4.3.3. Отдельные фундаменты под колонны (ч. 1)


Колонна – незаменимый элемент каркасных зданий. Особенно это актуально для промышленного строительства, например, для ангаров. Она обеспечивает прочность и устойчивость конструкции. Однако для того, чтобы здание стояло действительно крепко, нужно правильно подготовить основу для него. Правильный фундамент под колонну обеспечит надежность всего здания, поэтому к этому вопросу нужно подойти очень серьезно.

Подробный обзор

Преимущества стаканного фундамента под колонны

Подобное основание характеризуется сборной, а не монолитной конструкцией, что значительно снижает траты на использование дорогого оборудования и техники. Кроме того, фундамент железобетонный стаканного типа под колонны обладает следующими преимуществами:

  • заводское производство: все необходимые ж/б элементы создаются на заводе, а не на местах строительства;
  • высокое качество: производимые элементы обладают всеми необходимыми характеристиками и свойствами, одобренными ГОСТ;
  • простая и быстрая установка: благодаря применению сборных элементов монтаж фундамента производится легко и в кратчайшие сроки.

а — монолитной; б и в — сборной; — колонна; — подколонник; — плитная часть фундамента

4.9. Стакан под двухветвевые колонны с расстоянием между наружными гранями ветвей не более 2400 мм выполняется общим под обе ветви, с расстоянием более 2400 мм — раздельно под каждую ветвь. Под колонны в температурных швах также рекомендуется выполнять раздельные стаканы.

Размеры стакана для колони следует назначать из условия обеспечения необходимой глубины заделки колонны в фундамент и обеспечения зазоров, равных 75 мм по верху и 50 мм по низу стакана с каждой стороны колонны (см. черт. 25).

Глубина стакана d

Конструирование фундаментов

Фундаменты под колонны многоэтажных каркасных зданий обычно проектируются монолитными ступенчатого типа, плитная часть которых имеет не более трех ступеней.

Отношение вылета ступени к ее толщине (или группы ступеней к их суммарной толщине) не превосходит 2.

Подошва фундамента, как правило, прямоугольной формы с отноше­нием сторон от 1 до 0,6. При этом большая сторона всегда располагается в направлении большего момента.

Верх фундамента рекомендуется располагать на отметке — 0,15 м для обес­печения условий выполнения работ после завершения нулевого цикла. В связи с этим при значительной глубине заложения фундамента над плитной его частью устраивают монолитно связанный с плитой подколонник (рис. ниже).

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 Ь3м 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).

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% ().

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).

Армирование бетонного подколонника со стаканом

Кроме того, при е0 > Iс/b в стаканной части подколонника следует уста­навливать горизонтальные сварные сетки с расположением стержней у на­ружных и внутренних поверхностей стенок стакана. При этом вертикальная арматура размещается внутри сеток (рис. ниже). Диаметр стержней сеток принимается не менее 8 мм и не менее четверти диаметра продольной ар­матуры.

Схема расположения сеток стакана подколонника

Подготовка к возведению

Подготовка включает:

  • планировку – опоры монтируют по углам, на участках примыкания и пересечения стен, на протяжении несущей стены через 3–6 м и под каждой колонной;

  • разметку и выемку земли на необходимую глубину;
  • если глубина залегания велика, то на дно ям укладывают песчаную или бетонную подложку;
  • сооружение опалубки.
  • Подготовка к возведению

    Глубина залегания и высота бетонной подложки определяется весом здания и рыхлостью почвы.

    Инструменты и материалы

    Для строительства нужны:

    • доска или фанера для опалубки;
    • песок, битый кирпич, гравий для подушки;
    • бетон марки М300, М400, М600;
    • рубероид или другой пленочный материал для гидроизоляции;
    • анкерный крепеж для металлических колонн.

    Для работы понадобятся следующие инструменты и приспособления:

    • капроновый шнур и деревянные колья для разметки;
    • совковая и штыковая лопаты;
    • отвес, строительный уровень, рулетка;
    • ручная трамбовка.

    Если бетон изготавливают самостоятельно, то нужна бетономешалка или емкость для размешивания раствора.

    Как рассчитать?

    Исходными данными для расчета служит нагрузка, которую оказывает колонна, и результаты инженерно-геологических исследований.

    К первым относятся:

    Подготовка к возведению
    1. Вертикальная нагрузка – вес колонны и величина нагрузка, передаваемая на нее стенами и кровлей.

    2. Изгибающий момент.
    3. Поперечная – приходящаяся на опору от базы колонны.
    4. Нагрузка при действии крутящих моментов в 2 плоскостях.
    5. Полная ветровая и снеговая – рассчитывается по погодным данным региона.

    К инженерно-геологическим данным относятся:

    • свойства грунта;
    • уровень грунтовых вод;
    • глубина промерзания грунта.

    По полученным данным рассчитывают величину опорных столбов для колонн.

    Пример расчета под монолитную колонну

    Вычисляют глубину залегания и сечение основания. В простых случаях параметр определяет максимальная глубина промерзания.

    Для более точных вычислений используют формулу: df=kh*dfn, где:

    • kh – коэффициент, принимаемый для фундамента отапливаемого дома;
    • dfn – глубина промерзания.

    Размеры основания рассчитывают по формуле: А=N/(R0-ȳd), где:

    • N – вертикальная нагрузка, ее получают при расчетах каркаса здания;
    • R0 – сопротивление грунта — величина представлена в справочнике СНиП ;
    • ȳ – средний удельный вес фундамента;
    • d – глубина.
    Подготовка к возведению

    Для зданий выше 3 этажей расчет производят более сложные, с учетом краевой нагрузки.

    Пример расчета под металлическую колонну

    Материал не влияет на методику вычислений. Учитывать нужно глубину заглубления самой колонны. Поэтому используется та же самая методика расчета. Для удобства исчислений непрофессионалам лучше воспользоваться онлайн-калькуляторами в Интернете.

    Читайте также:  Бурение скважин под фундамент своими руками

    В них указаны все требуемые параметры для вычислений. Расчет производится автоматически.

    МАРКИРОВКА, ХРАНЕНИЕ И ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ

    5.1. На боковой грани фундамента должны быть нанесены несмываемой краской следующие маркировочные знаки:

    товарный знак предприятия-изготовителя или его краткое наименование;

    марка фундамента;

    дата изготовления;

    штамп отдела технического контроля;

    масса фундамента в т.

    5.2. Хранение и транспортирование фундаментов следует производить в рабочем положении.

    5.3. Фундаменты должны храниться в штабелях рассортированными по маркам и партиям. Высота штабеля фундаментов не должна превышать двух рядов.

    5.4. При хранении каждый фундамент должен укладываться на деревянные инвентарные прокладки и подкладки. Толщина прокладок должна быть не менее 80 мм, подкладок -не менее 30 мм. Прокладки в штабеле должны располагаться по одной вертикали.

    Подкладки под нижний ряд фундаментов следует укладывать по плотному, тщательно выровненному основанию.

    5.5. При погрузке, транспортировании, разгрузке и хранении фундаментов должны соблюдаться меры, исключающие возможность их повреждения.

    5.6. Транспортировка фундаментов должна производиться в один ряд с надежным закреплением изделий, предохраняющим их от смещения во время перевозки.

    5.7. Каждая партия фундаментов должна сопровождаться документом установленной формы, в котором должны быть указаны:

    наименование и адрес предприятия-изготовителя;

    номер и дата выдачи документа;

    номер партии;

    марки фундаментов;

    количество фундаментов в партии;

    проектная марка бетона по прочности на сжатие;

    отпускная прочность бетона в процентах от проектной марки по прочности на сжатие

    марка бетона по морозостойкости и водонепроницаемости;

    водопоглощение бетона в процентах по весу;

    обозначение настоящего стандарта.

    Преимущества использования стаканного основания

    1. Конструкции производят из тяжелого армированного бетона, но общая масса готового сооружения давит на почву с минимальной нагрузкой благодаря своему точечному расположению на грунте.
    2. Установка проводится относительно быстро, поскольку все элементы являются сборными и имеют монтажные петли. Требуется использование специальной строительной техники для подъема тяжелых частей, но время монтажа все равно остается минимальным.
    3. Сборные фундаменты претендуют на высокий срок эксплуатации, который может достигать ста лет при соблюдении технологии строительства.
    4. Поглощение воды очень низкое, потому что площадь соприкосновения с почвой небольшая. Вся конструкция расположена на монолитной плите, что не позволяет влаге негативно воздействовать на основание.
    5. Надежность стаканного фундамента обусловлена грамотным и равномерным распределением поперечных и продольных нагрузок.
    6. Поскольку конструкция является сборной, ее легко перемещать в случае необходимости.
    7. Приемлемая стоимость. Если требуется построить здание очень большой площади, то затраты на возведение основания ленточного типа будут грандиозными. Лента сплошная и проходит по всему периметру сооружения. А применение столбчатого основания может в разы сократить расходы.

    Возведение фундаментов стаканного типа, монтаж колонн в стаканы

    Стаканный тип оснований отличается своей конструкцией, сложностью в монтаже и выдерживает большие граничные нагрузки.

    Благодаря своей особенной конструкции в виде стакана, он используется для монтажа железобетонных или металлических колонн круглой и прямоугольной формы, отвечают требованиям ГОСТ 23972-80 по типу бетона, выбору строительных материалов, а также допустимым нагрузкам.

    Фундамент стаканного типа – это разновидность столбчатого основания, используется для возведения промышленных зданий большой высоты и широких пролетов по секциям.

    Основное преимущество – это возведение в строгом соответствии с ГОСТом и высокая прочность несущей конструкции. Недостаток – это стоимость, но она нивелируется другими техническими характеристиками основания.

    Основная задача стаканного фундамента – это передача нагрузки от несущих перекрытий на подушку ленточного основания, причем делается это с помощью железобетонных опор, жестко установленных внутри стакана.

    Верхняя кромка колонны также жестко соединяется с ленточной или сборной конструкцией ростверка, который может быть смонтирован даже на большой высоте от уровня почвы.

    Армирование столбчатого фундамента: полезные рекомендации

    • Определение необходимого количества прутка для армирования в бетонном элементе происходит следующим принципом – суммарное сечение арматуры в используемом бетоне должно составлять от 02 до 0, 25 % от имеющегося сечения столбчатой опоры либо балки;
    • Наиболее оптимальным и грамотным соотношением диаметра армирующего прутка к поперечному размеру устанавливаемой балки считается от 1 к 20 и от 1 к 25;
    • Элементы, подлежащие закладке, должны размещаться в бетон на минимальном расстоянии 2,5 (и вплоть до 3,5 см) от поверхности требуемой балки;
    • Армировать столбчатые опоры фундамента можно в форме пространственного каркаса. Отдельные его пруты необходимо перевязать мягкой проволокой с целью фиксации их местоположения в опалубке вплоть до заливки имеющейся формы бетоном.

    Подготовительный этап обустройства фундамента

    Любой работе предшествует ряд подготовительных этапов, без выполнения которых никак не обойтись.

    Несколько схем различных вариантов столбчатого фундамента

    Чтобы возвести столбчатый фундамент своими руками необходимо вначале:

    Подготовительный этап обустройства фундамента
    • Определить тип будущего основания: опорно-столбчатый фундамент или опорно-ленточный;
    • Определиться с материалом для выполнения столбов: Дерево (столбчатый деревянный фундамент используется нечасто в связи с низкими показателями прочности и долговечности дерева, но под легкие некапитальные постройки — бани, сараи, беседки и т.д. он подходит). Диаметр столбов должен быть не менее 0,2 м, а сами столбы должны быть обработаны специальными растворами, препятствующими гниению и воспламенению;
    • Кирпич (обязательно обожженный кирпич, т.н. кирпич-железняк) хорошо подходит, когда строится мелко заглубленный столбчатый фундамент. Столбчатый фундамент из кирпича должен иметь ширину столба не менее 0,4 м. Цена его будет выше, чем у других типов опорно-столбчатого фундамента, что объясняется более высокой стоимостью материала;
    • Бетон (используется для возведения бетонных армированных столбов) – наиболее доступный и распространенный материал для обустройства столбов, которые могут быть выполнены монолитными, а могут складываться из бетонных блоков. Размеры железобетонного столба при этом должны быть не менее 0,4 м в ширину;
    • Трубы из асбестоцемента и железа являют собой несъемную опалубку, заливаемую цементной смесью. Цена таких столбов также невысокая;
  • глубины промерзания почвы;
  • глубины залегания грунтовых вод;
  • особенностей грунта.
  • Выделяют два типа столбчатого фундамента по заглублению: мелко заглубленный (до 0,4 м) и заглубленный (0,7 м и глубже).

    Величина заглубления второго типа основания зависит от уровня промерзания грунта и должна составлять не менее 0,15 м ниже этой границы. Кроме того, следует учитывать, что столбы должны быть заглублены ниже уровня грунтовых вод.

    Подготовительный этап обустройства фундамента

    Определиться с высотой ростверка

    Ростверк может лежать на почве, а может возвышаться над ней на разную высоту. Рекомендуется обустраивать ростверк на высоте не ниже 35 см. от уровня почвы.

    После того как все основные расчеты и планировки выполнены, можно начинать непосредственно обустройство столбчатого фундамента.

    Технология возведения стаканных фундаментов

    Возводить такие фундаменты нужно только строго по рекомендациям существующего ГОСТа и под присмотром специалистов. Сделать сборку стаканного основания не сложно, если придерживаться существующей технологии.

    Расчет отдельных монолитных или сборных плит под будущее основание

    Технология возведения стаканных фундаментов

    Если обратить внимание на разрез такой плиты, то можно обратить внимание на сложную систему арматурных прутьев, опоясывающих плиту и стакан. Каждый элемент арматурной сетки рассчитывается отдельно, как и ширина стакана

    А плиты уже имеют стандартные размеры длины, ширины и толщины. Подготовка поверхности. Сначала нужно расчистить территорию строительной площадки, провести разметку и выравнивание. Выравнивание делается по той причине, что смещать железобетонные плиты нельзя. Поэтому, поверхность должна быть идеально ровной, допускается смещение не более 1-1,5 градуса по ГОСТу. Если поверхность слишком неровная, тогда допускается подсыпка песком, ее уровень должен составлять не менее 30 см выше уровня подошвы основания. Проводится разметка осей будущего основания. Для этого на обноске делают монтаж жесткой проволоки или стального троса и делают протяжку по направлению буквенных и перпендикулярных осей. Все точки соединения и разметки четко указаны в проекте такого основания, а также четко указаны длины промежуточных соединительных балок. Затем наносятся контуры будущего основания и копаются траншеи на заданную глубину. На дне ям делается песчано-гравийная подушка, увлажняется и трамбуется. Когда все подготовительные работы выполнены, начинается монтаж железобетонных блоков. Его делают строго по ГОСТу, соблюдают горизонтальную и вертикальную точность. После монтажа блоков проводят сложное армирование конструкции, причем в открытой плоскости стакана должно быть горизонтальное и вертикальное пересечение прутьев несущей конструкции. После установки блоков нужно подождать, пока бетон наберет марочную прочность и потом начинать монтаж столбов для несущих конструкций.