Как правильно соединить колонну с фундаментом

Соединение колонны с фундаментом является важным элементом строительной конструкции, так как обеспечивает устойчивость и прочность всей структуры. Правильное исполнение данного соединения гарантирует равномерное распределение нагрузок и предотвращает деформации в процессе эксплуатации.

Существует несколько методов соединения, включая использование анкерных болтов, армирования и бетонирования, которые зависят от типа фундамента и колонны. Каждый из этих методов имеет свои преимущества, и выбор подходящего варианта зависит от условий строительства и проектных требований.

Конструирование фундаментов

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 dp принимают на 50 мм больше глубины заделки ко­лонны dc. Значение dc 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 dc = 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 lап.

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 > Iс/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.

Стыковое соединение колонны с фундаментом стаканного типа

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУБЛИК 19) Ц 1) 028 4 В 138,Е 020 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сгрг,;с)у фиг.1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский инстстроительных конструкций Госстроя С(54) СТЫКОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ КОЛОННЫ С ФУНДАМЕНТОМ СТАКАН НОГО ТИПА(57) Изобретение относится к стыковым соединениям колонн с фундаментами стакан- ного типа и позволяет обеспечить жесткое защемление колонны после ее подъема. Стыковое соединение состоит из стакана 1 подколонника 2 фундамента 3, колонны 4, бетона 5 замоноличивания и швов скольжения в виде прокладок , Бетон замоноличивания в плане расположен дискретно с образованием вертикальных каналов.

Концы швов скольжения размещены от верхнего обреза подколонника и дна стакана на расстоянии, равном О, глубины стакана. 4 ил.Изобретение относится к строительству и касается выполнения стыковых соединений колонн с фундаментами,Цель изобретения — обеспечение жесткого защемления колонны после ее подъема,На фиг.

1 дано стыковое соединение до подъема колонны, поперечный разрез; на фиг. 2 — разрез А — А на фиг. 1; на фиг, 3 — стыковбе соединение после подъема колонны, поперечнь 1 й разрез; на фиг. 4 — разрез Б — Б на фиг.

3.Стыковое соединение включает стакан 1 подколонника 2 фундамента 3, в котором размешена колонна 4, бетона 5 замоноличивания, который в плане размещен дискретно с образованием вертикальных каналов 6, и швы скольжения, образованные прокладками 7 из гидроизолирующих материалов, промазанных, например, смесью солидола и графита. Верхние и нижние концы швов скольжения расположены соответственно от верхнего обреза подколонника и дна стакана на расстоянии, равном 0,1, глубины стакана. Каналы 6 могут быть расположены в средних или угловых зонах стакана, Возможно выполнение одного, двух или нескольких каналов.Стыковое соединение выполняют следующим образом,До монтажа к колонне 4 прикрепляют прокладки 7 и устанавливают колонну 4 в ста кане 1. В стакане размещают опалубку для организации каналов 6 и замоноличивают промежутки между колонной 1 и подколонником 2 бетоном 5. При необходимости выравнивания здания осуществляют подъем колонны 4 посредством домкратов 8, установленных на обрезе подколонника 2 и упирающихся в инвентарную траверсу 9, жестко соединенную с колонной 4. После подъема колонны 4 на требуемую высоту (в пределах 10 — 20 см) по каналам 6 подается дополнительный бетон 10 замоноличивания в освободившуюся под торцом колонны зону и в полости каналов. Зашемление колонны до ее подъема обеспечивается наличием бетона замоноличивания ниже и выше швов скольжения, а после подъема колонны жесткость зашемления обеспечивается дополнительным бетоном 1 О замоноличивания.Обрыв швов скольжения по концам на0,2 глубины стакана, обеспечивая защемление колонны позволяет уменьшить усилие, требуемое для подъема колонны,Формула изобретения20 Стыковое соединение колонны с фундаментом стаканного типа, включающее бетон замоноличивания в зазоре между стенками стакана и колонной и шов скольжения, отделяющий поверхность колонны от бетона замоноличивания, отличающееся тем, что, с целью обеспечения жесткого защемления колонны после ее подъема, верхний и нижний концы шва скольжения расположены соответственно от верхнего обреза подколонника и дна стакана на расстоянии, равном 0,1 глубины стакана, а бетон замоноличивания расположен в плане дискретно отдельными участками с образованием между ними вертикальных каналов, примыкающих к дну стакана.Редактор Г. ВолковаЗаказ 5061/29ВНИИЛИ Государственного3 3035, МосквПроизводственно-полиграфи Составитель Г. ГаврищукТехред И. ВересТираж 667митета СССР по делам изоЖ — 35, Раушская наб.,ское предприятие, г. Ужго Корректо одписн бретени д. 4/5 од, ул.

Заявка

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГОССТРОЯ СССР

КРАСНОБАЕВ ВАЛЕРИЙ ВЛАДИМИРОВИЧ, МАРКУС ЯКОВ ИСААКОВИЧ, КОЗЛОВ ИГОРЬ АВРАМОВИЧ

Монтаж железобетонных колонн — технология, установка, крепление

Монтаж железобетонных колонн в зданиях и сооружениях относится к наиболее ответственным строительным работам. В соответствии с требованиями строительных норм основным документом, на который опираются исполнители работ на месте, является технологическая карта на монтаж колонн с полным описанием порядка выполнения всех операций. В основе технологической карты лежат положения, устанавливающие порядок разработки ППР и ПОС, требования к рабочим технологическим картам по операциям и группам операций, монтажу ЖБИ.

Основные регламентирующие документы:

• СНиП 3.01.01-85*. Организация строительного производства;
• СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции;
• СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования;
• СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство.

Установка железобетонных колонн рассматривается как часть общего процесса монтажа.

Железобетонная колонна как часть строительной конструкции

Монтаж ЖБИ колонн и балок, фундаментов и поясов в большинстве проектов основан на применении типовых готовых элементов промышленного изготовления. В большинстве случаев это продукция, изготовленная по ГОСТ 25628-90 с учетом серии и выпуска чертежей для определенных групп изделий.

Назначение строительной колонны – прием вертикальных нагрузок от верхних частей конструкции и передача их на нижнюю часть с распределением по площади опирания. Конструктивно ЖБ колонна представляет собой бетонный брус с предварительно устроенным внутри стальным объемным армированием, закладными деталями и, в зависимости от типа колонны, с консолями или без них в верхней части.

Нижняя часть колонны может иметь расширение для монтажа с опиранием. В промышленном строительстве при применении метода монтажа колонны в стаканы фундаментов используются изделия равного по всей длине сечения. Этот тип узла позволяет производить монтаж в заранее подготовленные типовые основания, что в итоге ускоряет процесс работ и снижает строительные затраты.

Опирание верхних конструкции происходит за счет размещения лотка, балки, ригеля и прогона на выступающей консоли. Колонна может иметь одну или несколько консолей симметричного или асимметричного расположения. Нагрузка на консоль указывается в маркировке, по которой можно определить длину горизонтальной конструкции.

Колонна изготавливается из тяжелых бетонов М300–М400 класса В15-В20 морозостойкостью не менее 50 полных циклов. Особые требования предъявляются к конструкции внутреннего стального арматурного каркаса, который распределяет нагрузки на сжатие.

Особенности монтажа ЖБ колонн, оснований и балок

По характеру нагружения ЖБ колонна может испытывать воздействие не только вертикального сжатия. Монтаж ЖБ колонн предусматривает необходимость точного позиционирования по вертикали. Отклонение от вертикальной оси может вызвать смещение линий распределения нагрузки и последующее обрушение конструкции.

Колонны могут применяться как нижняя, средняя или верхняя часть конструкции в зависимости от этажности. В большинстве случаев конструкции с колоннами используются в промышленном строительстве, когда необходимо обеспечить устойчивость сооружения с пролетами длиной от 6 м без возведения сплошных несущих стен. Проектировщик может расположить колонны:

• по периметру сооружения как основной несущий элемент с последующим заполнением проемов более легкими деталями для создания ограждающих конструкций, в том числе и для опирания крановых путей;
• внутри сооружения для опирания и поддержки длинных пролетов и принятия нагрузки от верхних уровней, этажей, крановых путей;
• вдоль несущих стен и конструкций без опирания основной части сооружения для создания подкрановых путей опорных мостовых кранов;
• как частично несущие фахверковые элементы для распределения нагрузок по поверхностям и частичного крепления ограждающих конструкций.

При использовании колонн в составе нижнего пояса они могут быть связаны непосредственно с фундаментом сооружения или с расположенным на нем поясом армирования, обвязкой из ЖБ изделий горизонтального расположения.

Основная классификация ЖБ колонн по монтажу и назначению

По ГОСТ 25628-90 выпускается несколько видов ЖБ колонн различного назначения:

• К – для зданий без каких-либо кранов или опирающихся на колонны механизмов;
• КС – для конструкций с провисающим нижним поясом и специфическим опиранием сверху и снизу;
• ККП и КД – каркасы зданий с мостовыми электрическими опорными, подвесными кранами и без грузоподъемных устройств;
• КФ – фахверковые колонны (предназначены для фахверков стеновых ограждений сооружений);
• КК – используются в создании каркасов зданий, в которых предусмотрено опирание крановых путей опорных кранов;
• КДП – актуальны для каркасов сооружений, которые оснащены электрическими опорными мостовыми кранами;
• КР – для каркасов зданий с опиранием путей для ручных кранов.

При подборе типа колонн есть возможность использовать их как элементы несущей части только каркаса или только крановых путей, совмещенные по функциям элементы. Колонны под крановые пути без опирания каркаса обычно ставятся при реконструкции промышленных и складских зданий, в которых изначально не предусматривался монтаж кранов. За счет колонн с опиранием каркаса и крановых путей можно существенно упростить конструкцию сооружения, кроме тех случаев, когда колонны применяются в составе провисающего пояса.

Крепление к железобетонной колонне производится по технологической карте. Конструкция для верхних элементов обязательно разрабатывается с опиранием на консоли и использование связок между закладными элементами или выведенными за пределы контура колонны частей армирующего каркаса. Для погрузочных и монтажных работ в колонне предусмотрены закладные петли.

Монтаж ЖБ колонн на фундаментах

Технология монтажа колонны существенно упрощается за счет применения стаканных фундаментов. Это решение предполагает:

• укладку в основании плиты и стакана – ЖБ детали с полостью в центральной части по размерам торца колонны;
• укладку готового ЖБ изделия в виде плиты со стаканом;
• подготовку крепления в виде заливки бетонного раствора в стакан;
• монтаж колонны в стаканы фундаментов с выравниванием и последующей фиксацией.

Железобетонные фундаменты стаканного типа обеспечивают хорошую устойчивость колонны за счет опирания на плиту и боковой поддержки в основании. Изготовление таких конструкций методом заливки монолита на месте экономически не оправдано. Ассортимент готовых колонн и элементов со стаканами позволяет подобрать вариант с оптимальным соотношением нагрузок, размеров и площади. При промышленном производстве обеспечивается высокая точность с минимальными допусками, что значительно упрощает монтаж конструкции.

Основные этапы процесса монтажа колонн в стаканные фундаменты:

• подготовка котлована и выравнивание деталей основания по двум осям – от точности укладки элемента зависит последующее распределение нагрузки от колонны;
• заливка бетонного раствора и твердение – таким образом готовится место под колонну для плотной установки;
• подъем колонны краном, перевод в вертикальное положение – не допускается подавать ее наклонно с опиранием на один край стакана, так как это приводит к возникновению нагрузки на излом и повреждению деталей;
• опускание колонны в стакан и выравнивание – на этом этапе кран должен удерживать колонну до установки клиньев.

Важная часть процесса – установка временных или постоянных распорных клиньев для точного вертикального позиционирования колонны. Применяются методы:

• фиксация на временные деревянные или металлические клинья;
• фиксация на постоянные ЖБ или металлические клинья.

Временная фиксация предполагает выполнение работы в два этапа – на первом производится заливка раствора до нижнего уровня клиньев. На втором клинья извлекаются после твердения раствора, после чего производится окончательная заливка. Извлекать клинья можно только после набора не менее половины прочности залитого бетона. В некоторых случаях заливка при наборе половинной прочности позволяет получить эффект лучшего сцепления и повышения устойчивости конструкции за счет схватывания двух слоев бетона.

При использовании постоянных клиньев заливка стакана производится сразу же на весь объем после выравнивания колонны по вертикали. Метод менее распространен, но в последнее время его использование приобретает популярность – так можно уменьшить период времени до окончательного твердения бетона и готовности конструкции.

Установка колонны в стакан фундамента не означает, что можно отказаться от нанесения рисок разметки. Позиция основания колонны в горизонтальной плоскости крайне важна для общей прочности сооружения. На этапе закладки стаканного фундамента необходимо провести подбетонную подготовку – залить под плиты раствор бетона М150-М200, можно тощего бетона для предотвращения смещения плиты под нагрузкой. Основание укладывается на затвердевший бетон.

Дополнительные возможности и решения

В современном строительстве монтаж бетонных колонн допускается с применением еще нескольких методов. Выравнивание и нивелирование колонн возможно с использованием каркасных силовых кондукторов. Этот способ позволяет добиться повышения точности и частично отказаться от клиньев, но его применение рассматривается с точки зрения целесообразности.

Кондуктор индивидуальный или групповой представляет собой сборный модульный каркас, который собирается вокруг колонны или группы колонн как опалубка, но со значительной силовой составляющей. До начала твердения бетона в стакане болтами кондуктора колоннам придается строго вертикальное положение, при этом конструкция позволяет добиться корректировки положения колонны в горизонтальной плоскости.

Индивидуальный кондуктор выравнивает и фиксирует одну колонну. Групповой рассчитан на создание своего рода кассеты из нескольких колонн, объединенных общим каркасом. После окончательного твердения бетона в стаканах кондуктор снимается. Метод можно применять и для монтажа колонн с опиранием без стаканов и крепления сваркой.

За счет применения готовых ЖБ колонн и стаканных оснований повышается точность монтажа, сокращается срок выполнения работ, появляется возможность использования унифицированных деталей с заранее рассчитанными по стандартам нагрузками и прочностью.