Какие факторы влияют на размер подколонника фундамента

Размер подколонника фундамента зависит от нескольких факторов, включая нагрузку, которую он должен поддерживать, тип грунта и характеристики строения. Чем больше нагрузка и менее прочный грунт, тем более массивным должен быть подколонник, чтобы обеспечить необходимую устойчивость.

Кроме того, важную роль играет проект ограничений на высоту и ширину здания, а также климатические условия, которые могут повлиять на осадку фундамента. Правильный расчет размеров подколонника обеспечивает долговечность и безопасность всей строительной конструкции.

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.

Строительство гражданских и промышленных зданий

По способу устройства фундаменты бывают сборные и монолитные. Под колонны каркаса предусматривают отдельные фундаменты с подколонниками стаканного типа (рис.13.4), а стены опирают на фундаментные балки (рис.13.5). В зависимости от величины нагрузки на колонны, ее сечения и глубины закладки фундаментов применяют несколько типоразмеров фундаментов: высота фундаментных блоков 1,5 и от 1,8 до 4,2 м с градацией через 0,6 м; размеры подошвы блоков в плане от 1,5х1,5 м и более с модулем 0,3 м; размеры подколонника в плане от 0,9х0,9 до 1,2х7,2 м с модулем 0,3 м. Глубина стакана принята 0,8; 0,9; 0,95 и 1,25 м, а высота ступеней — 0,3 и 0,45 м. Сборные фундаменты могут состоять из одного блока (подколонника со стаканом) или быть составными из подколонника и опорной фундаментной плиты. Устройство сборных фундаментов по расходу бетона, стоимости и трудозатратам экономичнее монолитных. В целях уменьшения массы и снижения расхода стали применяют сборные ребристые или пустотелые фундаменты (рис.13.4).

Рис.13.4 – Типы фундаментов промышленных зданий: а — монолитный; б — сборный составной; в — свайный; г — сборный ребристый; д — сборный пустотелый; е — с подколонником пенькового типа; 1 — ростверк; 2 — свая

Фундаменты с подколонниками пенькового типа устраивают под железобетонные колонны большого сечения или под стальные колонны (рис.13.4,е). Пенек, являющийся элементом колонны, устраивают во время работ нулевого цикла. Пенек с фундаментом и колонну с пеньком соединяют сваркой выпусков арматуры и бетоном, которые нагнетаемы в швы.

Свайные фундаменты делают в случае залегания у поверхности земли слабых грунтов и наличия грунтовых вод (рис.13.4,в). Головные части свай связывают монолитным или сборным железобетонным ростверком, который одновременно является и подколонником. Для сокращения типоразмеров колонн верх фундаментов независимо от глубины заложения подошвы рекомендуется располагать на отметке 0,15 м, т.е. на 15 см ниже от отметки чистого пола цеха. Их устанавливают на подливку из цементного раствора толщиной 20 мм. Навесные панели стен допускается опирать на слой набетонки, передавая их массу непосредственно на подколонники.

По фундаментным балкам укладывают 1-2 слоя гидроизоляционного материала, а чтобы предотвратить деформацию балок вследствие возможного вздымания грунтов, снизу и по бокам предусматривают подсыпку из шлака, крупнозернистого песка или кирпичного щебня. Несущие стены в зданиях бескаркасных или с неполным каркасом опирают на ленточные фундаменты, которые рекомендуется делать из сборных элементов.

Принципы их устройства аналогичные гражданским зданиям. Это дает возможность вести монтаж колонн при засыпанных котлованах после устройства подготовки под полы и прокладывание подземных коммуникаций, т.е. после работ нулевого цикла. Колоны с фундаментами соединяют разными способами. Наиболее распространено жесткое крепление с помощью бетона.

Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки, укладываемые между подколонниками фундаментов на специальные железобетонные столбики или на консоли колонн. Фундаментные балки защищают пол от продувания в случае просадки отмостки. Железобетонные фундаментные балки (рис.13.5,а) при шаге колонн 6 м в зависимости от размеров подколонников и способов опирания имеют длину от 5,95 до 4,3 м, сечение – тавровое и трапециевидное. Высоту балок под самонесущие стены из кирпича, мелких блоков и панелей берут 450 мм, а под навесные панели – 300 мм. Если шаг колонн 12 м, применяют в основном балки трапециевидного сечения высотой 400 и 600 мм и длиной 11,95-10,2 м. Балки монтируют так, чтобы их верх был на 30 мм ниже уровня пола.

Рис.13.5 – Детали фундаментов крайнего ряда колонн: а – типы фундаментных балок; б, в – детали; 1 – песок; 2 – щебеночная подготовка; 3 – асфальтовое или бетонное покрытие (отмостка); 4 – гидроизоляция; 5 – колонна; 6 – шлак или крупнозернистый песок; 7 – железобетонные столбики; 8 – фундаментная балка

• Стены. Типы стен и требования к ним
• Несущие конструкции покрытия
• Типы покрытий. Покрытия из крупноразмерных элементов
• Фонари. Принципы проектирования, конструктивное решение
• Внутрицеховые конструкции и лестницы
• Покрытие по прогонам
• Противопожарные преграды

Высота фундамента из условия жесткой заделки колонны

Исходя из условий заделки колонны в фундаменте, определяется минимальная высота фундамента:

где hcf – глубина стакана в мм; 200 мм – минимальная толщина дна стакана фундамента по конструктивным требованиям.

Глубина стакана hcf определяется из условий:

а) жесткой заделки колонны в стакане фундамента;

б) анкеровки продольной рабочей растянутой арматуры колонны.

Величина заделки колонны в стакане фундамента hз зависит от вида напряженного состояния, вида и размеров поперечного сечения колонны.

Для колонн прямоугольного поперечного сечения величина заделки принимается:

где hc – высота поперечного сечения колонны в уровне обреза фундамента.

В случае, когда колонна двухветвевая, величина заделки принимается равной:

– при hc ³ 1,2 м – hз = 0,5 + 0,33hc; (11)

Глубину заделки растянутой ветви двухветвевой колонны необходимо проверить по плоскостям контакта бетона замоноличивания:

а) с бетоном стенок стакана по формуле

б) с бетоном ветви колонны по формуле

где и – величины сцепления по плоскостям контакта бетона замоноличивания, принимаются по табл. 4 настоящих методических указаний, заимствованной из [15]; bc и hc – размеры ветви колонны; Nt – растягивающее усилие в ветви колонны.

Глубина заделки колонны в стакан фундамента из условия анкеровки продольной рабочей арматуры колонны принимается по табл. 5 настоящих методических указаний в зависимости от класса бетона и арматуры и диаметра арматуры.

Величина заделки рабочей арматуры колонны в фундаменте

Глубина стакана в зависимости от величины заделки колонны определяется по формуле

При проектировании принимается большая из двух вычисленных значений высот фундамента – по условиям сезонного промерзания грунтов или жесткой заделки колонны в стакане фундамента.

После определения высоты фундамента принимаются размеры подколонника.

Поперечные размеры подколонника зависят от размеров поперечного сечения колонны и толщины стенок стакана:

где – толщина стенки стакана, расположенной параллельно плоскости действия изгибающего момента; bw – толщина стенки стакана, расположенной перпендикулярно плоскости действия изгибающего момента.

Если толщина стенок стакана более 200 мм и более 0,75hcf или более 0,75hз (при hcf > hз), стенки стакана армируются по конструктивным требованиям.

При невыполнении этих условий стенки стакана армируются расчетной продольной и поперечной арматурой. В этом случае толщина стенок стакана должна быть не менее 150 мм и не менее величин, указанных в табл. 6.