Монтаж фундаментов под колонны выполняют способом

Проектирование фундамента под металлическую колонну. Расчёт столбчатого фундамента под колонну при действии вертикальной нагрузки и момента в одном направлении

Ленточные фундаменты постепенно отходят в прошлое. Такая ситуация связана с попыткой удешевить строительный процесс. Основание ленточного вида требует большого расхода строительных материалов, что приводит к увеличению себестоимости строительства. Снижение расходов становится возможным, если использовать столбчатый фундамент под колонну.

Виды колонн

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

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.

Оцениваем характер грунта

Если расчет столбчатого фундамента осуществляется своими силами, то проведение лабораторных исследований показателей грунта не предполагается. Поэтому пойдем по бюджетному пути – будем проводить оценку на глаз. Для этого на месте предполагаемого строительства дома выкапываем шурф (яму) глубиной ниже глубины промерзания грунта (ГПГ). ГПГ можно узнать в справочном пособии или в статье, о которой мы говорили в самом начале повествования. Предположим, что ГПГ составляет 1,5 м. Выкапываем шурф глубиной 1,8 м. и отбираем пробы грунта и пытаемся скатать из него небольшой шарик. Оцениваем характер грунта следующим образом:

• если шарик не скатывается, и вы визуально определили песчаный слой дна шурфа, то в зависимости от крупности песка, расчетное сопротивление грунта (далее – R) принимает значение от 2 (для очень мелкого, пылеватого) до 3 (для среднего) и 4,5 (для крупного песка)*;
• если шарик рассыпается при сдавливании, велика вероятность, что грунт – супесь (R=3)*;
• если шарик при сдавливании не рассыпается и по краям лепешки не образуются трещины, то перед нами глина (R=3-6)*;
• шарик из грунта не рассыпается при сдавливании, но по краям образуются трещины, грунт – суглинок (R=2-4)*

*Значение R зависит также от влажности грунта и коэффициента пористости. Ориентировочные значения расчетного сопротивления грунта представлены в таблице ниже. Следует учитывать, что представленные значения актуальны при заглублении фундамента на 1,5…2 метра. Если же вы планируете возводить мелкозаглубленный фундамент, то расчетное сопротивление грунта будет уже другим: R=0,005R0(100+h/3), где R0-табличная величина, h – глубина (см), на которую планируется закладывать фундамент.

Итак, получили значение R. Определяем параметры и количество опор-столбов.

Столбчатое основание под колонны

Для возведения основы под столпы используют:

Столбчатые фундаменты под железобетонные колонны применяются, когда возникает необходимость перенести нагрузку каждой отдельной конструкции на почву. Случаи, когда становится актуальным использование рассматриваемого вида основания:

• Возводимая конструкция оказывает незначительную нагрузку на фундамент. А этом случае нецелесообразно строить ленточный или монолитный фундаменты;
• Когда верхний слой почвы подвижен, а несущий находится на глубине от 3 метров. Использование даже свайного основания потребует значительных расходов.

Каждый раз при определении типа основания следует учитывать нагрузки, которые будут действовать на колонны. Когда предварительный расчет показывает значительное давление, то стоит подумать над обустройством фундамента. Возведение здания на почвах, не имеющих несущего слоя на поверхности, происходит путем установки основания из свай.

В этом случае ростверками или связующими элементами будут выступать нижние ступени. Через них нагрузки будут передаваться сваям. Стаканы устанавливаются на столбы и бетонируются.

Когда для основания выбран столбчатый фундамент на природном основании, то монтаж конструкции происходит на грунте. В качестве ростверка выступает подошва из бетона, связывающая все сваи в один элемент.

Для строительства крупногабаритных размеров, необходим соответствующего размера столбчатый фундамент под колонну. В этом случае, элементы изготавливаются на заводе, что приводит к значительному удорожанию строительства: доставка, погрузочно-разгрузочные работы, монтаж, применение специализированной техники.

Особенности фундамента под железобетонные колонны

Основания под столпы из железобетона выбираются исходя из положительных и отрицательных характеристик каждого вида в отдельности. В указанном случае самым оптимальным будет использование стаканного основания, имеющего следующие положительные характеристики:

• Они надежны;
• Имеют повышенную прочность.

В строительстве применяется два вида оснований:

Ступени можно начинать делать, когда необходимо основание в высоту от 35 сантиметров. Здесь также есть свои разновидности по поверхности. Она может быть наклонной или горизонтальной. Если планируется монолитное основание под колонну, то выбирается горизонтальная поверхность.

Этапы строительства

Соблюдение правил при строительстве фундамента под железобетонные колонны, способствует увеличению срока службы конструкции, качества.

• Столпы устанавливаются в грунт на глубину не меньше 70 сантиметров;
• На участке строительства почва не должна быть подвижной или подвергаться температурному пучению;
• Грунтовые воды должны залегать не менее, чем на 1,5 метра вглубь;
• Рекомендуется выравнивать площадку, чтобы она не имела резких наклонов и поворотов;
• Чтобы обеспечить прочность фундамента, ростверк должен быть смонтирован из железобетона. Конечно, устройство ростверка потребует финансовых затрат, но это сделает каркас более долговечным;
• Для стен рекомендуется использовать строительные материалы, относящиеся к легким: пеноблоки, брус, панели, бревно.

Предварительное проектирование позволяет сделать основание крепким, но должны соблюдаться нормы:

• Сечение колонн – 20х20 см. Практика показывает использование столпов с сечением 25х25см;
• Рекомендуется делать башмак под каждую колонну. Это значит расширить нижнюю часть скважины под сваю. В результате получают распределение и снижение нагрузки от здания;
• Колонны размещать на расстоянии от 1 до 2 метров. При этом столпы должны находиться по углам строения, в местах стыка стен, под выступами: камин, печь.

Каждый фундамент опирается на подушку из щебня и песка, выровненного по горизонтали и хорошо утрамбованного.

Для увеличения прочности столпы армируют прутами с сечением от 12 до 16 мм. В зависимости от материала для ростверка, регулируется высота арматуры:

• Для деревянной связки прутья не должны достигать верхней части 1-2 см;
• Когда планируется железобетонный ростверк, то арматура должна выступать на 40 см.

Работать с арматурой следует только после того, как бетон наберет нужной прочности.

Монтаж башмака

Как уже было сказано, в скважинах рекомендуется делать увеличение нижней части для создания башмака. На песчано-щебневой подушке устанавливается опалубка из фанеры. Высота 20-30 см. Диаметр подготавливаемой опалубки должна быть в 1,5 раза больше, чем диаметр будущих столпов. Теперь в подготовленную емкость заливается раствор. В течение 10 дней бетон застывает, при условии, что стоит теплая сухая погода.

Монтаж колонн

Следующим шагом идет монтаж непосредственно опалубки под столпы. Деревянные доски необходимой длины скрепляют хомутами. Внутренние стенки рекомендуется укрыть рубероидом. В результате выполненных мероприятий стены колонн получаются гладкие, а главное, что при снятии опалубки отсутствуют повреждения.

Теперь установить арматуру и можно заливать раствор бетона марки 200М. Если строительство происходит в зимний период, то лучше добавить пластифицирующие добавки, улучшающие застывание раствора. Специалисты рекомендуют такие работы проводить, когда температура воздуха держится выше 15 градусов тепла. С помощью металлического штыря из жидкого бетона удаляется воздух. При температуре внешнего воздуха 20 градусов и сухой погоде, раствор застывает в течение 7 дней.

Необходимо дождаться полного высыхания и только тогда снимать опалубку. Теперь по всей высоте колонн и башмака наносят гидроизоляцию.

Ростверк

Самый надежной считается монолитная конструкция. Но есть и другие варианты связки фундамента и здания:

• Крепление с помощью швеллера или двутавра. В этом случае элемент укладывается полкой вниз и крепится с помощью болтов. Такой связке не страшны большие нагрузки;
• Железобетонный или монолитный ростверк. Для его сооружения потребуется опалубка и установка армирующей конструкции. Как правило, монолитный ростверк применяется для панельного дома, каркасного строительства, деревянного сруба;0
• Деревянный ростверк. Использование бруса считается самым дешевым вариантом для связки столбчатого фундамента.

Особенности фундамента под металлические колонны

Есть здания, в которых требования к прочности увеличены. Это строения, относящиеся к объектам промышленного назначения, энергетики.

Как правило, здесь используется столбчатый фундамент под металлическую колонну каркасного типа, когда нагрузка от здания приходится на металлические столпы, устанавливаемые внутри чаши, выполненной из бетона. Особенность фундаментов под колонны из стали заключается в том, что предварительно подготавливается подушка, внутри которой делается углубление. Сюда и будет крепиться колонная, путем анкерной фиксации.

Этапы строительства

Применение металлических столпов не предполагает наличие сборных конструкций. В противном случае пришлось бы делать дополнительный расчет несущих характеристик строения.

Оптимальный вариант – это использование монолитного фундамента из бетона. Указанный вид основания прочнее, быстро заливается. Строительный процесс разделяют на следующие этапы:

• Предварительно рассчитывают максимально допустимые нагрузки, оказываемые на подушку основания;
• Проводится разметка точек, где будут установлены колонны. Затем проводятся земляные работы;
• Роется скважина. Длина и размер котлована зависит от сечения металлической колонны и расчетной глубины;
• Теперь нужно сделать внешнюю опалубку. Для этого берутся доски, рекомендуется использовать фанеру с влагостойким покрытием. Как правило, такая опалубка несъемная;
• Делается подушка из песка и гравия. Предварительно поверхность грунта выравнивается, затем засыпают песок. Слой не больше 15 см, тщательно трамбуется. Сверху засыпается щебень. Слой не больше 20-25 см. Также тщательно трамбуется и выравнивается по горизонтали;
• Следующим этапом идет создание армирующего пояса, который будет основным. Металлические прутья устанавливаются по периметру подушки. Арматуру располагают как по вертикали, так и по горизонтали;
• Теперь подготовленный котлован заполняют бетонным раствором. Важно использовать бетон марки 200М. Перед тем, как запускать раствор необходимо установить геодезические уровни, а также высотные знаки. Это будут указатели, где будут размещаться металлические колонны. Также эти указатели помогут при проведении ремонтных работ фундамента, из-за просадки.

Внутри углублений устанавливаются анкерные соединения, с помощью которых происходит крепление стальных элементов. Но и здесь есть свои особенности.

Существует много разновидностей анкерных соединений. Каждое из них подбирается строго индивидуально под определенный тип колонны. Столп устанавливается внутри углубления, затем фиксируется с помощью больших болтов, другое название анкеры. Их приваривают к арматуре. В результате проведенных мероприятий колонна надежно удерживается в вертикальном положении.

Надежность и прочность крепления проверяется следующим образом: после того, как анкера привариваются к арматурному слою, бетонное основание разбивают и смотрят на состояние болтов. Если последние остались на месте, значит, монтаж проведен правильно и можно продолжать строительство. В случае, когда конструкция отклонилась от центра даже на 2 миллиметра, возникает необходимость замены анкерных болтов. Проверку проводят после каждой установки. В противном случае возведенная конструкция будет неустойчивой и может привести к разрушению здания.

Примеры расчета столбчатых фундаментов металлического каркаса

По всему периметру траншеи, на дно засыпается подушка из крупного песка, гравия или щебня, а затем укладывается объёмный каркас. Он собирается и монтируется таким образом, чтобы возвышаться над уровнем траншеи на определённую высоту не менее см , необходимую для защиты стен здания от потоков талой и дождевой воды. Выступающая часть каркаса забирается в опалубку. В точках установки железобетонных колонн из каркаса выпускаются вертикальные штыри из арматуры или анкера , скрепляемые с горизонтальными нитями фундамента посредством L-образных перемычек.

Для заливки сплошной железобетонной плиты необходимо снять верхний слой почвы на всей площади будущей постройки. Затем площадка выравнивается в горизонтальной плоскости и засыпается щебнем, песком или гравием. Поверх песчано-гравийной подушки укладывается объёмный каркас, в точках монтажа опор также делается усиление каркаса, выпускаются стержни анкерные болты либо монтируется металлическая закладная пластина.

По типу устройства такие основания могут быть нескольких типов, но к монолитным фундаментам под колонны можно отнести, пожалуй, только буронабивную технологию. В местах монтажа будущих колонн с помощью бура делается отверстие, куда устанавливается опалубка. Чаще всего в этой роли выступает металлическая, пластиковая или асбоцементная труба, внутрь которой вставляется арматура и заливается бетон.

По верхнему краю монолитных свай также устанавливается либо закладная, либо анкерные болты.

Пример расчета столбчатых фундаментов. Исходные данные

Устанавливать закладные, анкера или выпуски арматуры под будущую колонну лучше до заливки монолита. В этом случае возможно скрепить данные детали с каркасом, что делает связь колонны с основанием более прочной.

Кроме того, это отнимет гораздо меньше сил и времени. Поскольку от правильного выбора фундамента зависит надёжность здания и долговечность его эксплуатации, подходить к расчётам нужно очень ответственно. Наилучшим вариантом будет обратиться к специалистам, которые смогут составить проект с учётом всех мельчайших нюансов. Все сооружения и здания бывают двух типов — каркасные и бескаркасные. Как правило, все промышленные здания являются каркасными, но бывают исключения.

В промышленных зданиях объём бетона, идущего на строительство фундамента, занимает немалую часть от общего количества бетона. Наиболее подходящим вариантом под каркасные здания является применение колонн или ригелей, на которые в следующем навешиваются стенные панели и перекрытия.

Колонны бывают двух видов: железобетонные и металлические. В зависимости от условий эксплуатации выбирают фундаменты, которые устанавливаются под колонны. Определение выбора зависит от предварительного расчета. В случае применения железобетонных колонн под них устраивают фундаменты стаканного типа, которые состоят из отдельных либо составных блоков. При возведении высокого фундамента более 35 см.

Блоки сборных фундаментов укладываются на насыпь из щебня либо песка толщиной в миллиметров в случае сухих грунтов, и из бетона марки М50 при влажных грунтах. Расчет толщины фундаментной подушки производится с учетом типа грунта и массы самого строения.

Как правило, в фундаментном блоке устраивают углубления усеченной формы, что бы можно было опереть на него одну или две колонны. Для сооружения сборного фундамента применяют два ряда прямоугольных плоских железобетонных плит и подколонник из железобетона ступенчатой формы. Для достижения более хорошей прочности и устойчивости фундамента, все сборные элементы фундамента скрепляют сваркой закладных металлических деталей и укладывают в растворе.

В зависимости от расчёта несущей способности фундамента и передаваемой нагрузки на него определяются размеры фундамента и его площадь подошвы.

Расчет размеров металлических закладных производят обязательно. Ранее при строительстве промышленных зданий углубление подошвы фундамента составляло 1,8 м от уровня чистого пола. В случае такого углубления верх подошвы фундамента находился на уровне 0,75 — 1,2 м от пола. Поэтому при монтаже наземной части конструкции можно было наблюдать большие отвалы вырытого грунта.

Проектирование фундаментов: столбчатого неглубокого заложения и свайного

Затруднялась работа механизмов, монтаж наземной части и раскладка. Не было также возможности засыпать котлован и начать подготовку под полы до окончания монтажа колонн и ригелей. Всё это снижало темпы работ и повышало стоимость строительства. В наше время независимо от условия грунта отметка верхнего обреза фундамента располагается на мм ниже уровня чистого пола.

С учётом гидрогеологических требований для заложения фундамента на необходимую глубину применяют подушки, устанавливаемые под подошву фундамента, либо сама верхняя ступень фундамента удлиняется. Во всех вариантах длинна колонн остаётся неизменной, а сама конструкция фундаментного блока может быть и составной. При устройстве такого фундамента для выведения его верхнего обреза на уровень мм расходуется большее количество бетона, но это с другой стороны компенсируется тем, что уменьшается длинна колонн и пролетов фундаментных балок.

Это даёт небольшую экономию и значительное увеличение надёжности и прочности. Но как бы не старались, бывают случаи, когда уровень заложения фундамента достигает даже 6 м и более. В зависимости от типа соединения каркаса колонн с фундаментом бывают два вида сопряжения: в виде жесткого и шарнирного сопряжения. В случае жесткого соединения применяются стаканы, устроенные в фундаменте, в которые вставляются колонны, либо колонны крепят к фундаменту при помощи анкерных болтов. Расчет всех элементов просто обязателен.

В случает шарнирного соединения колонны крепятся к верхней части фундамента с помощью соединения сферических поверхностей, находящихся на торце колонны и верху фундамента.

Расчет параметров сферической поверхности проводят только с учетом размеров самих колон. В сооружение фундамента под металлическую колонну входят:. В процессе изготавливают металлические оболочки, которые плотно западают друг в друга, сваривают фланцы с отверстиями, у которых имеются фиксирующие зубья, приваривают малым основанием к колонне внешнюю конусоподобную оболочку.

Кстати, металлическую оболочку, а точнее сказать ее размеры, так же необходимо точно рассчитать. Продольные стержни охватывают кольцевыми с расстоянием между ними мм, тем самым образуя основу стального каркаса. В процессе его образования также выполняют конус из щебня по центру каждой колонны, на который в последующем надевается арматурный конус вместе со стальной внутренней оболочкой в вершине.

Перейти к новому. Добрый день! Мне дали задание просчитать фундаменты под стальные колонны полигона.

После установки кондуктора арматурный каркас с внутренней оболочкой вместе с опалубкой рихтуется в пространстве, фиксируют их в нужном положении и подсоединяют шланг бетононасоса в горловину внутренней оболочки арматурного каркаса и с использованием вибрирования бетонируют конусный фундамент.

После того как бетон наберёт нужную прочность, устанавливается стальная колонна. На внутреннюю оболочку фундамента надевается внешняя металлическая конусная оболочка колонны, и совмещаются фиксирующие зубья с фланцевыми отверстиями, после этого фрикционные шпильки фланцев затягивают.

В итоге получаются конусные фундаменты под стальные колонны, с заполненной полостью щебнем и с вершиной, где располагается конусная оболочка. Таким образом, выполнен бызвыверочный способ монтажа колонны. Для уменьшения усилий в кольцевой арматуре фундамента выполняется засыпка полости щебнем, который обеспечивает хорошую шероховатость в зоне соприкосновения железобетонного пустотелого фундамента с полостью.

С этой целью нижний торец фундамента и его образующая строятся перпендикулярно. Обязательно проводится расчет. Стоит обратить внимание на рихтовку фундамента. Так как от этого будет зависеть степень равномерности осадки колонн и всего здания. Рихтовку фундамента можно производить как в самом процессе изготовления фундамента, так и после изготовления фундамента в случае низкого уровня качества. Также рихтовку можно производить после долговременной эксплуатации здания и в случаях проседания колонн.

Для рихтовки фундамента необходимо сначала провести нивелировку конусных фундаментов и затем определить необходимую величину рихтовки отдельных конусных фундаментов. Именно нивелировка даст возможность точно произвести расчет величины рихтовки. В процессе рихтовки применяется песчаная пульпа или раствор из песка с добавкой глины, либо другого пластификатора. На подготовительном этапе прочищается патрубок и канал в прилегающем слое засыпки из щебня.

При помощи заострённого пробойника необходимой длины и отбойного молотка разрушают бетон, путём сверления или пробоя. А вот здесь расчет необязателен. Для повышения удобства использования в последующем патрубка рационально его прочистить через 1 — 2 часа после бетонирования.

Для поддомкрачивания фундамента на нужную высоту патрубок соединяют со шлангом, и песчаная пульпа закачивается в щебёночную засыпку. В случае такой рихтовки достигается подъемная сила в т на площадь фундамента в 10 м 2.

Таким образом, может быть создана подъёмная сила, которая поднимает здание любых габаритов и массы. Когда рихтуется весь каркас просевшего здания, фундамент целиком не откапывается, так как давление пульпы позволяет преодолеть не только массу здания, но и грунта возле пазухи фундамента. В этом случае откапывается только патрубок. Правда, придется произвести точный расчет пульпы.

Пространственная рихтовка собранной конструкции производится после того, как установлена опалубка и её соединения с внутренней конусной оболочкой и конусоподобным каркасом. После того, как будет засыпан пазух фундамента, демонтированы опалубка и кондуктор, а также после затвердения бетона производится безвыверочный монтаж колонны. В момент опускания колонны совмещают зубья-фиксаторы с фиксирующими отверстиями.

Источник