Фундаменты под стальные колонны одноэтажных производственных зданий

ФУНДАМЕНТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Типовые столбовые монолитные железобетонные фундаменты под колонны промышленных зданий состоят из подколонника и одно-, двух- или трехступенчатой плитной части. Фундаменты запроектированы в шести вариантах по высоте (1,5 м и от 1,8 до 4,2 м с интервалами 0,6 м).
Обрез фундамента располагается на отметке —0,15 м под железобетонные и на отметке —0,7; —1,0 м под стальные колонны. Таким образом, заглубляются развитые базы стальных колонн.
При вскрытии основания целиковый грунт, непосредственно воспринимающий нагрузку, выравнивается и накрывается бетонной подготовкой толщиной 100 мм из бетона марки 50. На бетонную подготовку ложится подошва фундамента.
Высота ступеней плитной части 0,3 и 0,45 м. В связи с применяемой для устройства форм инвентарной щитовой опалубкой все размеры сечений в плане кратны 0,3 м. Площадь сечения подколонников принята в шести вариантах от 0,9 X 0,9 м. В последующих вариантах ширина сечения (в направлении шага колонн) принимается 1,2 м, а высота (в направлении пролета между колоннами) изменяется от 1,2 до 2,7 м. Площадь сечения подошвы изменяется от 1,5X1,5 м (пло—щадь 2,25 м2) до 7,2X6,6 (площадь 47,5 м2). Она выбирается в связи с нагрузкой, передаваемой колонной, и допускаемым удельным давлением грунта.
Зазор между гранями колонн и стенами стака-/на принят по верху 75 мм и по низу 50 мм, а между низом колонн и дном стакана 50 мм Небольшой уклон стенок стакана упрощает распалубку. Минимальная толщина стенки стакана по верху 175 мм обеспечивает ее прочность при монтажных и постоянных нагрузках. Заливка стаканов после установки колонн производится бетоном марки 200 на мелком гравии.
Сечение подколонников под базы стальных колонн выбирается исходя из размещения анкерных болтов так, чтобы расстояние от оси болта до грани подколонника было не менее 150 мм.
В зависимости от вылета граней подошвы фундамента по отношению к подколоннику форма плитной части принимается одно-, двух- или трехступенчатой, так чтобы при высоте ступеней до 0,45 м вылет всей плитной части и отдельных ступеней ограничивался уклоном 1 : 2 при опорных кранах грузоподъемностью до 50 т и 1 : 1,5 при опорных кранах большей грузоподъемности.
Для каждой комбинации площади сечений подошвы и подколонника принят один типоразмер плитной части. При очертании подошвы фундамента, близком к 1,5 квадратам и более, уступы ступеней в направлении шага колонн совмещаются. Всего под рядовые колонны одноэтажных зданий предусмотрен 651 типоразмер, а под рядовые колонны многоэтажных зданий — 288 типоразмеров опалубки. Причем в последнем случае 226 типоразмеров отличаются от фундаментов под колонны одноэтажных зданий только глубиной стакана.
В зависимости от схемы армирования в каждом типоразмере опалубки может быть выполнено несколько фундаментов различной несущей способности. Таким образом, в целом стандартом предусматривается более двух тысяч вариантов фундаментов, практически охватывающих возможные сочетания нагрузки, собираемой колонной, и допускаемого удельного давления грунта.
Для опирания фундаментных балок рекомендуется устройство приливов площадью сечения 0,3X0,6 м с обрезом на отметке —0,45 м (при высоте балок 0,4 м, для шага колонн 6 м) , и с обрезом на отметке —0,65 м (при высоте балок 0,6 м — для шага колонн 12 м).
Фундаменты армируются типовыми арматурными сетками (горизонтальный элемент) и плоскими каркасами (вертикальный элемент). Сетки и плоские каркасы изготавливаются из арматуры периодического профиля на автоматических линиях с применением контактной точечной электросварки во всех местах пересечений стержней.
На высоте защитного слоя (35—50 мм от подошвы фундамента) укладываются два ряда сеток плитной части, располагаемых в перекрестном направлении. Рабочая арматура сеток расположена с интервалом 0,2 м. Ширина сеток 1; 1,4; 1,6 м задана с учетом размещения их целого числа при любой предусмотренной стандартом конфигурации подошвы фундамента. Длина сеток (от 1,45 до 7,15 м с интервалом через 0,3 м) на 50 мм короче ширины или высоты сечения подошвы фундамента.
В центре фундамента на сетке плитной части устанавливается объемный каркас подколонника, свариваемый из четырех плоских каркасов. Распределительная арматура плоских каркасов не доходит до их верха примерно на глубину стакана, с тем чтобы можно было образовать его обойму, нанизывая на рабочие стержни каркаса ряд сеток подколонника. В подколонниках пенькового типа под стальные колонны эти сетки, кроме периметральных, имеют и ряд внутренних стержней.

ЛИСТЫ 1.01 ; 1.02. Монолитные железобетонные фундаменты со ступенчатой плитной частью

Высота и ширина плоских каркасов и размеры в плане сеток подколонника назначаются исходя из его сечения и принятой высоты фундаментов.

Сборка каркасов подколонника, как правило, производится на поточных линиях в арматурном цехе или на полигоне в зоне действия монтажного крана. Жесткость собранных каркасов при транспортировке обеспечивается съемными диагональными связями.

В связи с необходимостью графически отразить различие между монолитным и сборным, конструктивным и легким бетоном на рассматриваемых листах и далее, согласно примечанию 3б к § 2 ГОСТ 2.306—68, сборные железобетонные элементы в отличие от монолитного бетона обозначены в разрезах без вкрапления точек, из конструктивного бетона — с вкраплением треугольников, из легкого бетона — с вкраплением овалов.

Инвентарная опалубка монолитных железобетонных фундаментов может рассматриваться как строительная конструкция здания, поскольку ее устройство входит в построечную трудоемкость, а она сама по себе является достаточно сложным и металлоемким сооружением. |В данной книге рассмотрены конструкции опалубки для фундаментов со ступенчатой и пирамидальной плитной частью. Последняя позволяет уменьшить объем бетона, но несколько увеличивает металлоемкость форм.|

Комплект опалубки со ступенчатой плитной частью состоит из: плоских щитов девяти типоразмеров, образующих опалубные панели ступеней Элитной части и подколонника; П-образных щитов двух типоразмеров для последующего бетонирования опор под фундаментные балки; стяжек двух типоразмеров, диагональных опорных балок, связывающих между собой опалубочные панели ступеней; набора пуансонов, образующих стаканы; подмостей при бетонировании формы. Щиты для образования панелей подколонника выполняются из стального листа толщиной 2 мм с окаймлением и ребрами жесткости из уголков 63X40X5 мм и имеют размеры: (0,75; 0,9 и 1,2) X 0,75 м и (0,9 и 1,2) X 1,2 м. Аналогичные щиты для ступеней плитной части имеют размеры (0,3 и 1,5) X (0,3 и 0,45) м. Плоские панели каждой ступени собираются путем скрепления щитов болтами. Болты снабжены удлиненными шайбами так, чтобы полка окаймляющего уголка не мешала подтягиванию гайки. Собранные опалубочные панели соединяются в трех углах через промежуточный уголок винтами. Четвертый угол соединяется винтовым замком, позволяющим уточнить размеры формы.

Объемные формы отдельных ступеней связаны между собой и с формой подколонника диагонально расположенными опорными балками, касательными к углам вышележащих форм. При посредстве этих балок вся опалубка фундамента может быть собрана до его бетонирования. При раздельном бетонировании ступеней и подколонника диагональные опорные балки могут быть исключены.

Укрупнительная сборка опалубочных панелей подколонника производится из отдельных щитов на выровненной монтажной площадке. Щиты укладываются рабочей поверхностью вниз. К горизонтальным или вертикальным ребрам щитов посредством пальцев крепятся откидные шпильки и пропускаются в зазор между швеллерами, составляющими стяжку. Гайками стяжки подтягиваются к щитам и сплачивают панель опалубки. Опалубочные панели подколонника соединяются между собой в пространственный блок на месте бетонирования аналогично опалубочным панелям ступеней.

Пуансон для образования стакана посредством опорных балок крепится к опалубке подколонника. Так как верхняя грань опалубки может превышать обрез фундамента, предусмотрена возможность регулирования положения пуансона по высоте. После распалубки фундаментов под крайние и торцовые колонны производятся крепление П-образных щитов к подколеннику и бетонирование опор под фундаментные балки.

Блочная опалубка фундамента с пирамидальной плитной частью состоит из нижней рамы, трапециевидных панелей плитной части и прямоугольных панелей подколонника. Размеры щитов, образующих панели, назначаются в связи с конкретными размерами фундамента, проектируемого индивидуально. Щиты состоят из стальных листов толщиной 3 мм с окаймлением и ребрами жесткости из полос площадью сечения 70 X 5 мм. При сборке формы щиты болтами скрепляются между собой и с нижней рамой.

Жесткость формы обеспечивается обвязками из швеллеров, связанных в углах шарнирами или замками, позволяющими производить обжатие, и раскосами из прокатных уголков, соединяющими нижнюю раму с блочной опалубкой подколонника.

Если есть возможность использования кранового оборудования грузоподъемностью около 10 т, объемные блоки опалубки можно собирать на монтажной площадке вокруг арматурного каркаса и устанавливать вместе с ним.

Глубокое заложение фундаментов определяется геологическим строением грунта или наличием подвалов под производственными помещениями. Для экономии бетона и ускорения монтажа здания в этих случаях целесообразно устанавливать в монолитную плитную часть фундамента подколонники облегченного сечения. Они могут быть выполнены рамными двухветвевыми или в виде ствола двутаврового сечения с оголовком, на который устанавливается стальная колонна.

Отметка верха оголовка (обрез фундамента) принята в зависимости от высоты базы стальной колонны — для зданий с опорными кранами грузоподъемностью до и более 50 т соответственно —0,7 м и —1,0 м. Оголовки снабжаются закладными болтами для анкеровки базы колонны. Размеры оголовков соответственно определяются: длина — высотой сечения колонны в крайних и средних рядах здания, ширина — выносом и высота — глубиной заделки анкерных болтов. Общая высота двухветвевого подколонника предусмотрена 5,1-9,9 м с интервалом через 1,2 м. Глубина заделки в плитную часть 1,2 м. В подко-

Лист 1.03. Опалубка монолитных железобетонных фундаментов

Источник

Фундаменты для промышленных зданий и сооружений: типы конструкций и особенности устройства

В отличие от гражданских зданий, конструкциям промышленных приходится испытывать не только статические нагрузки (от собственного веса и массы оборудования), но и динамические, вибрационные. Соответственно, фундаменты промышленных зданий должны иметь большой запас прочности и проектироваться не только на основании гидрометеорологических и геолого-геодезических изысканий, но и с учётом технологических и эксплуатационных особенностей сооружения.

Столбчато-ростверковый фундамент

При том, что способов осуществления задачи обычно имеется несколько, во время проектирования возможные вариации сравнивают и выбирают тот, который обеспечит наиболее выгодные технико-экономические показатели.

Выбор, определяемый расчётом

На выбор конструктива фундамента при проектировании промышленных зданий сначала влияет тип основания, на который ему предстоит опираться. Оно может быть как естественным, так и искусственным (насыпным) и иметь разные несущие способности.

Насыпное основание

Согласно с результатами полученных изысканий, определяется тип и конструкционные особенности фундамента, материал его исполнения, размеры в сечении и глубина заложения.

Предельные состояния грунтов

Естественные и насыпные основания обязательно просчитываются по двум видам предельного состояния:

Деформациям – рассчитываются в любом случае. В расчётах учитывается совокупное действие нагрузок и влияние внешних факторов (например, грунтовых вод, способных ослабить прочность грунта).
Несущей способности. Такие расчёты производятся, когда есть опасность воздействия горизонтальных нагрузок – например, сейсмических, либо здание находится на скальном основании или в непосредственной близости с откосом и сместить положение фундамента невозможно. При проектировании подпорных стенок такой расчёт выполняется обязательно.

На подпорные стенки действует горизонтальное давление грунта

Кроме того, при проектировании необходимо предусматривать вероятность изменения гидрогеологии участка застройки не только в процессе исполнения работ, но и в будущем, при использовании здания. Проблемы могут вызваны:

естественными колебаниями отметки зеркала подземных вод, как сезонных, так и многолетних;
образованием верховодки (локализации поверхностной воды в пустотах грунта выше УГВ);
техногенными изменениями, влияющими на уровень залегания подземной воды;
степенью её агрессивности как по отношению к грунту, так и к материалам заглубляемых конструкций.

Верховодка может доставлять немало неприятностей строителям

Гидрогеология

Возможные изменения гидрогеологической обстановки и вероятности подтопления на участке застройки должны оцениваться в процессе инженерных изысканий. Во всяком случае, для зданий I и II класса (жилые и общественные), это обязательно. При неблагоприятном развитии событий, проект сразу же предусматривает работы по укреплению грунта, дренажу и водопонижению, либо усиленной гидроизоляции (о способах гидроизоляции фундаментов читайте в статье).

Заглубление подошвы фундамента

На выбор глубины заложения фундамента промышленного здания влияют:

Назначение сооружения.
Конструктивные особенности здания.
Расчётные нагрузки.
Глубина закладки инженерных коммуникаций и фундаментов соседних зданий.
Рельеф территории застройки.
Свойства грунта.
Характер подземных вод.
Сезонное промерзание грунта на местности (УГП).

Принцип закладки фундамента в зависимости от глубины промерзания

Карта промерзания грунтов Вернуться к оглавлению

Фундаменты каркасных зданий

Тип фундамента определяется строением стен здания. Если это сборный железобетонный каркас, в котором вертикальными несущими элементами являются колонны, то для их установки применяются фундаменты стаканного типа (ГОСТ 24476*80).

Фундамент под металлические колонны

Особенности устройства стакана под колонну

Их строение начинается от простого блока с выемкой, в которую вставляется и замоноличивается колонна, до башмака со стаканом, в основании которого имеется опорная подошва в виде одной или двух плит.

Железобетонный стакан под колонну тип 1Ф Фундаментный стакан с башмаком тип 2Ф

Фундамент под колонну, как и сама колонна, может быть и монолитным. В данный момент он представляет собой симметричную конструкцию ступенчатой формы с двумя или тремя выступами и подколонной выемкой. Если колонна тоже монолитная, то вместо подколонника в центре плиты при заливке устанавливают выпуски арматуры.

Монолитный фундаментный стакан может быть двойным в тех случаях, когда необходимо установить две смежные колонны. При этом одна из них вполне может быть стальной, а другая железобетонной.

Общий стаканный фундамент для смежных колонн — чертёж Вернуться к оглавлению

Фундаменты для опоры сплошных стен

В зданиях, где основные нагрузки от веса здания воспринимает не каркас, а сплошные стены из блоков или кирпича, фундаменты представляют собой сборную или монолитную ленту. Лента может опираться как на грунт, так и на точечные опоры – столбы или сваи (в этом случае опорную ленту называют ростверком (о строительстве фундамента с ростверком рассказано в нашей статье)).

Сборная и монолитная лента

Лента может быть монолитной, но в целях сокращения сроков строительства на крупных промышленных объектах чаще проектируют сборные фундаменты. Они собираются из неармированных бетонных или железобетонных блоков, плит, подушек, а также укрупнённых или доборных элементов.

Лента в монолитном варианте

Плиты (подушки) укладываются плашмя в качестве основания и служат для увеличения площади опорной подошвы. Под ними должно быть предварительно выровненное песчаное основание, либо, если грунт нестабильный, выполняется бетонная подготовка. Блоки используют в качестве стен для вывода ленты на поверхность грунта.

Лента в сборном варианте

Сборный фундамент может быть не только сплошным, но и прерывистым. Укладка блоков с разрывами до 90 см помогает сократить расход материала в тех случаях, когда грунт на участке имеет отличную несущую способность. Сокращаются расходы на оплату труда, и соответственно снижается себестоимость конструкции.

Сплошной сборный фундамент

При устройстве ленты на просадочном грунте, поверх подушек — прежде чем монтировать блоки, устраивают шов толщиной до 5 см с заложенной в него прослойкой арматуры. Ещё один слой монолита, но уже толщиной до 15 см, предусматривают и поверх самого фундамента.

Прерывистый ленточный фундамент

Подушку фундамента делают не из подушек, а монолитом, стенку так же собирают из блоков. Чаще всего такое строение необходимо, когда здание имеет подвал. В этом случае блоки выполняют функции только стенового материала, а монолит воспринимает нагрузки от веса здания и распределяет их на грунт.

Монолитные подушки под блочные стены

Полностью монолитная лента имеет форму тавра с расширенной прямоугольной или ступенчатой подошвой. Она заливается по опалубке, установленной либо на уплотнённое насыпное основание, либо на жёсткий подготовительный слой из тощего бетона (подбетонку).

Сечение полностью монолитной Т-образной ленты

Перед бетонированием в опалубку предварительно монтируется объёмный арматурный каркас.

Столбы и фундаментные балки

Если основание вполне прочное, а здание одноэтажное и больших нагрузок не создаст, вместо более дорогой сплошной ленты проектируют фундаменты столбчатого типа.

Столбчатый фундамент с балками

Это монолитные бетонные столбы, расположенные в местах пересечения и примыкания стен, а также в промежутках между ними, с минимальным расстоянием 3 м (максимум 6 м).

Вариант устройства фундаментных столбов

Все опоры связываются между собой фундаментными балками – железобетонными или металлическими, которым и предстоит воспринимать нагрузку от веса стен.

Узел сопряжения фундаментной балки со столбами

Чтобы уменьшить их деформацию, под балками может быть устроена подсыпка из песка или шлака, толщина которой может достигать полуметра.

Источник

Фундаменты под стальные колонны одноэтажных производственных зданий

Производство металлоконструкций на заводе СевероЗапад