Фундамент состоящий из плитной части и подколонника с углублением
Обновлено: 02.05.2024
Фундаментом называется часть здания или сооружения, преимущественно подземная, которая воспринимает нагрузки от сооружения и передает их на естественное или искусственное основание, сложенное грунтами.
Фундаменты могут быть мелкого и глубокого заложения. Отличительные особенности фундаментов мелкого заложения заключаются в следующем:
- – нагрузка на основание передается преимущественно через подошву фундамента;
- – соотношение размеров (высоты hf и ширины b ) не превышает 4, что позволяет рассматривать такие фундаменты как жесткие конструкции; при их повороте в работу включается боковая поверхность фундамента;
- – фундаменты устраивают в отрытых котлованах или в полостях заданной формы, создаваемых в массиве грунта.
Фундаменты мелкого заложения могут применяться для любых сооружений и в любых инженерно-геологических условиях.
Тип фундамента — мелкого или глубокого заложения, так же как и его конструкция, определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом инженерно-геологических условий площадки, вида сооружений, размера и характера нагрузок, производственных возможностей строительной организации. Фундаменты могут выполняться в монолитном варианте непосредственно в котловане или в сборном варианте из заранее изготовленных на заводе элементов.
Верхняя плоскость фундамента, на которую опираются надземные конструкции, называется обрезом, а нижняя плоскость, соприкасающаяся с основанием — подошвой (рис. 4.1). За ширину фундамента принимают наименьший размер подошвы b , а за длину — наибольший ее размер l [1]. Высота фундамента hf есть расстояние от подошвы до обреза. Расстояние от поверхности планировки до подошвы фундамента является глубиной заложения d . В железобетонных фундаментах нижняя плоская или ступенчатая часть называется плитной, а верхняя — фундаментной стеной у ленточных фундаментов или подколонником у столбчатых фундаментов. Пространство в верхней части подколонников, служащее для установки колонны, называется стаканом. В отдельных случаях надземная стена или колонна сооружения могут опираться непосредственно на плитную часть. Ширина фундаментов по обрезу принимается, как правило, больше толщины стены, а ширина подошвы определяется расчетом. Глубина заложения назначается по конструктивным соображениям, а также исходя из условий промерзания или напластования грунта с учетом расположения уровня подземных вод.
Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий
Фундаменты могут быть жесткими, в нижней части которых не возникает растягивающих напряжений, и гибкими, в плитной части которых возникают деформации изгиба, что требует применения арматуры.
Новый сервис - Строительные калькуляторы online
Фундаменты сборных железобетонных колонн
Типовые чертежи фундаментов по сериям 1.412-1, 1.412-2 разработаны для сборных железобетонных колонн любого вида и типоразмера при нормативном давлении на грунт 0,15-0,45 МПа.
Фундаменты выполняют на строительной площадке, используя, как правило, деревянную опалубку.
Фундаменты состоят из подколонника и одно-, двух- или трехступенчатой плитной части.
Обрез фундаментов под железобетонные колонны располагается чаще всего для одноэтажных зданий на отметке минус 0,15 м, для многоэтажных зданий-на отметке минус 0,2 м.
Фундаменты выполнены с уступами, высота которых 0,3 и 0,45 м.
Все размеры их в плане унифицированы и кратны модулю 0,3 м.
Площадь подколонников принята в шести вариантах начиная от 0,9 х 0,9 м (ак х Ьк).
В последующих вариантах размер подколонника в направлении шага колонн Ьк установлен 1,2 м, а размер в направлении пролета между колоннами ак составляет 1,2; 1,5; 1,8; 2,1 и 2,7 м.
Фундаменты сборных железобетонных колонн:
(1-подколонник стаканного типа; 2-железобетонная колонна; 3-плитная часть; 4-подошва фундамента)
Размеры конкретного фундамента выбирают в зависимости от нагрузки, передаваемой колонной, характеристик грунта и решений конструктивной части здания ниже отметки 0.000.
Зазор между гранями колонн и стенкой стакана принят по верху стакана 75 мм и по низу 50 мм, а между низом колонны и дном стакана 50 мм. Минимальная толщина стенки поверху 175 мм.
Стакан для ветвей двухветвевой колонны устраивают общим.
Класс бетона фундаментов В10-В12 (М150 или М200).
После установки колонн стаканы заливают бетоном класса В20 или В25 на мелком гравии.
Под железобетонные фундаменты обычно делают подготовку толщиной 100 мм из щебня с проливкой цементным раствором или из бетона класса В7,5.
При прочных слабофильтрующих грунтах устройство подготовки не требуется.
Фундамент под спаренные колонны в температурных швах устраивают общим даже в том случае, если колонны по смежным разбивочным осям спроектированы стальными и железобетонными.
Фундаментные балки под наружные стены рассчитаны на нагрузку от сплошных стен и стен с оконными или дверными проемами, расположенными над серединой фундаментной балки.
Для опирания фундаментных балок на фундаменты колонн рекомендуется устройство приливов (бетонных столбиков), ширину которых следует принимать не менее максимальной ширины балки, а обрез на отметке минус 0,45 или 0,6 м-в зависимости от ее высоты.
В многоэтажных каркасных зданиях с подвалами стены последних могут быть выполнены монолитными, из сборных железобетонных панелей (аналогично панелям наружных стен зданий) или из стеновых блоков и плит.
Отметку низа фундаментов колонн и стен подвала, расположенных между колоннами, принимают, как правило, одинаковой.
Гидроизоляцию выполняют в соответствии с материалами, в зависимости от грунтовых вод и глубины наложения подвала.
В сухих грунтах следует учитывать возможность временного появления грунтовых вод, например весной.
Расположение фундаментных балок:
а - вид сбоку; б - план; в - сечение; 1 - фундаментная балка; 2 - прилив или бетонный столбик; 3 - колонна рядовая; 4 - колонна у температурного шва; 5 - колонна примыкающего пролета; 6 - стена; 7 - засыпка шлаком; 8 - отмостка
В многоэтажных каркасных зданиях с подвалами стены последних могут быть выполнены монолитными, из сборных железобетонных панелей (аналогично панелям наружных стен зданий) или из стеновых блоков и плит.
Отметку низа фундаментов колонн и стен подвала, расположенных между колоннами, принимают, как правило, одинаковой.
Гидроизоляцию выполняют в соответствии с материалами, в зависимости от грунтовых вод и глубины наложения подвала.
В сухих грунтах следует учитывать возможность временного появления грунтовых вод, например весной.
Фундаменты стальных колонн
Фундаменты под стальные колонны принимают по типу фундаментов под железобетонные колонны. При этом подколонник устраивается сплошным (без стакана) и имеет анкерные болты, заделанные в бетон.
База стальной колонны крепится к фундаменту гайками, навинчивающимися на верхние выступающие из бетона концы анкерных болтов.
Размеры фундамента выбирают как для сборной железобетонной колонны, имеющей размеры сечения, близкие к размерам сечения стальной колонны.
Для заглубления развитых баз стальных колонн (с траверсами) обрезы фундаментов располагают на отметке - 0,7 или - 1,0 м.
Для стальных колонн, у которых траверсы отсутствуют, отметку верха подколонника назначают порядка - 0,25 м.
Сечение подколонников под базы стальных колонн выбирают так, чтобы расстояние от оси анкерных болтов до грани подколонника было не менее 150 мм.
Монолитные железобетонные фундаменты под стальные колонны:
(1-стальная колонна; 2-анкерный болт; 3-анкерная плита; 4-опорная плита; 5-цементная подливка; 6-железобетонный фундамент)
Свайные фундаменты
Конструкции монолитных фундаментов железобетонных и стальных колонн могут применяться совместно со сваями.
При устройстве фундаментов использование свай целесообразно в тех случаях, когда непосредственно под сооружением залегают слабые грунты, не способные выдержать нагрузку от сооружения, или когда применение свай позволяет получить экономически наиболее выгодное решение.
В отечественной практике известно более 150 видов свай, которые классифицируются по материалам (железобетонные, бетонные, деревянные и т. д.), конструкции (цельные, составные, квадратные, круглые, с уширением и без него и т.д.), виду армирования, способу изготовления и погружения (сборные, монолитные, забивные, завинчиваемые, буронабивные, виброштампованные и т. д.), характеру работы в грунте (сваи-стойки, висячие сваи).
Сваи железобетонные забивные цельные сплошного квадратного сечения по ГОСТ 19804.1-79* и ГОСТ 19804.2-79* рекомендуется применять для всех зданий и сооружений в любых сжимаемых грунтах (за исключением грунтов с непробиваемыми включениями).
Сваи забивают до проектных отметок.
В том случае, если по каким-либо причинам отметки свай разные, осуществляют срубку свай ручными или механическими инструментами до заданных проектных отметок.
Свайные фундаменты:
1-железобетонная колонна; 2-подколонник; 3-плитная часть фундамента; 4-свая
Основным типом фундаментов, устраиваемых под колонны, являются монолитные железобетонные фундаменты, включающие плитную часть ступенчатой формы и подколонник. Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана (см. рис. 4.1, а), монолитных — соединением арматуры колонн с выпусками из фундамента (рис. 4.8, а), стальных — креплением башмака колонны к анкерным болтам, забетонированным в фундаменте (рис. 4.8, б).
Размеры в плане подошвы ( b, l ), ступеней ( b1, l1 ), подколонника ( luc, buc ) принимаются кратными 300 мм; высота ступеней ( h1, h2 ) — кратной 150 мм; высота фундамента ( hf ) — кратной 300 мм, высота плитной части ( h ) — кратной 150 мм.
ТАБЛИЦА 4.22. ВЫСОТА СТУПЕНЕЙ ФУНДАМЕНТОВ, мм
| Высота плитной части фундамента h , мм | h1 | h2 | h3 |
| 300 | 300 | – | – |
| 450 | 450 | – | – |
| 600 | 300 | 300 | – |
| 750 | 300 | 450 | – |
| 900 | 300 | 300 | 300 |
| 1050 | 300 | 300 | 450 |
| 1200 | 300 | 450 | 450 |
| 1500 | 450 | 450 | 600 |
Модульные размеры фундамента следующие:
| hf | 1500—12000 |
| h | 300, 450, 600, 750, 900, 1050, 1200, 1500, 1800 |
| h1, h2, h3 | 300, 450, 600 |
| b | 1500—6600 |
| l | 1500—8400 |
| b1, b2 | 1500—6000 |
| buc | 900—2400 |
| luc | 900—3600 |
| l1, l2 | 1500—7500 |
Высота ступеней принимается по табл. 4.22 в зависимости от высоты плитной части фундамента [1]. Вынос нижней ступени вычисляется по формуле c1 = kh1 , где k — коэффициент, принимаемый по табл. 4.23.
Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий
Форма фундамента и подколонника в плане принимается: при центральной нагрузке — квадратной, размерами b×b и buc×buc ; при внецентренной нагрузке — прямоугольной, размерами b×l и buc×luc , отношение b/l составляет 0,6–0,85.
Габариты фундаментов под типовые колонны прямоугольного сечения, например по сериям КЭ-01-49 и КЭ-01-55, для одноэтажных промышленных зданий принимаются по серии 1.412-1/77. Буквы в марках фундаментов обозначают: Ф — фундамент; А, Б, В и AT, БТ и ВТ — тип подколонников для рядовых фундаментов и под температурные швы (табл. 4.24), а числа характеризуют типоразмер подошвы плитной части фундамента и его типоразмер по высоте.
ТАБЛИЦА 4.23. КОЭФФИЦИЕНТ k
| Давление на грунт, МПа | Значения k при классе бетона | |||||||||||
| В10 | В15 | В20 | В10 | В15 | В20 | В10 | В15 | В20 | В10 | В15 | В20 | |
 |  |  |  | |||||||||
| 0,15 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 0,2 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2,9 | 3 | 3 |
| 3 | ||||||||||||
| 0,25 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2,5 | 2,8 | 3 |
| 2,6 | 3 | |||||||||||
| 0,3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 2,7 | 3 | 3 | 2,3 | 2,5 | 3 |
| 2,8 | 2,4 | 2,6 | ||||||||||
| 0,35 | 2,8 | 3 | 3 | 2,7 | 3 | 3 | 2,4 | 2,7 | 3 | 2,1 | 2,3 | 2,7 |
| 3 | 2,9 | 2,6 | 2,9 | 2,2 | 2,4 | 2,9 | ||||||
| 0,4 | 2,6 | 2,9 | 3 | 2,5 | 2,8 | 3 | 2,3 | 2,5 | 3 | 2 | 2,1 | 2,5 |
| 2,7 | 3 | 2,7 | 3 | 2,4 | 2,7 | 2,2 | 2,6 | |||||
| 0,45 | 2,4 | 2,7 | 3 | 2,3 | 2,6 | 3 | 2,1 | 2,3 | 2,8 | 1,9 | 2 | 2,3 |
| 2,5 | 2,8 | 2,5 | 2,7 | 2,2 | 2,5 | 3 | 2,1 | 2,5 | ||||
| 0,5 | 2,3 | 2,5 | 3 | 2,2 | 2,4 | 3 | 2 | 2,2 | 2,6 | 1,8 | 1,9 | 2,2 |
| 2,4 | 2,7 | 2,3 | 2,6 | 2,1 | 2,3 | 2,8 | 2 | 2,3 | ||||
| 0,55 | 2,2 | 2,4 | 2,8 | 2,1 | 2,3 | 2,7 | 1,9 | 2,1 | 2,5 | 1,7 | 1,8 | 2,1 |
| 2,3 | 2,5 | 3,8 | 2,2 | 2,4 | 2,9 | 2 | 2,2 | 2,6 | 1,9 | 2,2 | ||
Примечание. Над чертой указано значение без учета крановых и ветровых нагрузок, под чертой — с учетом этих нагрузок.
ТАБЛИЦА 4.24. РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТОВ
| Размеры колонн, мм | Рядовой фундамент | Фундамент под температурный шов | Размеры стаканов, мм | Объем стакана, м 3 | |||||||
| lc | bc | тип подколон- ника | размеры, мм | тип подколон- ника | размеры, им | hg | lg | bg | |||
| luc | buc | luc | buc | ||||||||
| 400 | 400 | А | 900 | 300 | AT | 900 | 2100 | 800 900 | 500 | 500 | 0,22 0,25 |
| 500 600 600 | 500 400 600 | Б | 1200 | 1200 | БТ | 1200 | 2100 | 800 900 800 | 600 700 700 | 600 500 600 | 0,31 0,34 0,41 |
| 800 800 | 400 500 | В | 1200 | 1200 | ВТ | 1500 | 2100 | 900 900 | 900 900 | 500 600 | 0,44 0,52 |
По высоте приняты следующие размеры: тип 1 — 1,5 м; тип 2 — 1,8 м; тип 3 — 2,4 м; тип 4 — 3 м; тип 5 — 3,6 м и тип 6 — 4,2 м. В табл. 4.25 и 4.26 приводятся в качестве примера эскизы и размеры рядовых фундаментов и фундаментов под температурные швы. Эти фундаменты могут применяться при расчетном сопротивлении основания 0,15—0,6 МПа.
Все размеры фундаментов приняты кратными 300 мм. Применяется бетон класс В10 и В15. Армирование осуществляется плоскими сварными сетками из арматуры классов A-I, А-II и А-III. Защитный слой бетона принят толщиной 35 мм с одновременным устройством подготовки толщиной 100 мм из бетона В3,5.
ТАБЛИЦА 4.25. РАЗМЕРЫ РЯДОВЫХ ФУНДАМЕНТОВ
ТАБЛИЦА 4.26. РАЗМЕРЫ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШВЫ
| Эскиз | Марка фундамента | Размеры, мм | Объем бетона, м 3 | |||||
| b | l | b1 | h1 | h1 | hf | |||
 | ФАТ3-1 ФАТ3-2 ФАТ3-3 ФАТ3-4 ФАТ3-5 ФАТ3-6 | 1800 | 2100 | – | 300 | – | 1500 1800 2400 3000 3600 4200 | 3,4 4,0 5,1 6,2 7,4 8,5 |
 | ФАТ6-1 ФАТ6-2 ФАТ6-3 ФАТ6-4 ФАТ6-5 ФАТ6-6 | 2400 | 2100 | 1500 | 300 | 300 | 1500 1800 2400 3000 3600 4200 | 4,2 4,7 5,9 7,0 8,1 9,3 |
| ФАТ7-1 ФАТ7-2 ФАТ7-3 ФАТ7-4 ФАТ7-5 ФАТ7-6 | 2700 | 2100 | 1800 | 300 | 300 | 1500 1800 2400 3000 3600 4200 | 4,5 5,1 6,2 7,4 8,5 9,6 | |
Для опирания фундаментных балок предусмотрена подбетонка (рис. 4.9). Пример конструктивного решения фундамента приведен на рис. 4.10.
Габариты монолитных фундаментов под типовые колонны двухветвевого сечения, в частности для серии КЭ-01-52 одноэтажных промышленных зданий, принимаются по серии 1.412-2/77. Размеры подколонной части таких фундаментов приведены в табл. 4.27. Габариты плитной части имеют типоразмеры от 1 до 18, а также типоразмер 19, при котором размер подошвы составляет 6×5 м. По высоте фундаменты могут быть 1—6-го типа. Остальные параметры такие же, как и в серии 1.412-1/77.
Железобетонные фундаменты под типовые колонны прямоугольного сечения, например по сериям ИИ-04, ИИ-20 и 1.420-6 для многоэтажных производственных зданий, принимаются по серии 1.412-3/79.
ТАБЛИЦА 4.27. ТИПЫ И РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННИКОВ
| Размеры колонн, мм | Рядовой фундамент | Фундамент под температурный шов | Размеры стаканов, мм | Объем стакана, м 3 | |||||||
| lc | bc | тип подколон- ников | размеры, мм | тип подколон- ников | размеры, мм | hg | lg | bg | |||
| luc | buc | luc | buc | ||||||||
| 300 | 300 | А | 900 | 900 | AT | 900 | 2100 | 450 450 | 400 | 400 | 0,08 0,12 |
| 400 | 400 | 650 1050 | 500 | 500 | 0,18 0,29 | ||||||
| 600 | 400 | Б | 1200 | 1200 | БТ | 1200 | 2100 | 650 1050 | 700 | 500 | 0,25 0,40 |
Отличие в маркировке фундаментов по сравнению с другими сериями заключается в том, что после цифры, обозначающей типоразмер подошвы, приводится высота плитной части. Размеры подколонной части фундамента приведены в табл. 4.27. Габариты плитной части включают типоразмеры от 1 до 18 и типоразмер 19 (с размером подошвы 5,4×6 м). по высоте фундаменты могут быть 1—6-го типа. Остальные параметры такие же, как и в серии 1.412-1/77. Монолитные железобетонные фундаменты под железобетонные типовые фахверковые колонны прямоугольного сечения, в частности по шифрам 460-75, 13-74 и 1142-77, принимаются по серии 1.412.1-4. Размеры фундаментов приведены в табл. 4.28. Сопряжение колонны с фундаментом шарнирное. Фундаменты разработаны для давления 0,15- 0,6 МПа. Применяется бетон класса В10. Армирование осуществляется сварными сетками из арматуры классов A-I, А-II и А-III. Пример узла опирания колонны на фундамент дан на рис. 4.11.
Под колонны зданий применяются сборные фундаменты из одного или нескольких элементов. на рис. 4.12 приведены решения сборных фундаментов под колонны каркаса для многоэтажных общественных и производственных зданий из элементов серии 1.020-1. Элементы фундамента типа Ф применяются на естественном основании, типа ФС — для составных фундаментов (табл. 4.29). Толщина защитного слоя бетона нижней рабочей арматуры принимается 35 мм, а остальной арматуры — 30 мм. Глубина заделки колонны в фундамент должна быть не менее величин, приведенных в табл. 4.30.
где h — расстояние между наружными гранями ветвей колонн.
При h ≥ 2,1 м h' принимается равной 1,2 м.
ТАБЛИЦА 4.30. ГЛУБИНА ЗАДЕЛКИ КОЛОНН
| Отношение толщины стенки стакана к высоте верхнего подколонника | Глубина заделки h' колонны прямоугольного сечения при эксцентриситете продельной силы | |
| е0 < 2 hс | е0 > 2hс | |
| > 0,5 | hc | hc |
| ≤ 0,5 | hc |  |
Глубина заделки всех типов колонн должна, кроме того, быть не менее глубины заделки ее рабочей арматуры, принимаемой по табл. 4.31. Для возможности рихтовки сборных колонн глубина стакана принимается на 50 мм больше глубины заделки колонны.
ТАБЛИЦА 4.31. ГЛУБИНА ЗАДЕЛКИ АРМАТУРЫ КОЛОНН
| Арматура | Колонна | Глубина заделки рабочей арматуры колонн при проектном классе бетона | |
| В15 | В20 и выше | ||
| Горячекатаная периодического профиля класса A-II | Прямоугольного сечения Двухветвевая | 25 d (15 d ) 30 d (15 d ) | 20 d (10 d ) 25 d (10 d ) |
| То же, А-III | Прямоугольного сечения Двухветвевая | 30 d (18 d ) 35 d (18 d ) | 25 d (15 d ) 30 d (15 d ) |
Примечания: 1. Допускается уменьшать глубину заделки колонн до 15 диаметров продольной рабочей арматуры при условии приварки к концам продольных рабочих стержней (дополнительных анкерующих стержней или шайб).
2. Значения, приведенные в скобках, относятся к глубине заделки сжатой рабочей арматуры,
3. Для парных стержней колонны глубина заделки определяется в соответствии с приведенным (по площади сечения) диаметром.
Толщина дна стакана назначается по расчету, но не менее 200 мм. Толщина стенок неармированного стакана dg поверху принимается не менее 0,75 высоты подколонника, а при его отсутствии — высоте верхней ступени или 0,75 глубины стакана, но не менее 200 мм. Толщина армированного стакана назначается расчетом, но не менее величин, указанных в табл. 4.32. Размеры стакана понизу принимаются больше размера колонны в плане на 100 мм, поверху — на 150 мм.
Рекомендуемые классы бетона для железобетонных монолитных фундаментов В10 и В15, для сборных — В15 и В20. Замоноличивание колонны производится бетоном марки не ниже В10. Армирование подошвы осуществляется сетками из арматуры периодического профиля классов А-II и А-III. Расстояние между осями рабочих стержней составляет 200 мм, диаметр при их длине до 3 м — не менее 10 мм, при большей длине — 12 мм. Во всех пересечениях стержни должны быть сварены. Диаметр продольных рабочих стержней подколонника принимается не менее 12 мм. Подколонники армируются продольными и поперечными стержнями; площадь сечения стержней определяется расчетом.
В местах опирания монолитных колонн на фундаменты выпуски арматуры из фундамента соединяются с арматурой колоны. Заделка выпусков арматуры в фундамент и длина выпусков из фундамента принимаются не менее величин, приведенных в табл. 4.33.
Стыки выпусков арматуры колонн и фундаментов устраиваются выше пола. Стыки рабочей арматуры при диаметре стержней до 32 мм, расположенной в растянутой зоне, должны иметь длину нахлестки не менее величин, указанных в табл. 4.33. При этом стыки располагаются вразбежку. Выпуски арматуры соединяются хомутами с расстоянием между ними не более 10 диаметров.
ТАБЛИЦА 4.32. ТОЛЩИНА СТЕНОК АРМИРОВАННОГО СТАКАНА
| Направление усилия | Колонна | Толщина стенок стакана |
| В плоскости нагибающего момента | Прямоугольного сечения при эксцентриситете продольной силы e < 2 hc То же, но при e > 2 hc Двухветвевая | 0,2 hc , но не менее 150 мм 0,3 hc , но не менее 150 мм 0,2 h' , но не менее 150 мм |
| Из плоскости изгибающего момента | Прямоугольного сечения и двухветвевая | > 150 мм |
ТАБЛИЦА 4.33. ДЛИНА ЗАДЕЛКИ ВЫПУСКОВ АРМАТУРЫ
| Арматура | Длина выпусков при бетоне проектного класса | |
| В10 | В15 и выше | |
| Горячекатаная периодического профиля класса A-II и круглая (гладкая) класса A-I То же, класса А-III | 35 d 45 d | 30 d 40 d |
Под монолитными фундаментами при любых грунтах предусматривается сплошная бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона марки не ниже М50, под сборными допускается принимать песчаную подготовку.
Целесообразно возводить фундаменты на промежуточной подготовке, переменной жесткости в плане (рис. 4.13). В этом случае эпюра контактных давлений трансформируется таким образом, что наибольшие давления на грунт концентрируются под бетонной частью подготовки.
В связных грунтах целесообразно применение буробетонных (рис. 4.14) или щелевых пространственных фундаментов (рис. 4.15). Буробетонный фундамент устраивается в разбуриваемых полостях, заполняемых литым бетоном.
Армируется только стаканная часть. Щелевой пространственный фундамент устраивается путем прорезки узких взаимо перпендикулярных щелей шириной 10—20 см, и которые, при необходимости, устанавливается арматура с последующим заполнением бетоном. Торцы отдельных бетонных пластин могут быть вертикальными или наклонными. Подколонник опирается на верхние плоскости бетонных пластин и на грунт, находящийся между ними. Расстояние между пластинами составляет 2—4 их толщины. Нагрузка на основание передается торцом, а также боковой поверхностью, сопряжение колонн с фундаментами в этом случае такое же, как и в обычных фундаментах.
При передаче на фундамент больших моментов и небольшой вертикальной нагрузки целесообразно применять фундаменты с жесткими анкерами, воспринимающими выдергивающие усилия, что позволит уменьшить крен и отрыв подошвы (рис. 4.16). В нескальных грунтах анкеры представляют собой армированные каркасами буронабивные сваи диаметром 16—20 см, длиной 3—4 м, жестко соединяемые с плитной частью. В скальных грунтах анкеры представляют собой напрягаемые стержни с анкерующими болтами.
Массивные монолитные фундаменты устраиваются с пустотообразователями диаметром от 100 до 300 мм (рис. 4.17). Размеры сборных фундаментов из бетона М200 с наклонной подошвой под распорные конструкции приведены в табл. 4.34, а пример решения на рис. 4.18.
Столбчатый фундамент обустраивают при строительстве каркасных и малоэтажных зданий без подвалов.
Также его сооружают, если предполагается большая глубина залегания фундамента – 4–5 м. При этом ленточное основание нерентабельно из-за большого расхода строительных материалов.
О том, как возводится столбчатый фундамент под колонны, поговорим в статье.
Разновидности
Состоит столбчатый фундамент из плитной части из 1–5 ступеней и подколонника, полнотелого или полого – стакана. Вид его зависит от типа и материала колонны.
Колонна – деталь несущей конструкции. Она воспринимает нагрузку между этажами и на уровне фундамента. Может служить декоративной деталью. Колонны выпускают стандартных размеров и изготавливают на заказ.
Различают 2 вида:
Колонна непрерывно взаимодействует с основанием, нарушение положения хотя бы одной опоры приводит к обрушению дома. Поэтому под колонны не рекомендуется использовать сваи.
- Монолитный – готовое сооружение, в которых столбы установлены по определенной схеме. Колонны закрепляют на фундамент болтами.
- Сборный – каждое основание производится отдельно, на строительной площадке или на заводе, и отдельно устанавливается. Сверху опоры бетонируют, чтобы избежать появления расщелин.
Материал для столбчатого фундамента выбирают исходя из нагрузки и материала колонны:
- Бетонные основания – а точнее, железобетонные. Выполняются из тяжелого бетона и упрочняются специальной арматурой. Под металлические колонны ставят только монолитный бетонный, под кирпичные допускается сборный вариант.
- Кирпичные – выдерживают меньшую нагрузку и используются для малоэтажных зданий.
- Деревянные – подходят только для деревянных или каркасных зданий.
- В частном строительстве встречаются опоры из бетонных или асбестовых труб.
Подготовка к возведению
Подготовка включает:
- планировку – опоры монтируют по углам, на участках примыкания и пересечения стен, на протяжении несущей стены через 3–6 м и под каждой колонной;
- разметку и выемку земли на необходимую глубину;
- если глубина залегания велика, то на дно ям укладывают песчаную или бетонную подложку;
- сооружение опалубки.
Глубина залегания и высота бетонной подложки определяется весом здания и рыхлостью почвы.
Инструменты и материалы
Для строительства нужны:
- доска или фанера для опалубки;
- песок, битый кирпич, гравий для подушки;
- бетон марки М300, М400, М600;
- рубероид или другой пленочный материал для гидроизоляции;
- анкерный крепеж для металлических колонн.
Для работы понадобятся следующие инструменты и приспособления:
- капроновый шнур и деревянные колья для разметки;
- совковая и штыковая лопаты;
- отвес, строительный уровень, рулетка;
- ручная трамбовка.
Если бетон изготавливают самостоятельно, то нужна бетономешалка или емкость для размешивания раствора.
Как рассчитать?
Исходными данными для расчета служит нагрузка, которую оказывает колонна, и результаты инженерно-геологических исследований.
К первым относятся:
- Вертикальная нагрузка – вес колонны и величина нагрузка, передаваемая на нее стенами и кровлей.
- Изгибающий момент.
- Поперечная – приходящаяся на опору от базы колонны.
- Нагрузка при действии крутящих моментов в 2 плоскостях.
- Полная ветровая и снеговая – рассчитывается по погодным данным региона.
К инженерно-геологическим данным относятся:
- свойства грунта;
- уровень грунтовых вод;
- глубина промерзания грунта.
По полученным данным рассчитывают величину опорных столбов для колонн.
Пример расчета под монолитную колонну
Вычисляют глубину залегания и сечение основания. В простых случаях параметр определяет максимальная глубина промерзания.
Для более точных вычислений используют формулу: df=kh*dfn, где:
- kh – коэффициент, принимаемый для фундамента отапливаемого дома;
- dfn – глубина промерзания.
Размеры основания рассчитывают по формуле: А=N/(R0-ȳd), где:
- N – вертикальная нагрузка, ее получают при расчетах каркаса здания;
- R0 – сопротивление грунта — величина представлена в справочнике СНиП 2.02.01-83;
- ȳ – средний удельный вес фундамента;
- d – глубина.
Для зданий выше 3 этажей расчет производят более сложные, с учетом краевой нагрузки.
Пример расчета под металлическую колонну
Материал не влияет на методику вычислений. Учитывать нужно глубину заглубления самой колонны. Поэтому используется та же самая методика расчета.
Для удобства исчислений непрофессионалам лучше воспользоваться онлайн-калькуляторами в Интернете.
В них указаны все требуемые параметры для вычислений. Расчет производится автоматически.
Этапы строительства под монолитную колонну
При возведении частного коттеджа или дачи строительстве сооружают монолитный фундамент. Чтобы сэкономить материалы, опорные столбы выполняются в виде ступеней. Высота и число ступеней зависит от нагрузки.
Для основания выкапывают яму необходимого размера и укладывают на дно слой песка и щебня толщиной в 20 см. Если глубина фундамента большая, устраивают бетонную подушку. Затем возводят опалубку из фанеры или дерева.
Если размеры основания значительные, используют стальную опалубку. Асбестоцементные или бетонные трубы могут применяться как несъемная опалубка.
Армирование опор
Армирование выполняется по мере возведения фундамента. Используют для этого прутки диаметром в 12–16 мм, связанные или сваренные в готовые каркасы.
В качестве горизонтальных элементов используется стальная сетка с размерами ячеек от 5–6 мм, но не более 12 мм:
- После утрамбовки песчаной-гравийной подушки, заливают не менее 10 см бетона и опускают в яму подготовленную конструкцию.
- Сечение каркаса лишь чуть меньше сечения скважины. Каркас входит плотно.
- Середину столба не армируют, так как нагрузка здесь минимальна.
- Выпуски арматуры загибают горизонтально – по 30–40 см. Если подколонник делают кирпичный, хотя бы один арматурный прут нужно заанкерить в кирпичной кладке.
Величина подколонника может совпадать с сечением столба. Если требуется именно стакан, сооружают опалубку сложной формы.
Изготовление каркаса можно посмотреть в этом видео:
Монтаж башмака
Чтобы равномерно распределить нагрузку от здания, рекомендуют делать башмак – расширение нижней части скважины:
- Изготавливают опалубку, диаметр которой в 1,5 раза больше, чем сечение будущих столбов и устанавливают на песчаную подушку.
- Заливают бетоном марки М300–М400 только башмак.
- Бетон застывает не менее 10 дней.
После схватывания раствора продолжают возведение фундамента.
Установка колонн
Начинают работу с сооружения армирующего каркаса:
- Монолитная колонна армируется прутками. При большом сечении прутки дополнительно усиливаются горизонтальными хомутами.
- Для опалубки используют деревянные доски нужной длины. Их скрепляют хомутами. Рекомендуется изнутри простелить опалубку рубероидом, чтобы позднее ее легче было снять. Поверхность колонны будет гладкой.
- Для заливки используют бетон марки М200 или выше. Чтобы удалить воздух, раствор протыкают металлическим штырем. Опалубку снимают только после полного высыхания.
Оптимальная температура строительства – выше +15 С. Если здание сооружают зимой, в бетон добавляют пластифицирующие добавки с тем, чтобы ускорить застывание.
Ростверк
Под железобетонные колонны возводят монолитный ростверк, по сути, это бетонная лента, усиленная стальными прутками. Используется при строительстве каркасных и панельных зданий, деревянных срубов:
- Изготавливают опалубку необходимых размеров.
- Укладывают арматуру. Для усиления плитной части используют арматурную сетку, которую размещают в 2 слоя. Между ними должен быть изолирующий слой бетона – не менее 20 см, поэтому заливку выполняют в 2 стадии.
- Горизонтальные сетки соединяют вертикальными фрагментами прутков. Длина минимально возможная, чтобы каркас со временем не утратил устойчивости.
Связывание каркаса выполняется в опалубке или на основании, а не на земле.
Этапы строительства под металлическую (стальную) колонну
Металлическое колонны монтируют в стаканные основания или анкерным способом. Порядок действий сходный, но исключает некоторые этапы:
- Размечают положение скважин и роют ямы необходимой глубины.
- На дно укладывают песчано-гравийную подушку. Сооружают опалубку. Армируют конструкцию прутками и сеткой, описанным выше способом.
- Подготовленные скважины заливают бетоном марки не ниже М300. Перед заливкой в полости устанавливают геодезические уровни и высотные знаки. Они служат указателями места размещения стальной опоры.
- В поверхности бетонных оснований вмонтируют анкерные болты для фиксации. На них и крепится металлическая колонна. Между собой их связывают балками.
Опирание может выполняться и другим методом. Вместо анкеров на поверхность опоры монтируют металлические плиты и заполняют бетонной смесью. Уровень заливки ниже 5–8 см проектной отметки подошвы. В полученное углубление устанавливают колонну.
Установку на анкера можно посмотреть в этом видео:
Ошибки при строительстве и способы их избежать
Сооружение фундамента – довольно сложная работа, требующая расчета и квалификации. Начинающие строители чаще всего допускают следующие ошибки:
- неправильно рассчитывают распределение нагрузки, при этом фундамент начинает проседать, а стены здания трескаться;
- неверно определяют глубину залегания – слишком большая величина ведет только к расходу материалов, а вот недостаточная – к деформации стен;
- устанавливают опоры на разную глубину;
- используют материал низкого качества – марка бетона должен быть не ниже М200;
- неверно оценивают сопротивление грунта – необходима консультация специалиста;
- не центрируют каркас при монтаже – особенно разрушительно это сказывается на ростверке;
- собирают каркас на грунте – центрирование автоматически исключается;
- соединяют прутки и сетку на углах сваркой – это запрещается.
Опорные основания и колонны – вертикальные элементы. Во время сооружения опалубки, армирования, крепления столбов необходимо постоянно проверять вертикальность.
Много важной и полезной информации о столбчатом фундаменте найдете здесь.
Заключение
Столбчатый фундамент под колонны используется в целях экономии. Для каркасного здания и на твердых грунтах он успешно заменяет ленточный или плиточный. Но чтобы такое сооружение прослужило долго и не стало причиной разрушения дома, необходимо тщательно рассчитать нагрузку.
Читайте также: