Глубина стакана фундамента под колонну

Глубина стакана фундамента под колонну зависит от геологических условий, типа грунта и нагрузки, которую будет нести колонна. Правильно рассчитанная глубина обеспечивает устойчивость конструкции и предотвращает оседание или деформацию фундамента.

В общем случае, глубина фундамента должна быть не менее одного метра, чтобы избежать негативного влияния сезонных изменений уровня грунтовых вод и морозного пучения. Тем не менее, для точного определения глубины рекомендуется проводить геодезические исследования и консультации с профессиональными инженерами.

Краткие указания по проектированию отдельных фундаментов под колонны

Фундаменты воспринимают нагрузки от колонн и передают их на грунты основания. Проектируют их обычно столбчатыми под каждую колонну и лишь при слабых или резко неоднородных грунтах применяют ленточные. Выполняют фундаменты в сборном и монолитном железобетоне, при этом монолитные фундаменты, как правило, превосходят сборные по своим технико-экономическим показателям.

Отдельные фундаменты под сборные колонны состоят из ступенчатой плитной части и подколонника со стаканом (рис. 4.1) либо только из плитной части, в которой и располагается стакан. По характеру воспринимаемых усилий они являются внецентренно нагруженными и проектируются прямоугольными с соотношением сторон m = b / l = 0,6. 0,85, располагая длинную сторону в плоскости поперечной рамы.

Глубина заложения подошвы фундамента назначается с учетом инженерно-геологических условий площадки, технологических особенностей здания, глубины промерзания для пучинистых грунтов или только конструктивных соображений. Основные размеры фундамента проверяются расчетом, а его полная высота Hf кроме того, зависит от глубины заложения подошвы, требуемой глубины стакана для надежной заделки колонны и анкеровки ее продольной арматуры. Высоту плитной части Н также определяют по расчету, при этом если Hf значительно превышает Н, то устраивают подколенник высотой hсf = Hf — H. Количество ступеней плитной части принимают в зависимости от ее высоты: при Н ≤ 450 мм — одна ступень; при 450 ≤ Н ≤ 900 мм — две ступени; при Н > 900 мм — три ступени; высота ступеней кратна 150 мм.

Полную высоту фундамента и размеры в плане подошвы, ступеней и подколонника принимают кратно 300 мм.

Минимальная глубина заделки сборных сплошных колонн принимается равной hc при е 0 ≤ 2 hc и 1,4 hc при е 0 > 2 hc; двухветвевых — не менее 0,5 + 0,33 hc (hc — размер большей стороны сечения колонны). Кроме того, длина анкеровки в стакане растянутой продольной арматуры колонны для класса А-III принимается не менее 30 d для бетона класса В15 и не менее 25 d для класса В20 и выше (d — наибольший диаметр продольных рабочих стержней колонны).

Глубина стакана hd должна быть на 50 мм больше требуемой глубины заделки колонны, а толщина дна стакана — не менее 200 мм, тогда минимальная конструктивная высота фундамента под сборную колонну Hf, min = hd + 200 мм. Стенки стакана можно не армировать, если их толщина поверху t ≥ 200 мм и t ≥ 0,75 hd (при hd ≤ hcf) или t ≥ 0,75 hcf (при hd > hcf или при отсутствии подколонника).

Класс бетона для монолитных фундаментов принимают не ниже В12,5, толщину защитного слоя арматуры подошвы — не менее 35 мм при наличии бетонной подготовки под подошвой и не менее 70 мм при ее отсутствии.

Фундаменты армируют по подошве сварными или вязаными сетками. Класс арматуры А-II, А-III, диаметр стержней — не менее 10 мм при размере стороны подошвы до 3 м и не менее 12 мм — свыше 3 м; шаг стержней в сетках принимается от 100 до 200 мм. При длине стороны l > 3 м стержни, параллельные этой стороне, через один могут обрываться на 0,1 l с

Приведенные в п. 4.2 и 4.3 примеры расчета фундаментов являются продолжением расчета поперечной рамы одноэтажного производственного здания, изложенного в гл. 2.

Рис. 4.1. Конструкция монолитного фундамента с подколенником под сборную колонну:

1 — колонна; 2 — обрез фундамента; 3 — подколонник; 4 — плитная часть;

5 — подошва фундамента; 6 — арматура подошвы; 7 — бетонная подготовка

Конструирование и расчет фундамента под колонну ряда А

Данные для проектирования

Глубину заложения подошвы принимаем из условия промерзания грунта равной d = 1,95 м. Обрез фундамента — на отм. -0,15 м. Расчетное сопротивление грунта основания R = 150 кПа, средний удельный вес материала фундамента и грунта на нем γm = 20 кН/м 3 . Бетон фундамента класса В12,5 с расчетными характеристиками при γb 2= 1,1: Rb = 1,1 · 7,5 =8,25 МПа; Rbt = 1,1 · 0,66 = 0,726 МПа. Под фундаментом предусматривается бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона класса В3,5.

На фундамент в уровне его обреза передаются от колонны следующие усилия (гл. 2, табл. 2.6):

комбинация Mmin

при γf = 1: Nn = 645 кН; Мn = -101 кНм; Qn = 27,3 кН; при γf > 1: N = 720,5 кН; М = -128 кНм; Q = 33,4 кН;

комбинация Nmax

при γf = 1: Nn = 691 кН; Мn = -99,1 кНм; Qn = 26,7 кН; при γf > 1: N = 785 кН; М = -126 кНм; Q = 32,75 кН.

Нагрузка от веса части стены ниже отм. 8.00, передающаяся на фундамент через фундаментную балку, приведена в табл. 4.1.

Элементы конструкций	Нагрузка, кН
нормативная	расчетная
при γf = 1	при γf > 1
Фундаментные балки, l = 4,75 м	13,7	13,02	14,32
Стеновые панели ∑h = 3,2 м, γ = 2,5кН/м 2	3,2 · 2,5 · 6 = 48	45,6	50,16
Остекление проемов ∑h = 4,8 м, γ = 0,5кН/м 2	4,8 · 0,5 · 6=14,4	13,7	16,4
Итого	76,1	Gnw = 72,3	Gw = 80,9

Эксцентриситет приложения нагрузки от стены ew = tw /2 + hc /2 = 300 / 2 + 600 /2 = 450 мм = 0,45м, тогда изгибающие моменты от веса стены относительно оси фундамента:

при γf = 1: Mnw = Gnw · ew = -72,3 · 0,45 = -32,54 кНм;

при γf > 1: Мw = -80,9 · 0,54 = -36,4 кНм.

Расчетная схема усилий для фундамента показана на рис. 4.2.

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.

Фундамент стаканного типа под колонны: характеристики по ГОСТ, монтаж по шагам, цена стаканов

Многие из нас хорошо знакомы с различными видами фундаментов и их важностью для строительства, а Возможностями для самостоятельного монтажа и высокой ценой такой работы. Однако мало кто может точно сказать, что такое фундамент стаканного типа.

О его предназначении, особенностях технологии возведения, типовых схемах установки, распространенных размерах данных изделий и пойдет разговор в предлагаемом читателю материале.

Область использования
Когда нельзя выбрать такой фундамент?
Пошаговый монтаж
Стоимость стаканов

В частном секторе такие фундаменты устраивать нецелесообразно. Причины (даже если решены проблемы со свободным местом, арендой грузоподъемной техники и деньгами) – значительные размеры стаканных ЖБИ, специфика применения образцов (по сути они «узкопрофильные») и сложность расчетов нагрузок. Какие бы инструкции и руководства по их самостоятельному изготовлению читателю ни попадались, лучше этим не заниматься, а купить под жби колонны заводские варианты. Специалисты акцентируют на этом внимание особо, так как основная функция подобных изделий – «разгрузка» конструкции.

Она не такая уж большая:

1. Фундамент для возведения массивных колонн (бетонных или металлических).

2. Основания для стоек (опор) перекрытий цокольных (подвальных) помещений, в которых располагаются агрегатные. На ТЭЦ, АЭС и других масштабных предприятиях.

3. Некоторые типы стаканных ЖБИ активно используются в строительстве объектов общественного назначения. Например, при организации временных подземных парковок, гаражей, торговых центров и тому подобное. Для жилых строений такой тип фундамента малопригоден из-за низких теплотехнических характеристик. Потребуется качественное утепление стаканов и колонн, что сильно отражается на конечной цене работ, не говоря уже о затратах на приобретение, их перевозку и аренду спец/техники, что уже отмечено выше.

4. Строительство мостов, эстакад, некоторых портовых объектов.

Ограничения

Они связаны в основном с характеристиками почвы в месте установки стаканов, причем независимо от их вида. При риске (даже теоретическом) проседания грунта такой фундамент монтировать запрещено.

1. Типы и размеры стаканных изделий.

ТУ на эти блоки указаны в ГОСТ № 24476 от 1980 года. Подробно со всеми линейными параметрами можно ознакомиться в таблице №1 документа. Габариты ЖБИ и определяют специфику их использования (единица измерения – мм).

и 2Ф – цельные фундаменты под колонны с сечениями 300х300 и 400х400 соответственно.
1ФС и 2ФС – башмаки для фундаментов составных (блочных). Все остальное – аналогично.

В производстве монолитных стаканных оснований используются бетоны не ниже М200, арматура из стали горячекатаной классов А-III или Ат-III С (по ГОСТ № 10884 от 1994 года). Водонепроницаемость – B2; вес образцов – от 2100 до 5800 кг.

2. Предельные размеры фундаментов.

Обозначения линейных параметров показаны на схеме.

L – 1200-2100;
h – 750-1050;
a1 – 450; 550;
a2 – 175; 225;
a3 – 260; 410; 560;
a4 – 220; 240; 370; 390; 520; 540; 620; 690;
a5 – 80 и 100.

Особенность всех ЖБИ для фундамента с подколонниками стаканного типа в том, что они изначально имеют специальное отверстие для установки подходящей по габаритам опоры. Это упрощает технологию монтажа последней.

Все обозначения наносятся на боковой грани ЖБИ. Размеры стаканов указываются в дм (высота округляется). Например, 1Ф18.8-1.

Расшифровка позиций (слева направо):

1-я – тип стакана.
2-я – (18). Размеры подошвы фундамента под колонну – 1800х1800.
3-я – (8) высота стакана. В данном случае – 750.
4-я – несущая способность (для этого изделия – первая).

Особенности монтажа основания

Кто знаком с инструкцией по возведению блочной ленты или фундамента на столбах, ничего нового для себя не найдет. Технологии в своей основе идентичны.

1. Подготовка сегмента территории.

Как и при любом строительстве, производится разметка участка. Но особое внимание – качеству выравнивания мест под стаканы. Контроль осуществляется не на «глазок», а с помощью нивелира. Такая тщательность обусловлена тем, что колонны, независимо от их материала и назначения, всегда размещаются строго вертикально. Так как все типы стаканов отличаются точными размерами, в том числе и отверстий под опоры, то выровнять последние изменением их положения после установки не получится.

2. Обустройство лунок.

Выкапывание на определенную глубину ям.
Утрамбовывание дна.

Грунт дополнительно уплотняется методом подсыпки (например, щебня). Причем используется только его самая прочная разновидность – гранитный.

3. Установка ЖБИ по месту.

Перемещение, опускание стакана под колонну осуществляется краном. После фиксации фундаментной опоры контролируется ее горизонтальность. При необходимости выравнивание делается тем же щебнем. И только после того, как оно закончено, снимаются стропы. Если колонна не устанавливается сразу же, отверстие под нее накрывается во избежание загрязнения полости стакана.

4. Удаление проушин.

Это делается только после постановки колонны и ее надежной фиксации. Монтажные серьги срезаются (как правило, «болгаркой»). Вбивать их в бетон, загибать на сторону запрещается.

Ориентировочные данные по Москве и региону.

Тип стакана	Размеры, мм		Вес, т	Розничная цена ЖБИ, руб/ед
Тип стакана	L	h	Вес, т	Розничная цена ЖБИ, руб/ед
1Ф	1 200	750	1,9	10 180
	1 500	750	2,5	13 560
	1 500	900	3,2	18 190
	1 800		4,3	23 070
	2 100		5,3	29 980
2Ф	1 200		2,1	11 296
	1 500		3	16 380
	1 800		4	22 680
	1 800	1 050	4,5	23 510
	2 100	900	5,3	28 870
	2 100	1 050	5,8	31 680

Все указанные типы и размеры – по ГОСТ. В продаже можно встретить и другие ЖБИ. Например, ФЖ. Стандарт допускает разработку производителями собственных ТУ на продукцию. Но прежде чем купить стаканы, отличающиеся от оговоренных ГОСТ, следует ознакомиться с сертификатом.

Заниженная цена – явный признак недостаточного качества. Это вызвано, как правило, использованием более дешевых бетонов или арматуры, а также неоправданной экономией на материалах.

Какова оптимальная глубина стакана фундамента под колонну