Составные железобетонные фундаменты под колонны

Подготовительные работы: на что обратить внимание?

Перед выполнением установочных работ на колонны по всем четырем граням (при этом и сверху, и снизу) наносятся специальные риски, которые обозначают оси.

Железобетонные элементы необходимо разложить около зоны монтажа таким образом, чтобы спецтехника, а точнее – кран, делал минимум передвижений, а рабочие могли безопасно осматривать и закреплять конструкции.

Обратите внимание: допустим монтаж только тех строительных железобетонных изделий, которые не имеют:

• ржавчины или жировых пятен на лицевых сторонах;
• трещин на внешних сторонах, за исключением местных поверхностных усадочных повреждений, при этом их ширина должна составлять до 0,1 миллиметра;
• наплывов бетона на выпусках арматуры, а также открытых поверхностях закладочных стальных изделий и монтажных петель.

Виды колонн

Строительный материал, который будет использоваться при возведении колонн, выбирается в зависимости от предполагаемых нагрузок будущего строения. Какие существуют колонны:

• Металлические;
• Железобетонные.

Под определенный вид столпа, выбирается свой вид фундамента.

На сегодняшний день существуют следующие виды оснований под колонны:

• Ленточный;
• Свайный;
• Сплошной;
• Столбчатый.

Применение каждого из них имеет свои особенности, которые нужно учитывать. Самый популярный – это столбчатые фундаменты под стальные колонны.

Назначение и особенности

Столбчатые фундаменты под колонны стаканного типа (или столбчатый каркас — еще одно распространенное название технологии) используют в основном при строительстве малоэтажных зданий, промышленных площадей. В большинстве случаев таковыми являются различного рода постройки в сельскохозяйственной отрасли или малых промышленных предприятий. Еще пример подобных решений активно применяют тогда, когда делают монтаж каркасов в подвальных помещениях зданий.

Столбчатый фундамент для колонн устанавливают на устойчивых грунтах, при этом стоящие конструкции позволяют выдерживать большую нагрузку на опирание.

Пример их применения хорош еще тем, что они имеют низкую степень водопроницаемости. Эти параметры контролируются по ГОСТ и ГОСТ (эти же стандарты нормируют и армирование металлических сеток, и ряд других качественных промышленных характеристик).

Сам стакан такого основания(или еще пример — «башмак», как его называют), представляет собой ступенчатый квадрат на который происходит опирание, который имеет суженную верхнюю часть и более расширенную нижнюю. Размеры стаканов изготавливаются по ГОСТ 24476-80. При этом их минимальные размеры равны 1200 мм, а максимальные — 2100 мм.

Для таких конструкций берутся железобетонные колонны, которые имеют поперечное сечение 300×300 и 400×400 мм.

Пример того, что фундамент стаканного типа включает в себя:

1. Подколонник (сам стакан).
2. Плита (основа стакана).

Стакан фундамента

Конструкции могут различаться в зависимости от места работ, то есть нагрузки, структуры грунта и от того, как происходит монтаж. Сделав необходимый расчет, выбирают подходящие габариты элемента.

Типы конструкций могут отличаться по таким критериям как:

• метод стыковки «башмака» с колонной;
• высота подколонников;
• сумма плит оснований (то есть 1 или 2).

Что касается способа стыковки, то он зависит от того, какие материалы будут использоваться при создании столба. Так, например, устройство стыковки или крепление металлических колонн к стакану отличается от метода стыковки железобетонного столба. В России при строительстве железобетонные колонны с «башмаком» принято соединять при помощи бетонов марки М 200 или М 400.

к оглавлению ↑

Преимущества и недостатки столбчатого фундамента

Лучше всего столбчатый фундамент работает в условиях морозного пучения, которое опасно для ленточного. Это обусловлено тем, что силы выталкивающие основание из почвы, воздействуют на существенно меньшую площадь конструкции, в результате чего усадочные деформации будут менее выраженными, чем в случае с монолитной лентой.

Основные плюсы устройства столбчатого основания:

• Невысокая стоимость – примерно на 35-50 % дешевле по сравнению с монолитным ленточным основанием.
• Минимальный объем земляных работ – не требуется копать траншею по периметру всего дома.
• Возможность самостоятельного выполнения работ – привлечение спецтехники и рабочей силы необязательно.
• Сжатые сроки устройства – за счет сравнительно небольшого объема работ.

Из недостатков следует выделить невозможность строительства подвала в доме совместно с таким фундаментом. На столбчатом основании не рекомендуется строить здания из тяжелых материалов (кирпич, газобетон, бетонные блоки) и строения высотой более 1-этажа. Также он не подходит для строительства на слабых, глинистых, водонасыщенных и торфяных грунтах, на местности со сложным рельефом, особенно где перепад высот более 1,5-2 м.

Возведение фундаментов стаканного типа, монтаж колонн в стаканы

Схема стаконного фундамента

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.

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

Выбор основания конструкции

Необходимо сначала сообщить для зарисовки плана, какая постройка планируется на выходе, одноэтажная или многоэтажная, а также бескаркасная, для общественных мест или каркасная, которая используется в промышленном и стратегическом строительстве. Именно металлические колонны редко используют для декорирования, они не будут столь эстетично смотреться, и лепнина на них плохо держится, чаще всего металл используют в качестве каркаса, он довольно прочный, а в сравнении с остальными материалами, вроде дерева и бетона, гораздо легче. 

Здания для общественного времяпровождения, вроде ТЦ почти в обязательном порядке должны использовать железные колонны при постройке, покрывая антикоррозионными средствами, что касается фундамента, то в этом случае возможно использовать ленточный вид, он выдерживает большое давление с внешней стороны, но тут нужно хорошо осмотреть грунт, торфяной или просадочный свидетельствуют о том, что ленточный фундамент сюда не подойдёт. Также процесс заливки будет очень долгий и придётся нанимать много рабочей силы. Дело в том, что заливать его нужно разом, без дополнительных замесов, а если планируется крупное строительство, то это вряд ли получится даже у нескольких бригад человек по 5, тут понадобится дополнительная рабочая сила и спецтехника. 

Для установления колонн на ленточном фундаменте необходимо сразу рассчитывать не только анкерные устройства, но и канализационную систему, трубопроводы, а также основания проводки, то есть об электричестве и схеме его прохождения нужно задуматься заранее. Это не та часть строительства, которая требует каких- то дополнительных и уникальных расчетов, но все же нужно учитывать и мелочи.

Заключение

При устройстве фундаментов каждый технологический этап должен сопровождаться исполнительной схемой, на которой отражены все согласованные отклонения от проекта, и составлением акта скрытых работ.

Исполнительная схема свайного поля

Образец акта приёмки свайного поля

К числу таких работ относятся:

1. Обустройство оснований (дна котлована, оснований набивных свай, кессонов).
2. Погружение (свай, опускных колодцев, шпунта).
3. Устройство стыков между всеми железобетонными элементами, в том числе и сваями-оболочками.
4. Бурение и заполнение скважин (любых) – оформляется отдельными актами.
5. Утрамбовка дна котлована щебнем.
6. Устройство дренажа.
7. Установка иглофильтров.
8. Приготовление и нагнетание растворов (инъекционных и тампонажных).
9. Арматурные работы, установка закладных деталей.

Устройства фундамента под железобетонные колонны

Монолитные и сборные основания под колонны предусматривают в своей конструкции специальную форму, в которую устанавливается железобетонная колонна. По сути это железобетонная форма, получившая в строительстве название «стакан».

Фундамент стаканного типа

Непосредственно сами фундаменты под железобетонные колонны могут быть представлены в двух основных вариантах конструкции:

• в монолитном исполнении;
• сборные конструкции.

Основой такой конструкции является прямоугольная плита, на которой располагаются другие меньшие плиты, образуя, таким образом, пирамиду в виде ступеней с венчающем ее вверху стаканом под опору. В монолитном исполнении все основание является одним целым, а вот сборная конструкция является чем-то вроде детской пирамидки – снизу самая большая плита, а далее плиты поменьше.

Достоинства и недостатки стаканных оснований

Устройство железобетонных фундаментов общего назначения под колонны объемом до 3 м3

Какими особенными преимуществами обладают такие стаканные основания?

• Колонны для них изготавливаются промышленным способом, что обеспечивает им долговечность, высокое качество и надежность;
• При наличии необходимой техники установка их довольно проста и не занимает много времени, что позволяет ускорить сроки монтажа и сократить расход средств.

К недостаткам применения данного типа оснований можно отнести необходимость применения специального тяжелого оборудования:

• как для доставки изделий,
• так и для их размещения и установки.

В настоящее время активно используются различные железобетонные опоры: разница состоит и в их размерах, и в массе.

При любом строительстве важно правильно определиться с типом необходимых элементов, которые должны соответствовать виду планируемых строений и нагрузкам от них!