Фундамент ленточный с колоннами

Обновлено: 28.04.2024

Добрый всем вечер! Столкнулся такой проблемой (для меня) - при реконструкции здания, имеющего каркас из металлических рам, заказчик захотел устроить перекрытие. Стойки рам - двутавры опираются на ленточный монолитный фундамент, армирование которого пока неизвестно. Пока будут выполнять тех обследование хотел предварительно посчитать фундамент. Ну и тут уперся в то что он считается как гибкий фундамент, а как алгоритма пока не нашел. Может кто сталкивался? - подскажет

считаешь как многопролетную балку. колонны опоры. нагрузка - напряжение под подошвой. и местная проверка от металлической ноги.

Наведу простой пример. Схему в объеме набросал, чертеж делать лень.
Размеры следующие:
расстояние между стойками (. синие/зеленые/синие. ) - 1000мм
высота фундамента - 750мм
ширина фундамента - 500мм
штриховые линии - 45град к горизонту
вертикальные усилия в парных стойках с разными знаками - N+ / N- (раскручивают фундамент) плюс сдвигающая сила присутствует.
в синих и зеленых стойках значения N разные

Вопрос_01: Каким образом вычислить напряжения под подошвой? Можно ли допускать показанное штрихами (под углом 45град) распределение усилий по телу фундамента или, в силу армирования, отнести сосредоточенную нагрузку к длине шага конструкций и перещитать, как распределенную нагрузку?
Вопрос_02: Как подобрать арматуру в ленте? Рассчитывать многопролетную балку на изгиб с кручением, изгиб в двух плоскостях?

Фундаменты такого типа приобрели популярность после появления на рынке каркасных (тентовых) сооружений. Неужели никто не сталкивался с такого рода конструкциями.

В случае, если требуемые по расчету подошвы фундаментов соседних колонн близко подходят друг к другу, применяют ленточные фундаменты под рядами колонн в виде отдельных лент или в виде перекрестных лент (рис. ниже). Также применяют ленточные фундаменты при неоднородных грунтах или резко различных нагрузках, поскольку они выравнивают осадки основания. Фундаменты под колонны связевых панелей также часто делают ленточными, поскольку такие фундаменты увеличивают жесткость основания панели, что существенно уменьшает деформативность всего каркаса. Еще больше можно увеличить жесткость основания связевой панели, распространив ленточный фундамент на соседние с панелью колонны (рис. ниже).

Ленточные монолитные фундаменты под колонны

а - отдельные ленты; б - перекрестные ленты

Обычно ленточные фундаменты имеют постоянное тавровое сечение с полкой понизу.

Выступы полки тавра работают как консоли, защемленные в ребре. Полку назначают толщиной не менее половины вылета консоли.

Фундаментная лента рассчитывается и конструируется так же, как монолитная неразрезная балка, в которой опорами служат колонны, а нагрузкой - давление грунта на подошву.

Пример ленточного фундамента под связевой панелью

Эпюру давления грунта рекомендуется определять, принимая основание как линейно деформируемое полупространство.

Расчет производится смешанным способом. Для этого непрерывную связь балки с основанием представляют в виде системы абсолютно жестких стержней, усилия в которых принимают равными равнодействующей давления грунта, равномерно распределенного по площади подошвы, соответ-

ствующей каждому стержню (рис. ниже). Обычно расстояния между стержнями с принимают одинаковыми, а число стержней (участков разбивки) равным 9-11.

К расчету ленточного фундамента как балки на линейно-деформируемом полупространстве

а - расчетная схема; б ~ основная система; в - перемещения ленты под действием силы х = 1; г - то же, поверхности основания; д - перемещения ленты под действием внешних нагрузок Р,

Основную систему получают, отделив балку от основания, заменив при этом стержни силами х₀. х„ и введя опору в точке приложения равнодействующей внешних сил от колонн. Неизвестными при этом являются силы х₀. ,х_n и осадка фиктивной опоры y₀. Система уравнений имеет вид

где п - число участков; ΣP - сумма сил в колоннах, приложенных к ленте.

Коэффициент δki, представляет собой сумму смещений балки V_ki и основания Y_ki в точке k от действия единичной силы, приложенной в точке i. Поскольку фиктивная опора, помещенная в точке приложения равнодействующих сил Pj, не может поворачиваться, эту опору представляют как жесткую заделку, и значения V_ki определяют как прогибы консоли. При постоянной жесткости балки EI значение V_k, равно

Осадку основания Y_ki от единичной силы определяют по формуле

где Е_й и μо - модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта, определяемые согласно СНиП 2.02.01-83 прил. 1 и 2; с - расстояние между стержнями; Fu - функция осадки основания в точке к при действии единичной силы в точке i.

Значения функции F_ki, вычисленные на основе теории упругости, приведены в табл. ниже, где х/с - число участков от точки к до точки i; b - ширина подошвы.

На колонну обычно приходится вес части здания. Поэтому для этого архитектурного элемента также сооружают фундамент. Тяжелые по весу колонны, выполненные из кирпича или камня, могут потребовать соответствующую основу. В таком случае обычно рекомендуют ленточный фундамент под колонны, но есть и другие популярные решения.

Виды фундаментов для колонн

Кроме монолитного ленточного фундамента под колонны, можно встретить следующие типы:

Столбчатая опора

Столбчатая опора, она же столбчатый фундамент – еще один способ сооружения основания для колонны. Во-первых, такое основание используется в тех случаях, когда вес, приходящийся на колонну, не будет слишком большим. Это уместно сделать, например, при строительстве сравнительно легкого каркасного дома.

Однако у столбчатого типа есть существенный плюс: он подходит для установки на слабых почвах и даже в заболоченной местности. Это один из наиболее быстровозводимых и при этом экономически целесообразных вариантов.

Во-вторых, столбчатый фундамент обычно не предусматривает устройства цоколя, полуподвального этажа под колонной. Важный плюс этого способа: сравнительного невысокая цена, особенно по сравнению с монолитным ленточным способом.

Детали столбчатого фундамента:

полый или полнотелый подколонник
плитная ступенчатая часть (в среднем от 1 до 5 ступеней)

Важно: У столбчатой опоры большая глубина залегания – до 5-6 м. Это делает ее хорошим выбором для почв с большой глубиной промерзания и пучинистостью.

Некоторые наиболее распространенные виды столбчатых опор для колонн:

деревянные: с наиболее узким использованием, только для деревянных колонн
кирпичные: используются в одноэтажном строительстве при небольшом весе
железобетонные: под металлические тяжелые колонны подходит только этот армированный вариант

Но и это еще не все типы, на которые подразделяются столбчатые фундаменты. Они делятся на сборные и монолитные в зависимости от наличия или отсутствия деталей. Сборные основания обычно бетонируют после установки на месте.

Монолитное основание

Монолитный железобетонный фундамент под колонну – надежное решение. На бетонное основание монтируется колонна из железобетона или металла. Железобетонный фундамент может выполняться как в монолитном варианте, так и быть сборным из готовых заводских частей. Сборные части в строительстве называются «стаканами».

А монолитные – «столпы». Если быть точным, то к группе монолитных оснований относятся следующие типы:

ленточный
столбчатый
свайный

Каждый из типов применяется в конкретном случае: наличие стен между колоннами, влажность и слабость почвы, наличие значительного количества осадков и другое.

Упор на сваи

Сваи в качестве основы для опор часто используются для каркасных легких строений. Выделяют следующие типы свай для колонн:

Интересно: Со столбчатыми фундаментами этот тип объединяет наличие ростверка. Это верхняя часть основания, у которой важная задача: распределять нагрузку на оставшуюся часть достаточно равномерно. В качестве ростверка чаще всего выступает рама из железобетона. Но для винтовых свай из стали можно использовать металлические ростверки.

Чаще всего монтаж опор производится не на одиночную сваю, а на так называемый «куст» — несколько свай длиной в несколько метров. На них крепится ростверк, и уже после приступают к возведению самой колонны.

Несколько ростверков можно соединять вместе, например, монолитными балками. Отверстия для свай чаще всего сооружаются при помощи бура, в получившиеся пустоты устанавливается опалубка для строительства монолитных типов фундамента.

Ленточная заливка

Ленточный тип экономически нецелесообразен для монтажа колонн, за исключением нескольких вариантов, где без него действительно не обойтись.

Заливные бетонные ленты – хорошая основа для стен, которые располагаются прямо между возводимыми колоннами. В таком случае – это хороший выбор, к тому же надежный. Колонны и стены получат единый фундамент, а значит, нагрузка будет распределена достаточно равномерно.

Колонны – один из наиболее уязвимых архитектурных элементов, часто страдающих от некачественно выполненной проектной работы и расчетов. Но при крене и проседании хотя бы одной из колонн опасности подвергается все здание.

С ленточной заливкой этого чаще всего удается избежать. Второй безусловный плюс этого способа: включение колонн в ступенчатый фундамент, который применяется для строительства в гористой местности со значительным уклоном. В таком случае основания колонн также будут включены в единый ансамбль фундамента. Но и этот способ потребует усиления в местах монтажа колонн.

Монтаж фундамента под одиночную колонну

Фундамент под одиночную колонну, не соединяющийся с другими блоками фундамента, чаще всего свайный или столбчатый. Он не сооружается без проектных расчетов: принимается во внимание ожидаемый вес нагрузки, а также залегание грунтовых вод и состояние почвы.

На предварительном этапе приступают к расчистке территории от любого мусора, ветвей и камней. Разметку делают при помощи нитей и колышков, это будут границы будущей траншеи вместе с местом под опалубку. Чаще всего для рытья используют бур.

После выема грунта сооружают песчано-гравийную подушку для основания, поверх которой укладывают рубероид. Дощатая опалубка также выстилается рубероидом. Заливка монолитного варианта производится бетоном не меньше марки М400 – М600 – в зависимости от расчетного веса. Для монтажа металлических колонн понадобится анкерный крепеж. Расчет производят при помощи калькулятора фундамента.

Монтаж ленточного фундамента с колонной

На начальном этапе происходит подготовка площадки для строительства всего дома в целом, вместе с одной колонной или несколькими. Характерной чертой этого способа является то, что заливка бетоном будет производиться в течение одного дня для всех архитектурных элементов: стен и колонн.

Как правило, при таком подземном способе соединения колонн и стен важен материал, используемый впоследствии для возведения стен. Это могут быть шлакоблоки, кирпич, газобетон и другие варианты.

Разметка и земляные работы

До начала разметки с участка под строительство удаляется сор, камни, ветви и опавшие листья. На пересеченной местности производят выем почвы в верхней части склона для создания ровной площадки. Затем начинают разметку с нитями и колышками при помощи уровня и других специальных инструментов.

Рытье траншеи под фундамент, в том числе для колонн, начинают с нижней части склона, если на участке имеется уклон, а также следят за углом образующегося котлована, чтобы не допустить осыпания грунта. Работы не должны вестись без сверки с проектной документацией.

Существуют два основных способа усиления ленточного фундамента в местах возведения колонн:

усиление армированного пояса
углубление самого заливного фундамента

Один или оба способа выбираются исходя из проектных расчетов. Во втором случае могут производить не только углубление, но и расширение мест для оснований колонн. Как правило, эта система используется для установки готовых заводских «стаканов» в состав цельного ленточного фундамента.

Армирование

Для плетения армированной сетки для фундамента под стены используется арматура с толщиной до 20 мм, которая связывается вязальной проволокой достаточной толщины. Для мест планируемого монтажа колонн выбирают арматуру с большим диаметром.

К тому же если при стандартной заливке фундамента под стены арматура остается в толще застывшей бетонной смеси, то колонны нарушают эту плоскую картину торчащими вверх пучками арматуры. Она необходима для возведения после застывания бетонной смеси. Так называемые «выпуски» арматуры, анкера для крепежа и закладные устанавливают до того, как будет производиться заливка.

Заливка

Чтобы залить траншеи бетоном без воздушных карманов, понадобится автоматический вибрирующий инструмент. Используется бетонная смесь на основе щебня и бетона марок М400 – М600 – в зависимости от проектных расчетов и предполагаемой нагрузки на колонны.

После заливки фундамент накрывается специальной пленкой. Заливка производится в траншею из опалубки с распорками, выстланную рубероидом. Уже через 3-5 дней происходит первичное схватывание смеси.

Воспользовавшись основными рекомендациями, изложенными в статье, можно досконально разобраться в тонкостях и нюансах обустройства ленточного фундамента под колонны.

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 d_p принимают на 50 мм больше глубины заделки колонны d_c. Значение d_c 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 d_c = 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 l_ап.

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% (рис.ниже).

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 > I_с/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.

Колонна — обязательная составная часть каркасных сооружений сборного типа, требуется подготовка основания. Здание, своды из железобетона или металла, обшивка создают большой вес, сильно давят на грунт. Поэтому нужно заложить надежный фундамент, который хорошо распределяет нагрузку.

Какие виды фундаментов подходят для колонн

Большая часть фундаментов делится на две крупные категории – монолитные и сборные. Сборная опора — результат кладки блоков на цементно-песчаный раствор, но под колонны производят основания на заводах по утвержденным стандартам. Уже отвердевшие, просохшие изделия привозят на нужное место для монтажа. Монолиты заливают на месте, формируя единую конструкцию без переходов, стыков, швов.

Особенность сооружения с колоннами — каждая принимает нагрузку отдельно и является самостоятельной частью, но при разрушении или перекосе одного участка деформируется вся постройка.

Подвидов оснований много, но лучше рассмотреть четыре вида фундаментов, на основании описанных критериев делать выбор.

Столбчатая опора

Предполагает сильное заглубление столбов, ниже уровня промерзания грунта, часто глубже 2 м.

Столбы могут быть готовыми, то есть, из железа или железобетона. Остается купить материал, привезти, нанять спецтехнику – оборудование, которое будет вбивать опоры в грунт на нужных точках.

Заливные конструкции предполагают копку точечных углублений с бетонированием. Столбы создают на месте, путем заливки раствора с каркасным усилением из арматуры.

Подходит для болотистых мест, слабых грунтов, но углублять элементы нужно сильно, иначе зимой почва начнет пучиниться и выдавит столпы.

Столбчатый фундамент, обычно, задействуют для легких построек, по типу маленького дачного домика или сооружения технического назначения.

Ленточная заливка

Если по утвержденной планировке свободное пространство между колоннами будет заполняться кладкой кирпичей, газобетонными блоками или шлакоблоками, используют ленточный фундамент.

Бетон заливается по контуру каждой стены, но внутри, там, где должен быть пол, нет ничего, свободное пространство. Значительно экономятся временные, финансовые ресурсы, готовое основание по техническим параметрам не уступает наиболее прочному аналогу – монолиту.

Монолитное основание

Прочный монолит — цельная железобетонная плита. Под небольшие постройки можно привезти и положить готовую плиту, но для более весомых строений требуется заливка на месте.

На нужном участке размечается внешний контур здания, внутренняя часть отмеченной территории освобождается от плодородного слоя земли. Затем, выполняется засыпка подушки из песка, щебня, устилается площадь строительного полиэтилена в два слоя, либо рубероида. Изоляцию кладут сильно внахлест.

Для укрепления, вяжут несколько отдельных участков арматуры, укладывают на места, последовательно соединяют. Остается навести бетонный раствор, выполнить постепенно полную заливку, придавая усадку строительным вибратором.

Для заливки монолита лучше брать большую бетономешалку, которая обеспечит наведение наиболее качественного раствора. Можно наводить порции больше, чем можно вылить за один подход – постоянное вращение не даст цементу затвердеть.

После снятия опалубки, конструкцию оставляют просыхать еще минимум на месяц.

Упор на сваи

Свайные опоры сильно схожи со столбчатыми, но различаются. Применяются на участках с насыпным грунтом, болотистых почвах с высоким уровнем протекания подземных вод.

Сваи имеют сверху приваренную площадку, а внизу винтовые режущие кромки, которые позволяют вкручивать изделие глубоко внутрь почвы.

В зависимости от конкретного участка, величины предполагаемой нагрузки, выбирают сваи подходящего размера.

Для вкручивания элементов используют оборудование, либо приглашают пару помощников, берут пару ломов и отрезков трубы. Ручное вкручивание предполагает, что сначала в технические отверстия под верхней свайной площадкой заводят концы ломов, а с другой стороны насаживают патрубки.

Один человек остается в середине удерживать сваю, выравнивать ее по уровню, пока двое других вкручивают. Когда столб войдет в грунт хотя бы на половину, можно продолжить работу одному.

Предварительные расчеты

Перед заливкой выполняют обязательные вычисления. Нужно правильно рассчитать будущую нагрузку от здания, с учетом облицовочной отделки, техники, мебели, людей.

По результатам вычислений находят предполагаемую массу, уровень давления на местную почву. Чем тяжелее конструкция, либо рыхлее грунт, тем глубже должен закладываться фундамент.

Плотность земли на участке важна. Перед строительством рекомендуется изучить грунт, собрать сведения об особенностях климата.

Плотная земля лучше воспринимает нагрузку от здания. Чем больше опорная площадь у фундамента, тем большую нагрузку основание сможет распределить без разрушений. Даже если грунтовая влага пролегает высоко, почва может промерзать несколько ниже, эти два параметра могут быть одинаковыми, но это не всегда так.

Засчитываются неровности ландшафта, разные вкрапления в общий состав почвы. Требуется сделать фундамент, чтобы возлагаемая масса перераспределялась равномерно.

Этапы процесса сооружения фундамента

Начало заложения фундамента знаменуется расчисткой строительного участка, нанесением разметки. Чтобы сформировалась ровная лента, по схеме вбивают колышек в вершину одного из углов, от него отмеряют нужное расстояние до следующей точки. Вбивают колышки, с шагом до 2,5 м, очерчивая внешний контур, затем внутренний, либо наоборот.

На каждую вбитую деревяшку последовательно наматывается, сильно натягивается шнур. Получается физическая проекция, позволяющая поставить штык лопаты наиболее ровно.

Затем, выкапывается траншея, выполняется насыпная прослойка, устилается гидроизоляция. Остается поставить опалубку, положить арматуру, залить бетон.

Ленточный монолит

Сразу размечается вся постройка, точнее, каждая стена и перегородка, выкапывается единая траншея по контуру будущего дома. Стенки заравнивают, дно уплотняют, устилают геотекстилем. Вниз засыпают слой щебня, тщательно трамбуют, затем, насыпают песок, увлажняют чистой водой и тоже уплотняют. Общая толщина каждого слоя составляет 10-15 см.

Поверх насыпной подушки настилают гидроизолирующий материал, чаще используют рубероид.

Опалубку (форму для бетона) собирают из деревянных досок, формируя щиты. Элементы соединяются гвоздями, поперечными балками, шпильками для фиксации углов. Сначала, заготавливают щиты, потом, их ставят на место, скрепляя между собой. Снаружи выставляют боковые подпорки, чтобы форму не повело под давлением бетона.

Чтобы древесина не вытягивала влагу из раствора, не поглощала цементное молочко, стенки изнутри устилают полиэтиленовой пленкой.

Внутрь опалубки укладывают арматурные заготовки, сцепляют, усиливая угловые повороты, приступают к заливке раствора.

Смесь наводят порционно, после заливки выполняют разравнивание, усаживают вибратором, либо много раз протыкают тонким прутом арматуры. По завершении, укрывают полиэтиленом. Через 7-10 дней опалубку демонтируют, спустя еще 3 недели начинают строительство.

Фундамент влияет на целостность, сохранность здания. Колонны обладают точечной нагрузкой, большой массой, что потребует прочного, устойчивого к давлению основания. Ленточная форма доступна к самостоятельному исполнению.

Основные универсальные рекомендации по возведению основания под колонны можно посмотреть в следующем видео:

Читайте также: