Отдельно стоящие фундаменты под колонны обычно представляют собой прямоугольные или квадратные плиты, которые располагаются ниже уровня промерзания грунта. Эти фундаменты обеспечивают равномерное распределение нагрузки от колонн на грунт и предотвращают возможные деформации конструкции.
В зависимости от специфики строительства и характеристик грунта, такие фундаменты могут быть выполнены как мелкозаглубленные, так и глубоко заглубленные. Они часто армируются стальной арматурой для повышения прочности и устойчивости к различным нагрузкам и воздействиям.
Какую конструкцию имеют отдельно стоящие фундаменты под колонны?
Отдельно стоящие фундаменты (см.рис.Ф.9.12,л,м) устраивают под колонны из монолитного железобетона, включая плитную часть ступенчатой формы и подколонник. Монолитные фундаменты выполняются как одно целое с колоннами. При этом арматура колонн соединяется с арматурой фундамента (рис.Ф.9.19). Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана, а металлических колонн при помощи анкерных болтов.
 |
| Рис.Ф.9.19. Соединение колонн с фундаментом: а — монолитное; б — со стальной колонной; 1 — арматура; 2 — анкерные болты |
Высота ступеней принимается кратной 150 мм. Первая ступень должна быть не менее 300 мм. Ширина ступеней определяется из условия продавливания.
В песчаных грунтах под монолитными фундаментами обязательно устраивается монолитная подготовка толщиной 150 мм из бетона марки не ниже М.50. В глинистых грунтах подготовку можно не устраивать, но необходимо увеличить защитный слой бетона до 80 мм.
Отдельные фундаменты могут быть сборными, состоящими из одного или нескольких элементов (см.рис.9.12,м).
Фундамент под металлическую колонну
Фундаменты под металлические колонны перераспределяют на грунт все нагрузки от вышележащих конструкций и обеспечивают общую устойчивость сооружения. Без такого фундамента металлическая колонна, являющаяся основной несущей вертикальной конструкцией, не сможет выполнять свои функции.
Основными функциями таких фундаментов являются:
- передача нагрузок от колонны и вышележащих конструкций здания на грунтовое основание;
- обеспечение необходимой устойчивости металлических колонн и здания в целом;
- защита подземной части колонн от коррозии и температурных воздействий.
Кроме того, фундамент защищает металл основания от прямого контакта с грунтом, а значит от возможной подземной коррозии, что существенно увеличивает срок службы всей конструкции.
Таким образом, наличие фундамента является обязательным условием для возведения любого здания или сооружения с использованием металлического каркаса. Правильный выбор и расчет фундамента напрямую влияют на безопасность и долговечность всего объекта.
Типы фундаментов под металлические колонны
В основном при возведении зданий применяют монолитный фундамент под металлические колонны. Каркасом для монолита служит армированная конструкция, по верху которой в соответствии с размерами подошвы стальной колонны и в заданном порядке устанавливают анкерные болты. Но также имеет свое применение и сборный – набирается такой фундамент из железобетонных блоков, скрепляемых между собой раствором.
Существует несколько основных видов фундамента, применяемых в современном строительстве под колонны из металла:
- Столбчатый фундамент под металлическую колонну представляет собой отдельно стоящие опоры в виде бетонных столбов или плиты с бетонными стаканами, в которые заделываются металлические колонны.
- Ленточный фундамент выполняется в виде сплошной ленты, проходящей под рядом колонн. Этот тип обеспечивает большую жесткость всей конструкции.
- Свайный фундамент применяется при слабых грунтах и использует забивные или буронабивные сваи, соединенные в единую систему ростверком.
- Стаканный фундамент под металлическую колонну – монолитная плита из бетона с формованными стаканами для заделки опорных частей металлических колонн.
Каждая разновидность фундаментной основы имеет свои особенности и области применения. Выбор конкретного типа зависит от нагрузок, грунтовых условий строительной площадки и конструктивных решений здания.
При возведении высотных сооружений с большим количеством колонн часто используют комбинированные решения, включающие фундамент стаканного типа под металлическую колонну, а также столбчатый и свайный виды конструкций. Разные типы фундаментов применяют в различных частях объекта.
Особенности ленточного фундамента
Фундамент представляет собой сплошную ленту из монолитного железобетона, укладываемую вдоль всего ряда колонн или стен здания. Конструктивно он состоит из фундаментной плиты толщиной 400-600 мм, армированной сетками или отдельными стержнями. В фундаментной плите оставляются проемы для заделки опор колонн каркаса или стеновых панелей. Высота ленточного фундамента обычно составляет 0,5-1 м.
Преимущества и недостатки использования ленточного фундамента
Рассмотрим основных критерии выбора подобного фундамента. А именно.
- высокая несущая способность;
- распределение нагрузки на грунт по большой площади;
- дополнительная жесткость всего каркаса здания.
- большой расход материалов на кубометр здания;
- трудоемкость устройства опалубки;
- подверженность неравномерным осадкам при плохой подготовке основания.
Свайно-столбчатый фундамент и его особенности
Свайно-столбчатый фундамент состоит из забивных или буровых свай, объединенных сверху столбчатым ростверком. Сваи передают нагрузки на грунты, расположенные ниже зоны сжимаемости.
Ростверк распределяет нагрузки между сваями. Особенность такого типа фундаментов – возможность воспринимать большие нагрузки при сложных грунтовых условиях за счет глубокого заглубления свай.
Когда целесообразно применять этот тип фундамента
Свайно-столбчатые фундаменты наиболее эффективны в следующих случаях:
- наличие слабых, водонасыщенных грунтов в верхнем слое;
- необходимость воспринимать высокие нагрузки на фундамент;
- строительство на подрабатываемых или намывных территориях;
- резко пересеченный рельеф строительной площадки.
Такой тип фундамента обеспечивает надежность и устойчивость зданий даже в самых неблагоприятных грунтовых условиях.
Отличия плитного фундамента
Плитный фундамент представляет собой сплошную монолитную железобетонную плиту, которая по всей площади облегает здание. Толщина плиты — 400-1000 мм. Армируется она сетками или отдельными стержнями по расчету. Особенность этого типа фундамента в том, что он опирается всей нижней поверхностью на грунт и передает на него нагрузки от сооружения равномерно по всей площади.
Критерии выбора для применения плитного фундамента
Плитные фундаменты целесообразно применять в следующих случаях:
- при наличии скальных и полускальных грунтов;
- если под зданием предполагается оборудовать подвал;
- когда здание имеет большую площадь застройки и равномерно распределенные нагрузки.
Данный вид фундаментного основания имеет высокую несущую способность и выдерживает большие нагрузки при значительных размерах сооружений.
В чем особенности стаканных фундаментов
Стаканный фундамент имеет конструкцию монолитной плиты из бетона с формованными стаканами для заделки опорных частей металлических колонн.
Глубина заделки колонны в стакан составляет 400-600 мм. Стаканы армируются каркасами или армсетками. Для надежной фиксации колонн из стали в них устанавливаются анкерные болты, расположенные в строго определенном проектом порядке.
Стаканные фундаменты наиболее часто используются в каркасном строительстве под отдельно стоящие колонны при средних нагрузках (5-7 МПа). Они не требуют большого расхода материалов, просто изготавливаются и удобны при монтаже готового каркаса здания. Преимуществами стаканных фундаментов являются технологичность, экономичность, универсальность конструктивных решений. К недостаткам можно отнести ограничения по несущей способности и необходимость выравнивания опор по высоте при монтаже.
Процесс выбора и установки фундамента под колонну из стали
Закладка и возведение фундамента являются одними из наиболее важных этапов возведения любого здания с металлическим каркасом. Правильный выбор типа фундамента и технологии его устройства определяют надежность и долговечность всей конструкции сооружения.
Процесс выбора и устройства фундамента включает следующие основные этапы:
- Инженерно-геологические изыскания грунтов основания.
- Выбор типа и конструкции фундамента по результатам расчета нагрузок.
- Расчет и конструирование фундамента с учетом нагрузок и свойств грунтов.
- Подготовка котлована, устройство и армирование фундамента под металлическую колонну.
- Гидроизоляция фундамента.
- Установка анкерных болтов и заделка опор металлических колонн.
От правильного соблюдения технологии на каждом этапе зависят прочность и устойчивость всего сооружения в целом.
Расчет нагрузок и выбор типа фундамента
Расчет нагрузок на фундамент под металлическую колонну производится исходя из веса самой колонны, веса вышележащих конструкций (балок, ферм, перекрытий и т.д.), временных нагрузок от людей, оборудования, а также учитываются ветровые и сейсмические воздействия для данной местности. В результате расчета определяется итоговая расчетная нагрузка на фундамент в кН/м2, которая передается на него колонной.
Выбор оптимального типа фундамента в соответствии с нагрузками
На основании полученной расчетной нагрузки подбирается тип фундамента, который способен ее выдержать с запасом прочности. Выбор также зависит от конструктивных особенностей сооружения, грунтовых условий площадки и технико-экономической целесообразности.
Например, при небольших нагрузках может подойти столбчатый фундамент, при больших — свайный или плитный, где-то будет необходима серия фундаментов под металлические колонны разного типа и т.д.
Установка и закрепление металлической колонны на фундаменте
Монтаж и фиксация колонны на фундаменте. Колонну устанавливают в проектное положение при помощи крана с монтажными ломиками для точного позиционирования. После выверки вертикальности оси колонна закрепляется на анкерных болтах с помощью гаек с подкладками. Стыки колонн укрупнительной сборки свариваются.
Проверка стабильности и правильности установки. После монтажа и нивелирования по отметкам контролируют: вертикальность колонны, положение плоскостей опорных плит колонны и фундамента, расположение анкерных болтов в допуске по осям и отметкам. Несоответствие параметров недопустимо и колонна должна быть демонтирована. Проведение приемочного контроля и корректировок на всех этапах фундаментных и монтажных работ является обязательным.
