти закончатся, вы все равно сможете наколоть себе дрова.

Для внешней стены мы возьмем простую кирпичную кладку. Кирпичная кладка имеет исключительно долгий срок службы (при правильном уходе), прочная, негорючая, исключительно ударопрочная, устойчивая к коррозии и красивая. Несмотря на то, что это древняя технология, она остается популярной и сегодня, что говорит о том, что навыки, необходимые для ее ремонта или модификации, скорее всего, по-прежнему будут доступны.

Большая часть современной кирпичной кладки (по крайней мере, в США) строится с использованием так называемой конструкции «полой стены» — кирпич представляет собой тонкий облицовочный слой, за которым находится слой гидроизоляции и несущая конструкция. Этот стиль строительства используется, потому что каменная кладка пористая, и вода может проникать сквозь тонкий слой шпона и собираться внутри. Водонепроницаемый барьер (и капельные трубы в нижней части стены) предотвращают повреждение дома этой водой.

Строительство полой стены, via wikipedia

Мы можем добиться большего успеха, используя более традиционную кирпичную стену с двойным или тройным плетением, которая достаточно толстая, чтобы предотвратить проникновение воды через нее. Хотя в традиционном строительстве такая стена будет несущей, для нашего дома это будет облицовочная стена, поддерживающая только собственный вес — всю нагрузку будет принимать на себя стальной каркас. Хотя в идеале стена прослужит весь срок службы дома, отделение ее от несущих элементов приведет к неизбежным ремонтам и модификациям.

Мы будем использовать традиционный известковый раствор вместо более современного цементного раствора. А из-за пористости кирпича нам понадобится непористый материал в нижней части стены, чтобы он не впитывал воду с земли. Базовый курс гранита должен работать для этих целей. Мы также можем использовать гранит для перемычек, арок, карнизов и других деталей (мы должны быть уверены, что избегаем стальных перемычек или опор). Известняк также подойдет, но гранит более устойчив к кислой воде и, следовательно, будет более долговечным. Мы хотим быть уверены, что у нас есть надлежащие кромки капель, что наши койны находятся заподлицо и что в целом нет мест, где вода может скапливаться снаружи.

Такая стена не только прочна, но и позволяет встраивать в нее архитектурные детали, которые делают здания достойными сохранения. Старые кирпичные стены часто стоит сохранить, даже если остальную часть здания нет.

Одной из проблем, связанных с этим типом сборки, является то, что, хотя он исторически хорошо зарекомендовал себя, он не обязательно будет хорошо сочетаться с более современной и энергоэффективной конструкцией. Сплошная кирпичная стена традиционно проектировалась так, чтобы ее можно было обнажить изнутри, подвергая ее воздействию внутреннего тепла и позволяя ей высохнуть. Добавление внутренней изоляции делает дом намного более комфортным, но также изменяет тепловую динамику, потенциально вызывая повреждение кирпича от замерзания / оттаивания и позволяя влаге скапливаться между кирпичом и изоляцией. Это одна из многих деталей, которые необходимо проработать для полного дизайна дома.

Для окон мы будем использовать окна из твердой древесины, которые более долговечны, удобны в обслуживании и ремонтопригодны по сравнению с современными вариантами, такими как винил или стекловолокно. И мы хотим убедиться, что мы установили вентиляционные отверстия в надлежащем месте (заботясь о том, чтобы они не могли поймать летящие факелы от открытого огня).

Для крыши мы должны выбирать систему с пониманием того, что в какой-то момент ее, вероятно, потребуется заменить, возможно, на совершенно другую систему. Но чем дольше мы сможем обходиться без этого, тем лучше для нас будет. Для длительного срока службы у нас есть примерно два варианта: металл или сланец.

Для металла самый простой вариант — что-то вроде оцинкованной (НЕ оцинкованной) фальцевой кровли. Они могут иметь невероятно долгий срок службы (более 100 лет), легкие, простые в установке, требуют минимального обслуживания и очень распространены. Главный недостаток заключается в том, что он может иметь менее привлекательный, несколько коммерческий вид, что не идеально подходит для здания, которое мы пытаемся вдохновить других поддерживать на протяжении столетий.

Медь — еще один вариант металла. Он также может прослужить долго (хотя и не бесконечно) и иметь более привлекательный внешний вид. Но мы компенсируем повышенные первоначальные расходы и, вероятно, большие трудности с поиском квалифицированных рабочих, которые могут его отремонтировать.

Другой вариант — сланец. Сланцевые крыши имеют чрезвычайно долгий срок службы и чрезвычайно привлекательны. Но, как и медь, они дороже и требуют более специальных навыков для установки (поскольку они менее распространены). Сланцевая крыша также очень тяжелая, что увеличивает нагрузку на наш каркас и увеличивает риск повреждения во время землетрясения.

Мы выберем шифер, так как я думаю, что сочетание эмпирически долгого срока службы и способности убедить людей, что «это здание стоит спасти», более ценно, чем недостатки. Разные сланцы имеют разную долговечность в зависимости от типа используемого камня, поэтому мы выберем Buckingham Slate, на который производитель дает 150 лет гарантии (!) Мы соединим его с медным покрытием и водосточными желобами.

Гораздо менее важно быть придирчивым к другим системам — все, что находится на более быстром уровне, неизбежно будет заменено после небольшой доли срока службы здания, а конструкция нашей системы каркаса должна позволять относительно легко заменять их. Поэтому я просто дам их беглый обзор.

Для механических, электрических и сантехнических систем мы должны просто использовать те передовые методы, которые требуются в данный момент и в непосредственной близости. То же самое верно и для перегородок — все, что обычно используется, скорее всего, подойдет. Может быть несколько предпочтительнее использовать легкую сталь вместо стен из деревянных стоек, так как это будет меньше увеличивать нагрузку при горении и с меньшей вероятностью будет повреждено гниением или коррозией. Но это довольно незначительное соображение.

То же самое относится и к напольному покрытию — его, скорее всего, заменят несколько раз за время эксплуатации дома. Мы должны выбрать что-то красивое, с чем легко работать/модифицировать и что долговечно. Пол из массива дерева и глиняная плитка (для жилых помещений и кухонь/ванных соответственно) должны подойти.

Для будущего ремонта полезно иметь как можно больше информации о здании. Поскольку чертежи могут быть утеряны в течение 1000 лет, мы можем помочь будущим строителям, нанеся информацию о конструкции, такую как расчетные нагрузки, свойства материалов, размеры фундамента и т. д., на пластину из нержавеющей стали, приваренную к одной из балок:

Выбирая место для строительства, мы должны выбрать такое место, которое долгое время считалось желанным местом для жизни, с мягким климатом и минимальным потенциальным стихийным бедствием. Если мы действительно оптимизируем срок службы до такой степени, что можем выбирать где угодно, Лондон кажется хорошим выбором. Он имеет более чем 2000-летнюю историю заселения, кажется, что он останется важным городским районом, он имеет исключительно старый фонд зданий (что снижает вероятность того, что наш дом будет снесен, и что люди привыкли жить и модифицировать очень старые здания), и у него есть надежная система для работы со старыми и исторически ценными зданиями (а также для защиты знаний о том, как с ними работать). Здесь относительно мягкий климат и небольшая подверженность стихийным бедствиям (низкая вероятность лесных пожаров, землетрясений, ураганов или торнадо).

Но в отношении того, что готовит будущее, так много неопределенности, что любой крупный городской район, вероятно, может работать — в США разумным выбором будет где-нибудь, например, в Нью-Йорке или Бостоне (хотя климат там более суровый, чем в идеале).

После того, как мы выбрали городской район, мы должны убедиться, что строим его на возвышенности (вдали от поймы Темзы, если мы придерживаемся Лондона). Земельный участок должен быть местной возвышенностью, не скапливающей воду, достаточно близко к городу, чтобы это было желанным местом для жизни, но не настолько близко, чтобы его можно было снести и заменить более плотной застройкой в ближайшем окружении. -срок (долгосрочный, надежда на то, что наш дом будет достаточно ценным с культурной точки зрения, чтобы этого больше не было на столе).

Дизайн этого дома объединяет два способа сохранения зданий: потому что они экономически выгодны и потому что они имеют культурную и историческую ценность. Надежда нашего дома состоит в том, что по мере того, как потенциал для первого ослабевает, потенциал для второго продолжает расти. Внешняя оболочка разработана таким образом, чтобы быть исключительно прочной, и в то же время ее можно было легко ремонтировать и модифицировать. Практически все, что находится внутри внешней оболочки, можно разобрать и использовать по мере необходимости. Мы надеемся, что это позволит адаптировать его для многих возможных будущих применений, сохраняя при этом свой архитектурный характер, что позволит ему неуклонно увеличивать культурную ценность до тех пор, пока этого не станет достаточной причиной, чтобы сохранить его.

Было бы лучше, если бы обычный дом был рассчитан на 1000 лет? Я думаю, что это трудно сделать — мы вообще не учитывали стоимость в этом упражнении, но стоимость вышеприведенного дизайна будет существенной, вероятно, в районе 1000-2000 долларов за квадратный фут (в 8-16 раз больше). как обычное строительство), и мы отобрали множество возможных мест, где эмпирически людям интересно жить (например, все западное побережье США).

Но это было специально разработано для оптимизации срока службы прежде всего. Замена некоторых из наших вариантов на более дешевые (обычный стальной каркас вместо нержавеющей, обычные фундаменты вместо свай, 500-летняя стена Building Science вместо многослойной кладки, гальваническая крыша вместо шифера) по-прежнему будет иметь потенциал для многократного использования. столетний срок службы по гораздо более разумной цене (вероятно, 200-300 долларов за квадратный фут, что близко к обычному коммерческому строительству).

Конечно, это того стоило, верно? Я думаю, даже это трудно сказать. Продление срока службы застроенной среды ценно (восстановительная стоимость всех зданий в мире составляет около 165 триллионов долларов) [0], а возможность сохранить старые здания полезными в некотором роде накапливает культурную ценность, которая в противном случае была бы невозможна. т существует. Но сохранение старых зданий не позволяет новым зданиям занять их место: в Лондоне много старых зданий, но в нем также исключительно низкая плотность рабочей силы, что означает, что он не может использовать многие потенциальные преимущества агломерации. А строительство домов с чрезвычайно долгим сроком службы, вероятно, будет означать, что мы получим значительную инфраструктуру и инвестиции в местах, где она не нужна, поскольку важность городских районов со временем меняется.

Проектирование здания с чрезвычайно долгим сроком службы в некотором смысле является ставкой на определенное будущее, в котором завтрашние потребности в физической инфраструктуре не сильно отличаются от сегодняшних. И поскольку физическую инфраструктуру трудно изменить после ее создания, это также попытка создать такое будущее. Но если вы считаете, что эффекты агломерации должны подтолкнуть города к увеличению и плотности, или если вы считаете, что некоторые города, вероятно, уменьшатся по мере изменения характера экономики, или если вы считаете, что технологии строительства могут значительно измениться, чрезвычайно прочный, чрезвычайно долговечный дом, возможно, менее желателен.

Эти посты всегда останутся бесплатными, но если вы найдете эту работу ценной, я призываю вас стать платным подписчиком. Как платный подписчик, вы поможете поддержать эту работу, а также получите доступ к каналу Slack только для членов.

Строительная физика производится в сотрудничестве с Институтом прогресса, аналитическим центром в Вашингтоне, округ Колумбия.