Подушка для фундамента колонны

Размеры фундаментов промышленных зданий под колонны

Фундамент под колонну промышленного здания строится с учетом механико-динамических свойств почвы. Габаритные размеры фундаментов промышленных строений проектируются так, чтобы среднее значение нагрузки на нижнюю плоскость основания была не выше расчетной нагрузки, а типовые показатели усадок отдельных элементов фундамента одного и того же строения были не выше допустимых показателей, которые регламентируются проектными нормативами.

По контуру фундамент промышленного строения в основном повторяет периметр той наземной части, которая над ним расположена. Поэтому многообразие оснований зависит от конструкционных особенностей и форм зданий и сооружений. В качестве монолитных массивов выполняются фундаменты крупных строений. Например, фундамент под памятник либо опору моста.

Фундаменты под колонны могут монтироваться как для отдельной колонны, а могут располагаться группами по несколько колонн. Такие группы имеют вид лент.

Основания для стен могут устраиваться в виде отдельно стоящих опор фундамента, которые перекрываются рандбалкой, либо подземных стен, повторяющих контур несущих стен. Это стеновые или как их еще называют ленточные фундаменты. По своей конфигурации они практически неотличимы от оснований, которые устраиваются под группу колонн.

Строительные материалы, применяемые при изготовлении фундаментов промышленных зданий и сооружений – это железобетон, камень, кирпич и бетон. В состав жестких оснований в основном входит бетон, кирпичная кладка.

Если типовые схемы указывают на присутствие в конструкции основания скалывающих либо растягивающих напряжений, то здесь необходимо применять железобетон. Из этого следует, что железобетон используется при обустройстве сборных конструкций и при обустройстве гибких основ.

Виды оснований под сборные колонны из железобетона

Под сборные столбы из железобетона используют монолитные либо сборные основания из железобетона.

Цельные основания из железобетона образованы несколькими ступенями и подколонником, в котором размещается стакан для опоры. Нижняя часть стакана находится на 5 см ниже основания столба. Это необходимо для того, чтобы после снятия опалубки при заливке бетонной смеси сбалансировать возможные нагрузки и огрехи в расчетах.

Сборные железобетонные основания могут изготавливаться из одного башмака либо из блок-стакана и одной или многих плит, расположенных снизу него.

Проектирование включает в себя разметку верхней части подколонника на уровне заданной разметки поверхности грунта. Основы бывают высотой 1,2−3 м, между ними создается шаг 0,3 м. Эти показатели соответствуют максимальной глубине закладки основы. Высота основания регулируется с учетом высоты подколонника, при том же размере степеней.

Если проектирование предусматривает увеличение глубины заложения фундамента, то под ним выполняют песчаную или бетонную подушку. Благодаря увеличению размера подколонника в строениях с подвальными помещениями, фундаменты располагаются ниже напольного покрытия.

Основания заливаются бетоном марок М150 и М200. Армирование выполняется металлической сеткой с размерами ячеек 200X200 мм, которая размещается в нижней его части. Сетка сваривается, и поверх нее укладывается защитный слой толщиной 0,35−0,7 м. В качестве прутьев используют горячекатаную сталь периодического профиля класса А-П. Армирование подколонников выполняется таким же способом, что и армирование столбов.

Проектирование фундаментов промышленных зданий на рыхлых почвах выполняется с последующим устройством бетонной подготовки, толщина которой достигает 10 см.

Основания под металлические колонны

Под колонны из металла выполняют монолитные железобетонные основания.

Подколонники оборудуются анкерными болтами для фиксации колонного башмака. Их изготавливают сплошными, без стаканов. Верхнюю часть подколонника располагают так, чтобы металлический колонный башмак и верх анкерных болтов были скрыты.

Если проектирование предусмотрело заглубление металлических колонн более 4 м, то в этом случае применяют сборные железобетонные подколонники, которые производят так же, как и двухветвенные колонны. Эти элементы снизу фиксируются в стакане основания, а верхние их части крепятся с помощью анкерных болтов. Фундамент под смежные колонны монтируется общим даже тогда, когда они изготовлены из различного материала (железобетон и сталь).

Монтаж металлических колонн

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:

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.

Какие виды фундаментов выполняются под стены

Под несущие стены промышленных зданий монтируются свайные, столбчатые и ленточные фундаменты.

Свайные фундаменты выполняют на рыхлых почвах, которые залегают на значительную глубину. Сваи разделяют на различные виды в зависимости от их назначения. Изготавливаются из древесины, стали, бетона и железобетона. Различают сваи цельные и сборные из железобетона.

Широкое распространение в строительстве получили сборные сваи. Их выпускают двух видов: цилиндрические трубчатые и квадратные сплошные.

Бетонные сваи в основном производятся цельными с различной глубиной заложения, нагрузками и различными сечениями. Металлические сваи производятся из труб, швеллеров и двутавров. Такие сваи редко применяются при обустройстве фундамента под стены из-за подверженности их коррозии, а также из-за дефицита стали. Деревянные сваи выпускаются из лиственницы, сосны. На верхний край колонны надевают бугель (стальное кольцо), а на нижний – металлический башмак. Это необходимо для того, чтобы защитить сваю от размолачивания при забивке.

Столбчатые основания под несущие стены промышленных строений выполняют при плотных основаниях и малых нагрузках. Снизу стен оснований столбы располагаются в месте стыкования, пересечения и в углах, а также в различных промежутках на расстоянии менее 3–6 м. Отдельно установленные колонны связываются друг с другом балками, которые воспринимают нагрузку, создаваемую стенами.

Снизу балок основания выполняется подсыпка из песка либо шлака толщиной 50−60 см. Это необходимо для избегания влияния предельных нагрузок и предупреждения деформаций, которые связаны с рыхлостью грунта.

Ленточные основания монтируют под самонесущие либо несущие стены, выполненные из кирпича и блоков. Такие основания бывают цельными и сборными. Сборные основания пользуются большей популярностью. Такие основания устраивают из бетонных и железобетонных блоков.

Ленточные основания выполняют из следующих компонентов:

• блок-подушек марки Ф;
• блоков стеновых прямоугольной формы марки СП.

Блоки стен имеют следующие размеры:

• высота – 0,6 м;
• длина – 2,4 м;
• толщина – 0,3-0,6 м.

Также выпускают блоки доборные марки СПД, размеры которых отличаются лишь длиной (у них она 0,8 м). Они применяются для перевязки блоков в основании.

Блоки стен изготавливаются сплошными, с несквозными отверстиями, расположенными снизу. Изготавливаются из бетона марки М150.

Применение и виды блок-подушек

Блок-подушки применяются для увеличения размера подошвы основания. Имеют следующие размеры:

• длина – 1,2-2,4 м;
• толщина – 0,3-0,4 м;
• ширина – 1-2,4 м.

Блок-подушки толщиной 1−1,6 м помимо стандартных размеров могут изготавливаться меньшей длины, то есть доборными. Изготавливаются из бетона марок М150 и М200. В качестве рабочего материала для армирования применяют класса А-П горячекатаную сталь. Чтобы уберечь от дополнительных нагрузок, блок-подушки располагают на ровную поверхность либо подготовку, выполненную из песка.

Основания из блок-подушек бывают прерывистыми и сплошными. В отдельно стоящих основаниях такие подушки укладываются с образованием разрыва, величина которого варьирует от 20 см до 90 см. Подобная конструкция дает возможность уменьшить расход стройматериала, уменьшить нагрузку и позволяет в полнее использовать несущую способность почвы.

При строительстве промышленных строений на просадочных почвах под подушками основания устраивается армированный шов, толщина которого варьирует от 3 см до 5 см, а сверху него монтируется армированный пояс толщиной от 10 см до 15 см. Это позволяет уменьшить нагрузку, увеличить жесткость основания, предупредить возникновение трещин при неравномерной усадке строения.

Блоки стен устанавливаются на бетонную смесь сверху подушек фундамента. Из подушек возводят стены подвала. Основание и его стены состоят из многорядных стеновых блоков, которые укладываются с шовной перевязкой.

Фундаменты крупных строений из массивных железобетонных компонентов выполняют из панелей-стенок и панелей-подушек. Панели-стенки устанавливаются сверху панелей-подушек. Они бывают со сквозными отверстиями, ребристыми и сплошными. Смонтированные панели скрепляются между соседними, методом сваривания закладных металлических компонентов. Эти подушки укладываются по форме прерывистых либо непрерывных лент. Бывают сплошными и ребристыми.

Ленточные монолитные фундаменты устраиваются в основном из железобетона. Они обустраиваются внутри опалубки, в которой вмонтирована арматура (если речь идет о железобетонных фундаментах), и укладывают бетонную смесь.

Свайные фундаменты имеют ряд плюсов: они практически не дают усадки, сокращают время на проведение земляных работ, а также снижают затраты на строительство. Любое строение с применением свай может простоять больше 100 лет.

Источник

Подушка для столбчатого фундамента

В любой из конструкций фундаментов устойчивость и долговечность опорной системы и, конечно, самого здания на 50% зависят от качества обустройства подушки, на которую, собственно, и опираются элементы фундаментной системы. И чем выше опора и меньше ее сечение, тем сильнее влияние качества отсыпки под подошвой. Для столбчатого фундамента, как ни для какого другого, очень важно сделать опорную площадку прочной и малочувствительной к воздействию влаги и мороза.

Как и чем отсыпать основание столбчатого фундамента

Технология постройки столбчатой системы должна обеспечить несколько основных условий нормального существования и работы столбчатых опор:

• Равномерное перераспределение нагрузки от веса здания на пласты грунта, удерживающего столбчатые блоки и опоры. Устройство подушки должно обеспечить выравнивание или своего рода растекание напряжений по всей площади бетонной пятки опоры. Таким образом, исключаются местные сколы бетонной поверхности и условия для развития трещин;
• При правильном устройстве подушки подсыпочный слой позволяет эффективно удалять влагу из окружающего опору грунта, что крайне важно для предупреждения возникновения эффекта пучения и выдавливания блоков на поверхность;
• Увеличивать несущую способность опорных пластов за счет уплотнения структуры породы.

Обустройство подушки для различных вариантов столбчатого фундамента

Конструкция столбчатого фундамента предусматривает изготовление опор относительно небольшого удлинения. Наиболее длинные опорные элементы изготавливают для глубокого залегания, в среднем на 1-1,2 метра. Отношение ширины к длине такой опоры по параметрам примерно соответствует параметрам свайного фундамента. Такие столбы имеют очень небольшую опорную поверхность пятки, но зато из-за глубокого погружения в грунт менее чувствительны к боковой нагрузке, чем мелкозаглубленные и незаглубленные опоры.

Столбы подобной конструкции чаще всего используют на твердых обломочных и песчаных грунтах. Чтобы опору не выдавило на поверхность, достаточно выполнить песчаную подушку толщиной не менее 15 см и плиту уширения в основании столба. Столбчатый фундамент на песчаной подушке способен успешно противостоять пучению и промерзанию грунта.

Чаще всего столбчатые фундаменты изготавливают из бетонных блоков ФБС. В этом случае грунт просто освобождается от остатков растительности, дерна, корней, отсыпается подушка под блок на ширину опоры и последовательно трамбуется вибростанком. В теории большого веса бетонного блока должно быть достаточно, чтобы зафиксировать опору на месте. В качестве обязательного условия является выполнение уклонов и водоотводящих желобов. Поверхность грунта между такими опорами заполняется песком, перемешанным с мелким гравием. Дождевая и талая вода может смывать часть отсыпанного слоя песчаной подушки, поэтому до завершения строительства песок вокруг столбчатых опор необходимо подсыпать и подтрамбовывать.

По завершению строительства дома, обустройства системы водоотвода, утепления и навешивания забирок фундамента незаглубленные опоры практически не страдают от пучения и вымывания основы подушки.

Самым распространенным в частном домостроении является мелкозаглубленный столбчатый фундамент. В этом случае бетонные столбы устанавливаются на подушку в грунте на глубину до полуметра. Такая конструкция получается дешевле, чем в случае использования столбчатых опор глубокого погружения, и намного устойчивее, чем схема на незаглубленных столбах. Но именно эта схема столбчатого фундамента оказалась наиболее чувствительной к качеству подготовленной опорной площадки.

Обустройство опорной подушки столбчатого фундамента

Специалисты рекомендуют, независимо от конструкции и глубины установки опор столбчатого фундамента, изготавливать опорную подушку с учетом следующих требований:

1. Обеспечить максимальное отведение поверхностных и грунтовых вод;
2. Подушку под опору выполнять толщиной не менее 30-40 см из песка, бутового камня и щебня;
3. Независимо от характеристик пучения грунта выполнять обработку засыпки и непосредственно подушки строго в соответствии с технологией уплотнения;
4. Выполнять утепление фундамента.

Таким образом, при правильно построенной подушке, эффективном отведении воды и даже небольшом уровне теплоизоляции столбчатый фундамент будет сохранять несущую способность при любой температуре окружающей среды.

Особенности подушки под литую опору мелкозаглубленного фундамента

К недостаткам данного типа фундаментных систем относится тот факт, что столб или опора мелкозаглубленного фундамента устанавливается в грунт на очень небольшую глубину, 30-50 см. В этом смысле опорная система по своим функциям и характеристикам очень схожа с мелкозаглубленным ленточным фундаментом. В обоих случаях поверхностный слой грунта фиксирует опорную часть фундамента и делает всю конструкцию максимально жестокой при наименьших затратах бетона и арматуры. Если уровень грунтовых вод невысок, и нет включений глины, основание под фундамент можно изготовить обычной отсыпкой из гравия.

Но так же, как и мелкозаглубленная лента, столбчатый вариант способен выдерживать нагрузку от веса здания только в условиях отсутствия воды в грунте и при очень мощной и жесткой подушке. В данном случае устройство подушки выполняется в следующем порядке:

1. Откапывается мини котлован на глубину не менее метра;
2. В донной части рекомендуется уложить дренажную трубу, или же выполнить дренаж всего участка на глубину не менее 60-70 см, это позволит эффективно сушить подушку и предупреждать возможное заиливание песка, используемого при ее строительстве;
3. На дно котлована отсыпается небольшое количество крупного щебня или бутового камня, слой должен составлять не более 2-3 см. Первый и последующие слои, уложенные в подушку опор, необходимо очень тщательно трамбовать электрической или механической трамбовкой;
4. Общий слой щебня должен составлять не менее 20 см. Далее в основание подушки отсыпается более мелкая фракция, 15-20 мм, и тоже тщательно утрамбовывается. На поверхность гравия укладывается слой геотекстиля и отсыпается тонким слоем смеси из щебеночного отсева и крупного песка.

Если грунт имеет большое количество включений из глинистых конкреций и суглинков, поверх песчаного слоя подушки можно уложить дополнительный слой мелкой щебенки и тоже тщательно утрамбовать в течение 10-15 минут.

Размеры подушки под опору должны быть вдвое больше сечения опоры столбчатого фундамента. Если выступающая над грунтом часть опоры столбчатого фундамента по высоте больше, чем два диаметра столба, рекомендуется подошву опорного элемента забетонировать на ширину всей подушки и армировать металлической сеткой.

Часть бетонного раствора при заливке опалубки проникает в тело подушки и схватывается с гравием. В таком случае получается отлитый из бетона опорный элемент, стоящий на подушке, обладающей высоким сопротивлением, несущей характеристикой и минимальной усадкой. После отливки подошва столбчатой опоры полностью повторяет поверхность подушки, благодаря чему нагрузка распределяется максимально равномерно.

После удаления опалубки и нанесения гидроизоляции пространство между бетонным телом опоры и стенками котлована необходимо заполнить засыпкой из песка, глины и гравия. В нижнюю часть котлована отсыпается смесь песка и глины, далее слой керамзита, и верхний слой состоит из песка, глины и гравия.

Обустройство подушки под фундаментные блоки

Зачастую при изготовлении столбчатого фундамента опоры не отливаются из армированного бетона, а выкладываются из готовых бетонных блоков или кирпича. Для незаглубленных вариантов процедура обустройства подушки во многом схожа с технологией, приведенной выше, с той только разницей, что верхний слой подушки выполняется не из гравия, а из смеси крупного гравийного песка и скального отсева. Нижний слой толщиной в 10 см отсыпается из некрупной щебенки 20-30 мм в вырезанном по месту установки опоры углублении, слой тщательно утрамбовывается, укладывается геотекстиль и засыпается слоем смеси из песка и отсева. Перед установкой бетонного блока опоры верхний слой тщательно выравнивается по горизонту. Такого рода опоры необходимо дополнять бетонной отмосткой на ширину не менее толщины подушки.

Основные проблемы с использованием подушки столбчатого фундамента

Относительная внешняя простота построения столбчатого фундамента в некоторых случаях становится причиной нарушения технологии обустройства столбов и опорной подушки.

Случай первый.

Зачастую очень толстые и мощные опоры прекрасно выдерживают огромное давление, но только, если нагрузка на столб направлена строго по вертикали. Появление небольшого горизонтального усилия приводит к перераспределению нагрузки, передаваемой от бетонной подошвы на поверхность подушки. Край бетонного блока начинает деформировать основу из песка и щебенку, опора начинает проворачиваться и в конечном итоге опрокидывается.

Причиной подобной ситуации является низкая твердость отсыпанной подушки и неправильно распределенный вес на столбчатую конструкцию. Вместо уплотненного грунта, нескольких слоев щебенки и очень тонкого, всего в 2-3 см слоя песка, зачастую поверхность под опору просто отсыпается щебенкой и слоем песка. Со временем основная часть грунта уплотняется, выдавливается и вымывается водой из-под краевых зон столба. В результате вместо распределенного по подошве давления возникает точечное, сосредоточенное в центре, или еще хуже, смещенное к краю столбчатого элемента усилие. В этом случае опрокидывание – только вопрос времени.

Случай второй.

Еще одной распространенной ошибкой является использование при обустройстве подушки избыточного количества песка, зачастую даже без щебенки, при очень высокой грунтовой воде и отсутствии дренажа. Более дефицитную щебенку заменяют толстенным, до 60-70 см толщиной слоем песка, набранного из ближайшей ямы, часто с включениями глины и остатками плодородного слоя.

В таких условиях,даже без нагрузки, столбчатый элемент фундамента способен просесть и отклониться от вертикального положения, независимо от глубины заделки в грунт. Чаще всего эффект проявляется при сезонном подъеме воды в почве

Попытки усилить подушку фундамента отсыпкой дополнительного количества песка и выравниванием столбчатой опоры дают временный результат, и в дальнейшем ситуация повторяется. Спасти столб можно только переделкой подушки и установкой скважинного дренажа. В этом случае из котлована пробивается канал или скважина к дренажной трубе, отсыпается крупная щебенка, все трамбуется. Далее закладывается геотекстиль, слой песка и слой мелкого гравийного отсева.

После установки опоры на новую подушку необходимо проконтролировать уровень первичной осадки под собственным весом и под нагрузкой. Если осадка продолжается, то от использования столбчатого фундамента в таких условиях лучше отказаться или переходить к усиленным вариантам.

Спасти опору можно усилением подушки установкой наклонной, направленной буронабивной сваи. Но подобные работы есть смысл проводить, если из-за конструкции дома нет возможности сделать фундамент «по-человечески».

Заключение

Подушка для столбчатого фундамента имеет первостепенное значение для обеспечения остойчивости. Поэтому для любых видов грунта, может быть, кроме скальных пород, главной задачей является построение очень мощного дренажа и полноценного опорного пятна. В этом случае попытка просто заменить трехслойный утрамбованный пятачок увеличением размеров основания ни к чему хорошему не приведет. На какое-то время опора столбчатого фундамента будет вести себя достаточно устойчиво, но из-за подтопления однозначно появится крен. Исключением может быть ситуация, когда опорные столбы фундамента устанавливаются в очень мощном пласте гравийного песка.

Источник