Отдельно стоящие фундаменты под колонны представляют собой конструкции, которые обеспечивают устойчивость вертикальных элементов зданий, таких как колонны или столбы. Эти фундаменты помогают равномерно распределить нагрузку на грунт и предотвращают деформацию основных конструкций.
Такой подход особенно актуален при строительстве легких конструкций или в условиях слабых грунтов, поскольку он позволяет минимизировать риск осадок и повреждений. Правильный расчет и проектирование отдельно стоящих фундаментов способствуют долговечности и надежности всей постройки.
Конструктивные решения отдельно стоящих фундаментов, область их применения
Отдельно стоящие фундаменты могут быть бесстаканного и стаканного типов, сборными и монолитными. Представляют собой кирпичные, каменные, бетонные или железобетонные столбы с уширенной опорной частью.
— Фундаменты имеют наклонную боковую грань или, что чаще, уширяются к подошве уступами, размеры которых определяются углом жесткости α (≈30-40º), т.е. предельным углом наклона, при котором в теле фундамента не возникают растягивающие напряжения.
-Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана (фундаменты стаканного типа), монолитных колонн – соединением арматуры колонн с выпуском из фундамента, а стальных колонн – креплением башмака колонны к анкерным болтом, забетонированным.
— Размеры в плане подошвы, ступеней и подколонника монолитных фундаментов принимаются кратным 300 мм, а высота ступеней — кратной 150 мм.
— При устройстве отдельных фундаментов под стены по обрезу фундаментов, а при необходимости и через дополнительные опоры, укладываются фундаментные балки (рандбалки), на которые упираются подземные конструкции (рис 10.4.а).
— В тех случаях, когда это возможно, сборный фундамент устраивают из одного элемента (рис 10.4.б) или переходят на монолитный вариант фундамента.
— с целью сокращения трудоемкости работ по устройству фундаментов и уменьшению их стоимости создаются новые типы фундаментов, которые в соответствующих грунтовых условиях оказываются более экономичными по сравнению с традиционными типами.
Фундаменты мелкого заложения могут применяться для любых зданий и сооружений и инженерно-геологических условий. Однако при наличии в основании слабых слоев грунта выбор типа фундамента (мелкого или глубокого заложения) должен определяться на основе технико-экономического сравнения вариантов. Чаще всего применяется в строит-ве промышленных зданий.
Фундаменты под колонны могут иметь одну или несколько ступеней. Верхняя часть такого сборного фундамента имеет подколонник. Место в подколоннике, в которое устанавливается колонна, называется стаканом.
Столбчатые фундаменты под многоэтажные здания устраивают тогда, когда нагрузка на основание незначительна, а также при заложении фундаментов на большой глубине. Столбчатые фундаменты широко применяют под колонны, столбы гражданских и промышленных зданий с полным и неполным каркасом. Монолитные и железобетонные фундаменты возводят по слою щебня толщиной 5-10 см, втрамбованного в грунт. После чего устанавливают опалубку (рис. 1), укладывают арматурный каркас и осуществляют процесс бетонирования.
При небольших нагрузках на фундамент, когда давление на основание меньше нормативного, непрерывные ленточные фундаменты под стены малоэтажных домов без подвалов целесообразно заменять столбчатыми. Фундаментные столбы могут быть бутовыми, бутобетонными, бетонными и железобетонными. Расстояние между осями фундаментных столбов применяют 2,5…3,0 м, а если грунты прочные, то это расстояние может составлять 6м. Столбы располагают обязательно под углами здания, в местах пересечения и примыкания стен и под простенками.
Сечение столбчатых фундаментов во всех случаях должно быть не менее: бутовых и бутобетонных-0,6 на 0,6 м; бетонных-0,4 на 0,4 м. Столбчатые фундаменты под стены возводят В зданиях большой этажности при значительной глубине заложения фундаментов (4…5 м), когда устройство ленточного фундамента нецелесообразно из-за большого расхода строительных материалов. Столбы перекрывают железобетонными фундаментными балками. Для предохранения их от сил пучения грунта, а для свободной их осадки (при осадке здания) под ними делают песчаную подсыпку толщиной 0,5…0,6м). Если при этом необходимо утеплить пристенную часть пола, подсыпку выполняют из шлака или керамзита. Столбчатые одиночные фундаменты устраивают также под отдельные опоры зданий.
ФУНДАМЕНТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Колонны основного и стенового каркасов устанавливаются на отдельно стоящие фундаменты. В зависимости от нагрузки на основание и грунтовых условий передача нагрузки от фундамента на основание может быть через подошву фундамента или через сваи (свайный куст). По способу изготовления фундаменты могут быть сборные, сборно-монолитные или монолитные (рис. 9.1). Рис.
9.1. Типологическая блок-схема фундаментов под колонны промышленных зданий Железобетонные колонны устанавливаются на фундаменты стаканного типа (рис. 9.2). После выверки колонны по вертикали и по высоте ее ствол фиксируется в проектном положении распорными клиньями, после чего стакан замоноличиваегся бетоном (рис. 9.3). В поперечном (и продольном) температурном швах обе
Рис. 9.2. Фундамент стаканного типа под железобетонную колонну: а — принципиальное решение; б— пример исполнения монолитного фундамента колонны устанавливаются на один фундамент.
Для предотвращения вырыва колонны из фундамента в опорной части ее ствола могут быть выполнены насечки с целью образования при замоно- личивании стакана бетонной шпонки (рис. 9.4, а). В двухветвевых колоннах обе ветви устанавливаются в один стакан (рис. 9.4, б). Сопряжение железобетонной колонны с фундаментом считается жесткой заделкой.
Рис. 9.3.
Замоноличивание ствола железобетонной колонны в стакане фундамента: а — фиксация в проектном положении при помощи клиньев; б — замоноличивание стакана бетоном 
Варианты замоноличивания ствола железобетонной колонны в стакане фундамента: а — замоноличивание с устройством бетонной шпонки; б — установка двухветвевой колонны в стакан фундамента Стальные колонны устанавливаются на столбчатые фундаменты с выпусками фундаментных (анкерных) болтов (рис. 9.5).
Рис. 9.5. Оголовок фундамента под стальные колонны В центрально-сжатых, а Во внецентренно-сжатых колоннах с небольшими нагрузками на фундамент опорная плита крепится непосредственно к фундаментным болтам (рис. 9.6). Такое сопряжение считается шарнирным в обеих плоскостях.
Рис. 9.6. Опорные базы центрально-сжатых и внецентренно-сжатых колонн с небольшими нагрузками на фундамент
Внецентренно-сжатые колонны и колонны с большими нагрузками на фундамент крепятся к фундаментным болтам через развитую базу (башмак) колонны (рис. 9.7). 
Рис. 9.8. Последовательность установки стальной колонны на фундамент методом безвыверочного монтажаДостоинствами данного метода являются:- высокая точность монтажа колонн по высоте;
- малая трудоемкость установки колонн;
- отсутствие монтажной сварки.
Такое сопряжение считается в плоскости поперечной рамы (поперек пролета) почти жестким, а из плоскости (вдоль пролета) — шарнирным.
При конструировании цокольных узлов следует иметь в виду, что опорная часть стальных колонн (база, башмак) имеет более развитое сечение и выступает за габариты ствола колонны. Чтобы она не мешала цокольной панели, фундамент требуется заглубить ниже уровня пола. В зависимости от высоты развитой базы колонны верхний обрез фундамента унифицированно располагается на отметке -0,600 или -0,900. При этом стальные элементы базы колонны, находящиеся ниже уровня пола (отметки 0,000), защищаются от коррозии путем их замоноличи- вания (рис. 9.9).
Рис. 9.9. Заглубление фундаментов под стальные колонны:
а — под легкие колонны; б — под средние и тяжелые колонны:
1 — ствол колонны; 2 — база колонны; 3 — оголовок фундамента; 4 — бетон замоноличивания опорной части колонны; 5 — цокольная панель
Столбчатые фундаменты
Считается, что в малоэтажном строительстве установка столбчатых фундаментов под стены экономит материал и трудозатраты. Но посмотрим, так ли это.
Действительно, столбчатые фундаменты можно поставить на расстоянии друг от друга 3. 6 м под лёгкие дома, такие как с деревянным каркасом, бревенчатые или брусчатые, т.е. когда давление на грунты основания существенно меньше расчётных сопротивлений грунтов оснований. Под временные постройки или ограждения участка (заборы) столбчатые фундаменты также незаменимы.
Иная картина с капитальными каменными домами. Под дома каменные, особенно с железобетонными перекрытиями и тяжёлой кровлей, столбы надо столь
Рис. 3.42. Сопряжение утепленной стены с малозоглубленным фундаментом:
1 — стена дома; 2 — защитно-декоративная кладка; 3 — рихтовочный зазор не более 15 мм; 4 — теплоизоляция из минераловых плит; 5— внутренняя штукатурка; 6 — синтетическая сетка для соединения внутреннего и наружного слоя кладки; 7 — отмостка; 8 — гидроизоляция — цементно-песчаный раствор; 9— монолитный фундамент; 10— усиление фундамента под несущую часть стены; 11 — крупный песок часто ставить или подошвы фундаментов должны быть настолько развиты, что пропадает смысл устанавливать такие фундаменты. Так, расчёты показывают, что под двух-, трёхэтажные каменные дома при шаге столбов 6 м подошва фундамента должна иметь размеры около 2×2 м под наружные стены и 3×3 м под внутренние стены. Таким образом, получается, что в чистоте расстояния между фундаментами всего 4. 3 м, поэтому имеет смысл делать сплошную ленту фундамента шириной 0,6. 1,2 м.
Однако столбчатые фундаменты целесообразны при определённых гидрогеологических условиях, например, при высоком положении подземных вод.
Конструктивные особенности возведения столбчатых фундаментов
Материал столбчатых фундаментов в современном строительстве — преимущественно бетон и железобетон. Может использоваться глиняный обожжённый кирпич.
а) монолитная; причём монолитные фундаменты под колонны рекомендуется проектировать с плитной частью ступенчатого типа — с одним, двумя уступами (рис.3.43, а, б);
Рис. 3.43. Виды столбчатых фундаментов для малоэтажных домов:
а — железобетонный монолитный фундамент с уширением; б — монолитный фундамент ступенчатый; в — кирпичный столб на монолитной подушке; г — сборный фундамент из фундаментных плит и блоков; д — кирпичный столб на сборной подушке из фундаментных плит; е — кирпичный столб на подушке из натурального камня б) сборно-монолитная: плита или столб монолитные, другая часть — сборной или ручной технологии (рис. 3.43, в);
- в) сборная: подушка — фундаментная плита ФЛ, столб — из блоков ФБС или мелкоразмерных полнотелых бетонных блоков (наиболее часто применяемые с размерами 200x200x400 мм или 200x400x400 мм) (рис. 3.43, г);
- г) с применением ручной кладки: кирпичный столб на монолитной (рис. 3.43, в) или сборной (рис. 3.43, д) подушке;
- д) полностью ручная кладка (рис. 3.43, е), где подушка сложена из природного камня.
Расчёт прочности столбчатых фундаментов включает определение размеров плитной части (подошвы) — высоты и параметров в плане; также рассчитывают параметры уступов. Форму столбов фундаментов в плане рекомендуется принимать квадратную.
Если расчёты, в том числе технико-экономические, показывают целесообразность возведения отдельных фундаментов, то под стены их устанавливают в углах здания, в местах пересечения стен и под простенками. Промежутки между столбами перекрываются фундаментными балками (сборными или монолитными) высотой 400. 600 мм при шаге фундаментных столбов 4. 6 м (рис. 3.44).
На фундаментных балках возводят стены надземной части здания. В качестве фундаментных балок возможно применение сборных железобетонных перемычек.
Под фундаментными балками, для предохранения их от влияния сил морозного пучения, предусматривают засыпку из непучинистых грунтов (песок, щебень, гравий). Высота засыпки должна составлять не менее 300. 400 мм. Иногда рекомендуют керамзит, который сможет играть роль и утепляющей подушки. Но при этом стоит принять во внимание, что керамзит очень гигроскопичен, поэтому во влажные периоды года и во время таяния снегов он напитается водой и будет подтягивать влагу в фундаментную балку и по балке — в стену.
Рис. 3.44. Схема возведения стены на столбчатом фундаменте:
а — общий вид схемы; б — вертикальный разрез; 1 — столбчатый фундамет; 2 — фундаметные балки; 3 — засыпка песком; 4 — непучинистый грунт (обратная засыпка); 5 — условное изображение стены; 6— гидроизоляция
Нельзя сказать, что при столбчатых фундаментах не может быть подвала. Стены подвальной части дома возводят на фундаментных балках, укладываемых на опорные столбики, которые, в свою очередь, устанавливаются на уширения столбчатых фундаментов. Так делают при возведении внутренних и наружных стен (рис. 3.45).
Рис. 3.45. Опирание самонесущей стены при наружном каркасе:
- 1 — ступенчатый фундамент под колонну каркаса;
- 2 — колонна крайнего ряда; 3 — опорные бетонные столбики; 4 — фундаментная балка; 5 — самонесущая стена
Глубина заложения столбчатых фундаментов принимается из тех же соображений, что и в случае ленточных фундаментов. Если фундамент возводится в пучи- нистых грунтах, то глубина заложения должна быть не выше нормативной глубины сезонного промерзания, дабы не получить весной вытолкнутый силами морозного пучения фундамент. Особенно это важно в лёгких постройках (весной часто можно наблюдать завалившиеся заборы, которые возведены на, казалось бы, надёжных фундаментальных конструкциях).
Гидроизоляцию прокладывают поверху фундаментных балок для защиты стен от подсоса капиллярной влаги.
