Монолитные железобетонные фундаменты под колонны

Фундамент стаканного типа — одна из разновидностей столбчатого фундамента, которая используется в качестве основания под монтаж опорных колонн.

Виды монолитных плит с ростверком

Ростверк необходим для равномерного распределения нагрузки и усиления конструкции. Плита основания обеспечивает дополнительную жесткость, что в целом усиливает прочность и долговечность возведенного фундамента. При его изготовлении обычно используют металл, дерево или столбы из бетона или железобетона. Железные и деревянные столбы перед монтажом должны быть обработаны от воздействия внешних разрушающих факторов. Тщательная гидроизоляция поможет избежать гниения и коррозии. Для столбчатого основания необходимо подбирать качественную арматуру, толщиной не менее 10 мм и с соответствующей маркировкой.

Различают 2 типа (в зависимости от расположения) монолитных плит с опорной конструкцией:

  • Нижний. В этом случае фундаментная подушка служит перекрытием для первого этажа.
  • Верхний. Дает возможность оборудовать технический этаж и произвести прокладку коммуникаций.

Прежде чем выбирать тот или иной тип, стоит произвести расчеты это поможет найти оптимальный для имеющихся условий вариант. Для того, чтобы смонтированный фундамент не потерял свои качества, опора должна быть углублена ниже уровня грунтовых вод.

Особенности и схема конструкции

Столбчатым фундаментом именуют систему опор, соединенных друг с другом ростверком. Столбы располагаются в углах строения, в точках пересечения перегородок, а также на длинных участках. Ростверк чаще выполняется из монолитного бетона, железобетонных блоков, дерева или металла.

Основание столбчатого типа подойдет для глинистой, щебенистой, галечной почвы, крупногравийного песка. Такие конструкции сооружаются на местности с высоким залеганием грунтовых вод, а также точкой промерзания, расположенной ниже 1,5 метров от поверхности земли.

При проектировании фундамента на столбах важно помнить основные параметры такой конструкции. Общая схема подобного основания выглядит следующим образом:

  1. Расстояние между соседними опорами – от 1,5 до 3 метров. Конкретное значение выбирается, исходя из типа грунта и предполагаемой нагрузки.
  2. Глубина залегания столбов – 1 м (для влажных глинистых почв), 70 см (на песчаных и крупнообломочных грунтах) или менее 50 см (на непучинистых скальных породах).
  3. Сечение столбов: 0,4 м (из бетона), 0,6 м (из кирпича), 0,4 м (бутовые).
  4. Ростверк изготавливается из балок с сечением не менее 15×15 см.

Иногда столбчатый фундамент выполняется и без ростверка. Подобная конструкция подойдет для щитовых домиков или срубов. При строительстве кирпичного здания, а также строений из шлакоблоков или облегченного бетона наличие ростверка обязательно.

Расчет монолитного столбчатого фундамента под колонну.

При выполнении расчета фундамента считается, что грунты основания не имеют пучинистых свойств. Поэтому глубина заложения фундамента не связывается с глубиной промерзания грунта. Также учитывается, что нагрузка на фундамент передается от колонны (Мmax=157,69 кНм, N=723,16 кН, Q=18,18 кН) и панелей ограждения (Nпанел.=(17,83+13,3)1,10,95+21,21,050,95=69,7+2,4=72,1 кН, М=72,10,4=28,84 кНм). Направление действия нагрузок см. рис.6.1.

усилия: N=723,16+72,1=795,26 кН, М=157,69+28,84=186,53 кНм, Q=18,18 кН,

материалы: бетон В15 (Rbt=0,75 МПа), арматура класса А400,

условное расчетное сопротивление грунта R=0,25 МПа

Определение размеров подошвы фундамента

Площадь подошвы фундамента:

R=0,20МПа— условное расчетное сопротивление грунта;

m=20кН/м 3 – среднее значение объемного веса материала фундамента и грунта на обрезе фундамента,

Н=1м – предварительно назначенная высота фундамента.

стороны фундамента Размеры подошвы фундамента принимаютсяb=1,8 м, а=2,1м (а/b1,2). Площадь подошвы фундамента составляет А=1,82,1=3,78 м 2 , момент сопротивления – W=

Определение высоты фундамента

Высота фундамента назначается из условийанкеровки колонны и арматуры колонны в фундамент. Высоту фундамента составляет длина анкеровки плюс 250 мм (смотри рисунок 6.1).

Высота фундамента из условия анкеровки колонны:

Высота фундамента из условия анкеровки арматуры колонны 20 А400 :

, .

При определении расчетного сопротивления сцепления арматуры с бетоном Rbond принимаются следующие значения коэффициентов: 1=2,5 (для класса арматуры А400) и 2=1 (для 20). Подставляя в формулу базовой длины анкеровки l0,an значения коэффициентов 1, 2 , а также выражая площадь поперечного сечения арматуры и периметр арматуры через диаметр (), преобразуем формулу:

Длина анкеровки арматуры колонны при  =0,75 (для сжатых стержней периодического профиля) и отношении площади поперечного сечения арматуры колонны требуемой по расчету и фактически установленной 0,68/12,56=0,054 составляет:

Вычисленную длину анкеровки арматуры необходимо сравнить с минимально допустимой: 0,3l0,an=0,3947=285 мм, 15d=15х20=300 мм и 200 мм.

Окончательно высота фундамента принимается — Нф=0,95 м. По высоте фундамент формируется из трех ступеней. Высота ступеней 350+300+300=950 мм. Минимальная толщина стенок неармированного стакана должна приниматься не менее 0,75 высоты верхней ступени, то есть 0,75300=225 мм (см. рис.6.1).

Читайте также:  Какой выбрать фундамента для дома из бруса?

Проверка прочности основания под подошвой фундамента.

Нормативное значение нагрузок на уровне подошвы фундамента:

М n =,

N n = 691,53+77,98=769,51 кН.

Максимальное значение давления под подошвой фундамента:

pmax=>1,2R=

=1,2250=300 кН/м 2 , условие не выполняется. Требуется увеличение размеров подошвы фундамента: а=2,4 м, b=1,8 м. При этом изменяются A=4,32 м 2 , W=1,73 м 3 , G n =77,98 кН, N n = 691,53+77,98=769,51 кН.

Максимальное значение давления под подошвой фундамента:

pmax= — условие выполняется.

Минимальное значение давления под подошвой фундамента:

Pmin=— условие выполняется.

Определение площади рабочей арматуры.

Расчет ведется в плоской постановке: рассматривается сечение по фундаменту в плоскости рамы и в перпендикулярном плоскости рамы направлении (см. рис. 6.1).

Фундамент будет изгибаться под действием давления грунта р. Так как высота фундамента переменная, то расчет ведется в предположении изгиба как консоли нижней ступени (сечение 1-1), затем вместе нижней и средней ступеней (сечение 2-2) и, наконец, всего фундамента (сечение 3-3). На рис. 6.1 показаны ординаты эпюры давления грунта от расчетных нагрузок, необходимые для выполнения вычислений. Значения определены графически.

Момент в консоли определяется по формуле М=(нагрузка равномерно распределенная со средним значениемр в пределах длины консоли). Длина консоли l, например при расчете нижней ступени, равна . Размерностьр в формуле определения момента М — в кН/м, в то время как до этого р было определено в кН/м 2 . Для перехода к размерности плоской задачи: p=pb (сечение в плоскости рамы), p=pа (сечение перпендикулярное плоскости рамы)

Расчет монолитного столбчатого фундамента под колонну.

М=.

Фундамент армируется сеткой, укладываемой с соблюдением защитного слоя 40 мм у подошвы фундамента. Для армирования фундамента диаметр арматурных стержней принимается не менее 12. Площадь рабочей арматуры определяется по формуле алгоритма расчета изгибаемых элементов по нормальному сечению:

Рабочая высота сечения составляет h=h—a (a принимается 0,05 м, где а — расстояние от середины сечения продольной рабочей арматуры до нижней грани поперечного сечения фундамента).

Краевые ординат эпюры давления грунта (расчетные нагрузки):

Расчет монолитного столбчатого фундамента под колонну.

М=,

N n = 795,26+85,78=881,0 кН.

Максимальное значение давления под подошвой фундамента:

pmax=.

Расчет монолитного столбчатого фундамента под колонну.

Минимальное значение давления под подошвой фундамента:

Pmin=.

Источник

Устройство столбчатого фундамента

Различают монолитные железобетонные, столбчатые фундаменты под сборные и монолитные колонны. Сборные железобетонные фундаменты под монолитные и сборные колонны. Сборные и монолитные железобетонные фундаменты под металлические колонны. При проектировании придерживаются следующих правил: подошву фундаментов заглубляют не менее чем на 0,5 м от земной поверхности или уровня пола (исключения составляют лишь скальные породы). Подошвы фундаментов желательно закладывать на одной глубине, глубина заложения в несущий слой должна быть не менее 0,1 — 0,2 м. Подошва фундамента должна бытьт выше уровня грунтовых вод.

Важно

Не стоит забывать, что строительство дома на пучинистых грунтах должно вестись непрерывно, так как если оставить фундаменты в таких грунтах на зиму, то весной фундаменты могут получить значительные деформации и изменить свое проектное положение.

Обязательно при строительстве нужно учесть, что веранды, гаражи и другие пристройки к зданиям, должны отделяться от основного строения деформационным швом, так как работа фундаментов под пристройки отличается от работы фундаментов зданий сооружений.

Недостатками столбчатых фундаментов при строительстве зданий и сооружений является отсутствие подвала. Достоинствами по сравнению с другими видами фундаментов могут стать низкая цена и уменьшение сроков производства работ.

Виды фундаментов стаканного типа

Классификация фундаментов стаканного типа выполняется в зависимости от конструкционных особенностей используемых блоков. Они могут отличаться:

  • По габаритам;
  • По способу соединения колоны с башмаком.

Железобетонные колоны квадратного сечения закрепляются в стаканах с помощью бетонного раствора класса М200 и М300. Также существует технология закрепления колон с помощью анкерных болтов, однако в отечественном строительстве она слабо распространена. Металлические колоны стыкуются со стаканом посредством сваривания с выпусками арматуры подколонника.

Рис 1.5: Основные марки блоков для стаканного фундамента согласно ГОСТ

Типы стаканных блоков, согласно нормативам ГОСТ № 2447680, определяются исходя из габаритных размеров и несущей способности. Все фундаменты имеют унифицированную маркировку, рассмотрим ее на примере стаканного фундамента 1Ф 13-9-2:

  • 1Ф — фундамент стаканный под колонну сечением 300*300 мм (2Ф — под колонну 400*400 мм);
  • 13 — площадь сечения опорной подошвы, округленная до дециметров (в данном фундаменте она составляет 1300*1300 мм);
  • 9 — высота посадочного гнезда в подколоннике;
  • 2 — тип фундамента согласно несущей способности конструкции.

Совет эксперта! Также стаканные блоки могут делиться на виды в зависимости от гидрофобности бетона, если изделие соответствует группе водонепроницаемости В2 его маркировка не содержит никаких дополнительных указателей, однако если бетон имеет пониженную водопроницаемость, это указывается литерой «П» в конце маркировки.

Читайте также:  За какое время схватывается и сколько сохнет бетонный фундамент

Применение, преимущества и недостатки столбчатого основания

В некоторых ситуациях фундамент на столбах является предпочтительнее других конструкций:

  1. Возведение постройки со стенами из легких строительных материалов и без подвального помещения.
  2. При возведении временных сараев и прочих хозпостроек.
  3. Необходимость максимально сэкономить на фундаменте.
  4. Все перечисленное, плюс, нецелесообразность возведения ленточного фундамента.

Кроме того, популярность столбчатого основания характеризуется следующими преимуществами конструкции:

  1. для монтажа столбов требуется минимум времени;
  2. невысокие затраты на рабочую силу
  3. доступность строительных материалов;
  4. обычно нет необходимости в специальной строительной технике;
  5. требуется минимум материалов для тепло и влагоизоляции;
  6. длительный период эксплуатации;
  7. возможность монтажа конструкции на грунтах, подверженных значительному промерзанию;
  8. простота в обслуживании и ремонте конструкции;
  9. себестоимость столбчатого основания значительно ниже, по сравнению с другими фундаментами.

Применение, преимущества и недостатки столбчатого основания

В некоторых случаях, можно обойтись минимумом земляных работ и без бетонирования Источник

Не рекомендуется монтаж столбчатой конструкции при следующих ситуациях:

  • наличие слабых или подвижных грунтов на строительной площадке;
  • почва имеет в своем составе значительную часть торфа или глины;
  • высокий уровень залегания грунтовых вод;
  • использование тяжелых строительных материалов и возведение нескольких этажей;
  • перепад высот на строительной площадке более двух метров.

Также от столбчатого фундамента придется отказаться, если по каким-либо причинам под постройкой нужен подвал.

Монтаж металлических колонн

Монтаж металлической опоры Металлические колонны монтируются на основаниях, в которых заблаговременно встраивают анкерные болты для их крепления. После проектирования стандартное положение опор обеспечивается точным размещением анкерных болтов на местах фиксации. При этом точность установки обеспечивается серьезной подготовкой плоскости основания.

Опирание колонн выполняется так:

Монтаж металлических колонн
  1. На поверхность основания, которое смонтировано до нужной отметке опорной подошвы, без последующей доливки цементной смеси. Применяется для опор с фрезерованными башмачными подошвами.
  2. На заблаговременно выверенные места, устанавливаются и заполняются бетонной смесью металлические плиты. Основание бетонируется до уровня на 5−8 см ниже той отметки подошвы опоры, которая обозначена при проектировании.
  3. После чего выполняют установку опорных колонн, объединяя осевые отметки разбивочных осей на элементах, вмонтированных в фундамент, с их отметками. Установочные винты регулируют положение отдельной опоры по высоте с учетом того, что верхняя поверхность плиты будет располагаться на заданной отметке опорной плоскости башмака. Опорные плоскости столбов должны заблаговременно быть простроганы.
  4. Основание бетонируется до уровня на 0,25−0,3 м ниже отметки поверхности башмака, отмеченной при его проектировании.

После выполнения этих работ, монтируются закладные элементы и составляющие опор. Верхнюю часть основания цементируют до уровня на 4−5 см ниже верхней плоскости опорных элементов. Опорная поверхность башмака изготавливается под прямым углом к оси самого столба.

Виды опорно-столбчатых фундаментов

Перед выбором основы проводится ряд исследований местности. Анализируется почва, уровень пролегания грунтовых вод, определяется тип будущей конструкции. Учитываются также ветровая, снеговая и сейсмическая нагрузки. От того, насколько тщательным был анализ условий и факторов, зависит прочность возводимого сооружения и его срок службы.

В зависимости от применяемых материалов различают следующие виды основ:

  • Из кирпича. Наиболее простой вид. Подходит для возведения легких построек на плотном грунте (например, сухая песчаная почва).
  • Стальные трубы. Такая основа обладает наибольшей несущей способностью. Толщина стен труб должна быть не меньше 4 мм. При закладке в землю обязательно нужно нанести антикоррозийное покрытие.
  • Асбестовые трубы. Наиболее бюджетный вариант. Они заполняются бетоном, внутрь вставляется арматурный каркас. Трубы должны быть не меньше 20 см по внешнему диаметру. Фундамент из асбестовых труб отличается надежностью и устойчивостью.
  • Монолитный бетон. Потребуется опалубка из досок. В нее помещается арматура, заливается бетон.
  • Бетонные блоки. Благодаря своей простоте и скорости возведения, такой вариант пользуется наибольшей популярностью. К строительству конструкции можно приступать уже на следующий день после возведения фундамента.
  • Деревянный (бревна). Этот тип используется довольно редко из-за множества недостатков. Он сильно подвержен гниению, повреждению грунтовыми водами и насекомыми. Несущая способность такой основы невелика.

При выборе деревянного основания стоит отдать предпочтения таким сортам, как кедр, лиственница, сосна и прочие хвойные породы. Часть столба, которая погружается в землю нужно смазать горячим битумом, обернуть рубероидом и снова промазать битумом.

Виды опорно-столбчатых фундаментов

По глубине различают заглубленный, мелкозаглубленный и поверхностный фундаменты.

Заглубленный

Основа закладывается на 20-30 см ниже уровня промерзания почвы. Если не выполнить это требование, то во время заморозков столбы могут выдавливаться – возникнет деформация и перекос всего строения. На форумах можно встретить случаи, когда из-за вспучивания почвы или промерзания углы зданий просто повисали в воздухе.

Мелко заглубленная основа

Используется на песчаном или супесчаном грунте. Заглубление делают на 50-70% от глубины промерзания почвы. Также на пучинистых почвах используют такой прием: выбирается глинистый грунт до глубины промерзания. Далее выкопанная траншея на треть заполняется песчано-гравиевой смесью. И тогда можно делать мелко заглубленный фундамент.

Читайте также:  Как правильно класть геотекстиль под фундамент

Поверхностный (незаглубленный)

Виды опорно-столбчатых фундаментов

Используется на прочном скальном грунте. Такую основу сделать проще всего. Но нужно тщательно проверить и продумать устойчивость всей конструкции.

Монтаж металлических колонн

Монтаж металлической опоры

Металлические колонны монтируются на основаниях, в которых заблаговременно встраивают анкерные болты для их крепления. После проектирования стандартное положение опор обеспечивается точным размещением анкерных болтов на местах фиксации. При этом точность установки обеспечивается серьезной подготовкой плоскости основания.

Опирание колонн выполняется так:

На поверхность основания, которое смонтировано до нужной отметке опорной подошвы, без последующей доливки цементной смеси. Применяется для опор с фрезерованными башмачными заблаговременно выверенные места, устанавливаются и заполняются бетонной смесью металлические плиты.

Основание бетонируется до уровня на 5−8 см ниже той отметки подошвы опоры, которая обозначена при чего выполняют установку опорных колонн, объединяя осевые отметки разбивочных осей на элементах, вмонтированных в фундамент, с их отметками. Установочные винты регулируют положение отдельной опоры по высоте с учетом того, что верхняя поверхность плиты будет располагаться на заданной отметке опорной плоскости башмака. Опорные плоскости столбов должны заблаговременно быть бетонируется до уровня на 0,25−0,3 м ниже отметки поверхности башмака, отмеченной при его проектировании.

После выполнения этих работ, монтируются закладные элементы и составляющие опор. Верхнюю часть основания цементируют до уровня на 4−5 см ниже верхней плоскости опорных элементов. Опорная поверхность башмака изготавливается под прямым углом к оси самого столба.

Этапы строительства ленточного фундамента по СНИП

Данное устройство состоит из бетона, который проходит армирование и после этого, заливается в опалубку, тем самым образуя монолитный комплекс. Существуют разнообразные виды возведения ленточного основания, но мы рассмотрим наиболее оптимальную и простую схему процесса.

Составление проекта

На этом этапе производится расчет всех необходимых величин, а именно:

  • Глубина;
  • Ширина;
  • Выбор материала;
  • Установление уровня промерзания почвы;
  • Другие параметры грунтов.

Устройство должно проходить по всему периметру постройки, поэтому эти данные играют огромную роль в строительных работах.

Важно! Если постройка имеет форму – не квадрат, то установка ленты будет более сложной.

Выполнение разметки

После окончания проекта, необходимо расставить отметки будущего фундамента. Это совершается таким образом: колышки расставляются по периметру и обтягиваются шнуром по внешнему и внутреннему пространству. Когда вы возводите здание на мягком грунте, то траншея должна быть немного шире. Это необходимо для использования опалубки при выполнении работ. Также необходимо предусмотреть подушку 10 см, которая засыпается песком.

Земляные работы

На этом этапе происходит выполнение траншеи. Глубина должна быть идентичной величине фундамента, но иметь запас в 30 см для подушки. Для выполнения данной задачи лучше использовать натянутую веревку, чтоб не сбиваться от разметок. При земельном рытье учитывайте особенности почвы. Так, например, для твердых грунтов лучше делать вертикальные стены для канав.

Важно! Если на вашем участке сыпучие грунты, то габариты траншеи должны быть больше, чем прописаны в проекте/

Установка опалубки

Устройство опалубки возводится снаружи основания дома, то есть должна ширина досок соответствовать проектной величине. Процесс монтажа достаточно прост и выполняется примерно так же, как с деревянными щитками. По окончании ее возведения необходимо засыпать речным песком дно канала и хорошенько утрамбовать. Это и называется подушкой. Если добавить щебень и залить бетоном, то образуем подошву постройки.

Армирование

Следующим этапом необходимо выполнить армирование. Для этого пригодятся прутья диаметром 12 см и проволока, которой будет скрепляться конструкция. Детали арматуры по вертикали должны иметь расстояние от фундамента 10 см и связываться проволокой по всем направлениям. В конце работы мы получим пояс, который и будет выполнять армирование.

Выполнение заливки раствором бетона

При выполнении заливки одновременно на всех участках, необходимо использовать несколько машин для замеса раствора и перемешивать вылитый бетон ломом, чтоб избежать образования пустых пространств.

Если же все работы выполняются постепенно, то бетон будет и так ложиться равномерно. Для изготовления раствора подойдет и один миксер, который справится со своими задачами для среднего здания. Выполнять заливку рекомендуем по форме круга – это позволить основанию подниматься постепенно. Последним действием есть выравнивание. Технология этого процесса идентична со стяжкой.

Заполнять фундамент лучше всего по кругу, чтобы весь периметр поднимался постепенно. На финальном этапе бетон выравнивается также как стяжка, чтобы обеспечить более удобную кладку первого ряда кирпича или другого материала. Стоит отметить, что все нормы и требования для расчетов и строительства прописаны в Снип. Так что изучайте документы и только тогда смело приступайте к выполнению работ.