Изображение металлической колонны на обустроенном фундаменте Несмотря на огромную популярность каркасных ленточных или монолитных фундаментов, в некоторых случаях они не могут использоваться из-за особенностей почвы, нагрузок на единицу площади конструкции, особенностей самого здания. Как правило, колонные фундаменты часто строятся для промышленных предприятий тяжелой энергетики, машиностроения и для военных нужд.
Такие бескаркасные фундаменты выдерживают огромные нагрузки, но расчет делается всегда каждой колонны отдельно, ведь тут проводится полный сбор всех допустимых нагрузок со стороны самого здания, почвы и климатических условий в регионе строительства.
Фундаменты при соединении с колонной
а — монолитной; б — сборной; 1 — подколонник; 2 — плитная часть фундамента
Сопряжение фундамента с колонной выполняется монолитным под монолитные колонны и стаканного типа под сборные колонны.
Зазоры между колонной и стенками стакана принимают равными 75 мм по верху и 50 мм по низу стакана с каждой стороны колонны. Эти зазоры заполняются бетоном класса не ниже В 12,5.
Глубину стакана dp принимают на 50 мм больше глубины заделки колонны dc. Значение dc должно быть не менее большего размера сечения колонны /с, а также не менее:
30d- при 1-м случае сжатия колонны в сечении по обрезу фундамента;20d- при 2-м случае сжатия; здесь d — диаметр арматуры колонны.
При 1-м случае сжатия граничное значение dc = 30d можно уменьшить путем умножения его на отношение момента колонны в сечении по обрезу фундамента к предельному по прочности моменту колонны при заданном значении N, но принимать не менее 20d.
Толщину стенок по верху неармированного стакана принимают не менее 0,75 глубины стакана и не менее 200 мм.
Толщину стенок армированного стакана принимают не менее 150 мм.
Для связи с монолитной колонной из фундамента (подколонника) выпускают арматуру с площадью сечения, необходимой для восприятия расчетных усилий колонны у обреза фундамента. В пределах фундамента эту арматуру объединяют хомутами в каркас и запускают в колонну на длину не менее длины анкеровки lап.
Стыки выпусков с арматурой колонны можно выполнять внахлестку без сварки в соответствии с указаниями СП 52-101-2003.
Фундаменты армируют сварными сетками только по подошве. При этом, если меньшая сторона подошвы имеет размер Ь<3м,>3м применяют отдельные сетки с рабочей арматурой в одном направлении, укладываемые в двух плоскостях. При этом рабочая арматура каждой сетки располагается снизу. Сетки в каждой из плоскостей укладываются без нахлестки с расстоянием между крайними стержнями не более 200 мм (рис. ниже).
Как делается расчет колонного фундамента
Монолитный столбчатый фундамент под металлическую колонну
Как правило, расчет фундамента для металлической колонны подразумевает, способен ли грунт выдержать расчетную нагрузку фундамента, с которой он будет воздействовать на квадратном сантиметре площади, и сбор всех данных о будущем строительстве. Фактически, нужно получить полную информацию о здании, грунтах и грунтовых водах, провести сбор и систематизацию полученных данных и уже на их основании передать строителям готовый проект. Для этого нужно:
- получить от архитектора проект будущего здания, спецификацию строительных материалов и коммуникаций;
- рассчитать полную площадь опоры;
- сделать сбор всех параметров, систематизировать их и получить фактическое расчетное давление здания в целом.
Армирование подошвы фундамента сетками
Минимальный защитный слой бетона для этой арматуры принимается: при наличие под фундаментом подготовки из тощего бетона — 40 мм, при отсутствии — 70 мм.
Если нормальное сечение подколонника как бетонного элемента не обеспечено по прочности, подколонник армируют плоскими сварными сетками при проценте армирования всей продольной арматуры не менее 0,2% (рис.ниже).
Устройство фундамента стаканного типа
Фундамент стаканного типа представляет собой сборную конструкцию из железобетонных блоков заводского производства. Такое блоки состоят из двух частей — базовой опорной плиты и выходящего из нее подколонника (башмака) пирамидальной формы с полостью в центральной части, в котором фиксируется ЖБ колона.
Рис 1.1: Железобетонные блоки для стаканного фундамента
Важно! Стаканные блоки, в зависимости от места монтажа колонны, могут иметь центральную и боковую нагрузку. Опорная плита в блоках, предназначенных для центральной нагрузки, имеет квадратное сечение, для боковой нагрузки используются прямоугольные плиты, обладающие соотношением сторон не меньше 0.6.
Сечение башмака зависит от размеров устанавливаемой в него колонны. Стандартные изделия выпускаются под колонны сечением 300 и 400 мм, их габариты увеличиваются с шагом в 100 мм. Минимальная толщина нижней стенки башмака составляет 20 сантиметров.
Изготовление фундаментов стаканного типа регулируется требованиями ГОСТ № 24476-80 «Сборные фундаменты из железобетона». Данный нормативный документ выдвигает к стаканным основаниям следующие требования:
- Все элементы сборной конструкции должны изготавливаться из бетона марки М200, который соответствует группе водонепроницаемости В2 (впитывание влаги не более 5% от собственного объема);
- Подошва и подколонник подлежат обязательному армированию. Для укрепления плиты используется арматурная сетка серии 1.410-3, для укрепления подколонников — горячекатаная арматура класса А2 и А3.
Важно! В дополнение к стержневому армированию подколонники также укрепляются арматурной сеткой, из которой формируется объемный каркас, расположенный по четырем стенкам башмака на всю их высоту. Армокаркас при укреплении стаканного фундамента утапливается вглубь бетона минимум на 5 сантиметров.
Рис 1.3: Схема армирования стаканного фундамента
Армирование железобетонного подколонника пространственным каркасом, собранным из сеток
В железобетонных подколонниках, где по расчету сжатая арматура не требуется, а количество растянутой арматуры не превышает 0,3%, допускается устанавливать сетки только по граням подколонника, перпендикулярным плоскости действия большего из двух действующих на фундамент моментов. При этом толщина защитного слоя бетона должна быть не менее 50 мм и не менее двух диаметров арматуры.
При необходимости армирования стенок стакана в бетонных подколонниках следует устанавливать пространственный каркас в пределах стаканной части с заглублением ниже дна стакана на величину не менее 35 диаметров продольной арматуры. При этом площадь всей продольной арматуры принимается не менее 0,04% от площади подколонника вне стакана (рис. ниже).
Какие бывают колонны?
Эскиз обустройства фундамента под металлической колонной
Железобетонные. Они отличаются прочностью, производятся в промышленных условиях, поэтому соответствуют всем нормам качества, а также марке бетона. Внутри таких колонн уже предусмотрено несущее армирование, но колонны такого типа тяжелые и для их монтажа приходится использовать мощную строительную технику.
Металлические. Они более легкие, чем железобетонные, но при этом тут используются совсем иные методы монтажа. К тому же, при расчете нужно однозначно определиться изначально, какой тип колонны лучше использовать.
Фундамент стаканного типа технология монтажа
Блоки стаканного фундамента отличаются большим весом — от 1.3 до 5.8 тонн, что требует применения крановой техники для их монтажа. Помимо стрелового крана и его машиниста в укладке стаканного фундамента должны быть задействованы два монтажника.
Согласно действующим нормативам, продолжительность установки одного стаканного блока весом в полторы тонны должна составлять 27 минут.
- Этап №1 — подготовительные и земляные работы
Участок, на котором будет устанавливаться стаканный фундамент очищается от строительного мусора и поверхностной растительности. Если в проекте предусмотрен монтаж блоков на дне котлована, выполняется разработка грунта с помощью экскаватора.
При мелкозаглубленной установке блоков котлован вырабатывается на глубину, равную высоте опорной плиты стаканного блока. Котлован может быть обустроен для каждого блока отдельно, либо в виде сплошной линии, повторяющей контуры стен здания.
Рис 1.6: Стаканный блок помещенный в отдельный котлован
При необходимости создания уплотняющей подсыпки длина и ширина котлована должна быть на 30 сантиметров больше аналогичных размеров опорной плиты. После выемки грунта производится зачистка котлована, выравнивание и уплотнение его дна.
- Этап №2 — обустройство уплотнения
Уплотняющая подсыпка под стаканный фундамент обустраивается из песка и мелкофракционного щебня. Необходимость в ней возникает в условиях низкоплотных грунтов, которые склонны к усадкам под весом здания и фундаментной конструкции.
Важно! Уплотняющий слой должен на 30 сантиметров выступать за пределы опорной плиты, в противном случае не будет обеспечено равномерное опирание блока на подготовку, что чревато перекосом железобетонной конструкции.
Рис 1.7: Схема монтажа стаканного фундамента стреловым краном
Толщина уплотнения варьируется в зависимости от веса стаканного блока, однако при любых условиях толщина слоя песка и щебня должна быть идентичной.
Первым слоем выступает щебень — он равномерно распределяется и выравнивается на дне котлована. Щебень уплотняется с помощью ручной трамбовки либо навесного оборудования стрелового крана. Поверх щебня насыпается слой песка, который поливается водой со шланга и уплотняется аналогичным образом.
- Этап №3 — разметка базисных осей
На дне котлована выполняется разметка места монтажа стаканного блока. Оси разбивки закрепляются на обносочных досках с помощью бечевки либо проволоки диаметром 2 миллиметра. В местах пересечения осей устанавливается отвес (массой не мене 0.5 кг) и центральная точка расположения опорной плиты переносится на землю.
Рис. 1.8: Схема разбивки осей стаканного фундамента
С помощью размерного шаблона устанавливаемой плиты на грунт переносятся боковые контуры положения блока, которые размечаются с помощью арматурных колышек и натянутой между ними бечевки.
Совет эксперта! После разметки фундамента горизонтальность подсыпанного слоя проверяется с помощью нивелира и выравнивается до идеально ровного уровня.
- Этап №4 — установка блока
Перед началом установки блоков один из строителей проверяет состояние монтажных петель на железобетонных конструкциях, в случае искривления они выправляются молотком.
Далее на грани стакана с помощью краски наносятся ориентиры, указывающие на проектные стороны расположения осей блока. Один монтажник производит строповку блока, цепляя в монтажные петли зацепы тросов стрелового крана. Строповка может выполняться двумя либо четырьмя крюками, в зависимости от габаритов железобетонной конструкции.
Рис 1.8: Последовательность монтажа стаканного фундамента
Проверив надежность зацепов монтажник отходит от стакана на безопасное расстояние и дает команду оператору крана на поднятие блока. Нижняя стенка поднятого изделия очищается от налипшей земли, после чего кран перемещает стакан на место укладки.
На высоте 15-20 сантиметров над грунтом два монтажника начинают в ручную корректировать установку блока, разворачивая и смещая его в требуемом направлении.
По команде монтажников оператор крана полностью опускает блок на грунт, после чего с помощью ломов строители выравнивают его положение относительно осям разметки. Когда блок занимает требуемое пространственное положение производится демонтаж строповки и начинается установка следующей конструкции.
Преимущества и недостатки
Основания стаканного типа обладают высоким качеством готовых заводских элементов, которое достигается благодаря соблюдению всех нормативных требований.
Основания стаканного типа обладают целым рядом достоинств:
- Высокое качество готовых заводских элементов, которое достигается благодаря соблюдению всех нормативных требований.
- Быстрота и простота монтажа конструкций из готовых элементов.
- Высокие технические и эксплуатационные характеристики.
- Долговечность и надёжность. При условии соблюдения технологии монтажа срок эксплуатации строения составляет не менее 100 лет.
- В сравнении с расходами на устройство ленточного фундамента затраты на основания стаканного типа намного ниже.
Среди недостатков стоит упомянуть следующее:
- Монтаж конструкции обходится довольно дорого из-за необходимости использования крупногабаритной строительной техники.
- Массивность и большой вес одного изделия требуют использоваться грузоподъёмной строительной техники при монтаже.
- По той же причине транспортировка элементов затруднена.
Почему фундамент нужно обязательно армировать
Армирование позволяет в несколько раз увеличить мощность и прочность бетонного основания. Конечно, прочную конструкцию, которая выдержит гигантские нагрузки и будет неподвластна времени, можно получить и без применения арматуры.
Например, при возведении знаменитого Колизея строители того времени и представления не имели об дополнительном укреплении бетона с помощью арматуры, однако здание простояло тысячелетия, несмотря на расположение в сейсмоопасной зоне. В чем загадка такой прочности? Исследование археологов показало, что глубина монолитной бетонной плиты составляет 9 метров, толщина — 13 метров. То есть Колизей «жив» только благодаря этой махине.
Однако сегодня такой фундамент возводить экономически не выгодно. Развитие металлургической отрасли позволяет значительно удешевить строительство за счет применения простого и эффективного способа — заливки бетонной массы на каркас, выполненный из металлической арматуры или сетки. В результате получается надежное железобетонное основание, благодаря которому ваше здание простоит если не тысячелетия, то пару-тройку столетий точно.
После затвердевания бетон становится жестким и неэластичным, поэтому может деформироваться при неравномерном давлении на поверхность. Проложенная внутри арматура берет на себя все вертикальные нагрузки и равномерно распределяет их по всей площади основания.
Применение арматуры сопряжено с дополнительными расходами, поэтому некоторые отказывается от ее прокладки. Если вы также сомневаетесь в необходимости армосетки, произведите конструкторские расчеты, проанализируйте целесообразность, учите ряд факторов: состав и особенности грунта, уровень грунтовых вод, степень и глубину промерзания.
Если вы возводите здание из легких материалов (бревна, брус, каркасно-щитовые конструкции), армировать основу не обязательно. Что касается тяжелых строительных материалов (кирпич, бетонный блок, пеноблок, газоблок, шлакоблок), в этом случае отказываться от укладки армосетки рискованно. Бетон без арматуры плохо работает на изгиб и растяжение, поэтому фундамент деформируется или даст усадку, что приведет к образованию трещин в стенах и преждевременному разрушению.
Где применяется фундамент стаканного типа
Стаканный фундамент классифицируется как основание неглубокого заложения, при его возведении нет необходимости производить большой объем земляных работ. За счет того, что вся конструкция поставляется с завода в уже готовом к монтажу виде, установить сам фундамент и возвести перекрытия и стены здания можно в минимальные сроки. После монтажа стаканного фундамента не требуется выжидать паузу в строительных работах, как в случае с монолитными фундаментами, которые требуют месячного простоя для отвердевания бетона.
Вышеуказанные преимущества являются ключевыми факторами, обуславливающими востребованность стаканных фундаментов в производственном строительстве. Такие основания незаменимы при обустройстве сельскохозяйственных помещений — свинарников, стойл для крупного рогатого скота, курятников, хранилищ для продукции растениеводства.
Рис 1.4: Использование стаканного фундамента при строительстве двухэтажного промышленного здания
Также стаканные фундаменты задействуются при строительстве инфраструктурных промышленных объектов — складов и ангаров, гаражей, канализационных станций.
В автодорожном строительстве стаканный фундамент используется при возведении мостов, также он нередко применяется при обустройстве подвальных конденсационных этажей на атомных электростанциях.
Важно! В индивидуальном строительстве стаканный фундамент, из-за высокой стоимости, используется крайне редко. На нем могут возводится некоторые виды каркасных домов, однако для частной застройки применение свайного фундамента предпочтительнее по всем параметрам.
Монтаж монолитного ростверка
Для заливки бетонного раствора необходимо смонтировать качественную опалубку
Для заливки бетонного раствора необходимо смонтировать качественную опалубку. Начинают с нижних удерживающих щитов. Для этого необходимо нарезать доски, равные шагу между колоннами фундамента. Для их крепления рекомендуется вбить в грунт удерживающие колья. Доски опалубки укладывают на колья вровень с верхним краем столбов.
Боковые щиты опалубки крепят по краям и надежно фиксируют. Боковые планки опалубки можно устелить рубероидом.
Следующим этапом проводят армирование всей конструкции. Здесь стандартно используют армопояс из горизонтальных прутьев сечением 12-16 мм и продольных элементов сечением 6-8 мм
Важно в местах столбов связать арматуру с выступающими из колонн прутьями
Заливку раствора для ростверка нужно проводить в один этап. Поэтому лучше заказать строительный миксер или бетономешалку нужного объема. При заливке бетона необходимо трамбовать раствор через каждые 30 см. Общая толщина (высота) ростверка, как правило, не превышает 60 см.
Через 7-10 дней при условии хорошей сухой погоды бетон считается полностью застывшим. Теперь можно снимать опалубку и давать фундаменту устояться. Все поверхности ростверка также покрывают гидроизоляционными материалами.
После полного высыхания конструкции необходимо провести обратную засыпку котлована с трамбовкой грунта вокруг колонн. Котлован засыпают вровень с отметкой надземной части колонн фундамента. Для декорирования опорных столбов и снижения уровня теплопотерь можно использовать декоративную обшивку столбов сайдингом или же произвести кладку природного камня.
https://youtube.com/watch?v=6hzHFmYjOjQ
