Столбчатый фундамент для металлоконструкции

Установка фундамента под металлические колонны

Фундамент для любой постройки является очень важной частью, которой необходимо дополнительное внимание. Изучение процесса и нюансов изготовления нужно не только профессиональным работникам, но и самим заказчикам, вникать в процесс и может быть делать индивидуальные поправки можно и нужно, чтобы получить ожидаемый результат.

Особенности возведения

Фундамент под колонны может заливаться абсолютно любой, но металл требует дополнительных расчетов. Нужно сначала сообщить для зарисовки плана, какая постройка планируется на выходе, одноэтажная или многоэтажная, а также бескаркасная, для общественных мест или каркасная, используется в промышленном и стратегическом строительстве.

Колонна представляет собой высокий столб, принимающий на себя нагрузку как на уровне фундамента, так и между этажами, может устанавливаться и в качестве декоративного дополнения. Соответственно, они существуют готовые, со стандартными размерами, но чаще всего изготавливаются на заказ, так как даже в самой обычной местности под землёй может обнаружиться не только сырой грунт, но и какие-нибудь индивидуальные особенности, например, нередки случаи, когда строители, выкапывая необходимый объём земли находили какие-то плиты и другие неожиданные атрибуты.

В некоторых местах вообще сложно установить колонну, особенно если предстоит вбивать её в землю, а ей что-то мешает. Если рассматривать именно металлическую конструкцию, то она изготавливается из закаленной стали, только вот при высоком риске образования коррозии лучше доплатить за обработку против коррозии.

Стальные листы обрабатывает сварщик, который будет заниматься заказом индивидуально, если строительство планируется крупное, соответственно заниматься этим должны не менее крупные организации, поэтому лучше потратить небольшую сумму на доставку, чем большую в будущем на исправление ошибок.

Виды и состав фундамента

Фундамент подбирается согласно механико- динамическим свойствам почвы. Существует четыре основных группы:

• ленточный (очень прочный, достаточно прост в монтаже, чаще всего используют для крупных построек, залив выполняется одним разом);
• сплошной (устанавливается в виде большой монолитной непрерывной схемы, прочный, но редко заливается в сочетании с колоннами);
• свайный (для основания используются сваи — они могут быть деревянные, железобетонные и прочие, большой выбор изделий, но редко устанавливают к колоннам, да и крепления будут слабые, чтобы выдержать взаимодействия);
• столбчатый (идеальный вариант для колонн, представляет собой столбы, конечно, не такие длинные, как колонны, но достаточно устойчивые, особенно при доступной цене).

Под колонну используют исключительно материалы особой прочности, чтобы придать постройке максимальной устойчивости. Так как обычно колонны взаимодействуют с основанием фундамента в виде непрерывных соединений, то нарушение устойчивости одной из колонн послужит поводом обрушения всего здания. Именно поэтому не рекомендуют брать в основу сваи, они хоть и ценятся как прочный и долговечный материал, но колонны к ним будет сложно вмонтировать.

Если рассматривать колонны из металлов, то в большинстве случаев будет уместно использовать только столбчатый фундамент, если нет каких-то специфических показаний у грунта. Есть два варианта: монолитный и сборный фундамент,

• первый из них является уже готовым, все столбы устанавливаются в виде непрерывной схемы и к ним болтами присоединяются колонны,
• если выбирать сборный тип, то сначала изготавливаются все составляющие, затем они поочередно монтируются также, создавая схему, только сверху бетонируют, чтобы не было расщелин.

Второй вариант является более устойчивым, чаще используется при постройке многоэтажек. Столбчатый фундамент имеет небольшой процент усадки, который должны учитывать проектировщики, соответственно колонны тоже немного опустятся.

Выбор основания конструкции

Необходимо сначала сообщить для зарисовки плана, какая постройка планируется на выходе, одноэтажная или многоэтажная, а также бескаркасная, для общественных мест или каркасная, которая используется в промышленном и стратегическом строительстве. Именно металлические колонны редко используют для декорирования, они не будут столь эстетично смотреться, и лепнина на них плохо держится, чаще всего металл используют в качестве каркаса, он довольно прочный, а в сравнении с остальными материалами, вроде дерева и бетона, гораздо легче.

Здания для общественного времяпровождения, вроде ТЦ почти в обязательном порядке должны использовать железные колонны при постройке, покрывая антикоррозионными средствами, что касается фундамента, то в этом случае возможно использовать ленточный вид, он выдерживает большое давление с внешней стороны, но тут нужно хорошо осмотреть грунт, торфяной или просадочный свидетельствуют о том, что ленточный фундамент сюда не подойдёт. Также процесс заливки будет очень долгий и придётся нанимать много рабочей силы. Дело в том, что заливать его нужно разом, без дополнительных замесов, а если планируется крупное строительство, то это вряд ли получится даже у нескольких бригад человек по 5, тут понадобится дополнительная рабочая сила и спецтехника.

Для установления колонн на ленточном фундаменте необходимо сразу рассчитывать не только анкерные устройства, но и канализационную систему, трубопроводы, а также основания проводки, то есть об электричестве и схеме его прохождения нужно задуматься заранее. Это не та часть строительства, которая требует каких- то дополнительных и уникальных расчетов, но все же нужно учитывать и мелочи.

Стоимость фундамента

Цены варьируются в зависимости от разных показателей, вроде глубины котлована и объёма работ вообщем, но сам фундамент чаще всего имеет фиксированную стоимость.

• Ленточный обойдётся довольно дорого, цифра достигнет 20% от стоимости всей конструкции,
• столбчатый находится в диапазоне цен от 3.500 до 4.000 рублей, цена довольно приемлемая, но есть минус — если место планируется как общественное, оно должно иметь парковку (по новым нормам), поэтому придётся выкупать для этого кусок земли, так как столбчатый фундамент не предусматривает наличия подвальных и цокольных помещений.

Есть такой интересный строительный ход: колонны опускаются в фундамент, соответственно под землю, сверху оставляют около 3-х метров и сами помещения начинают строить на колоннах, а расстояние от земли до конца опор является парковочным местом.

Источник

Как сооружают столбчатые фундаменты под колонны?

Столбчатый фундамент обустраивают при строительстве каркасных и малоэтажных зданий без подвалов.

Также его сооружают, если предполагается большая глубина залегания фундамента – 4–5 м. При этом ленточное основание нерентабельно из-за большого расхода строительных материалов.

О том, как возводится столбчатый фундамент под колонны, поговорим в статье.

Разновидности

Состоит столбчатый фундамент из плитной части из 1–5 ступеней и подколонника, полнотелого или полого – стакана. Вид его зависит от типа и материала колонны.

Колонна – деталь несущей конструкции. Она воспринимает нагрузку между этажами и на уровне фундамента. Может служить декоративной деталью. Колонны выпускают стандартных размеров и изготавливают на заказ.

Различают 2 вида:

Металлическая – состоит из оголовка, к которому крепят ригели и балки, стержня и базы – части, соприкасающейся с фундаментом.

Бывают сплошные и сквозные колонны – решетчатые, перфорированные. Последние меньше весят и проще в монтаже. Изготавливают конструкции из балок и прокатного профиля.

Железобетонная – производится из армированного бетона марки М300, М400, М600. Конструкция типовая. При малом сечении она выдерживает высокую несущую нагрузку и в отличие от металлической не боится воды. Форма круглая, квадратная и прямоугольная. Круглая чаще встречается у декоративных элементов.

Колонна непрерывно взаимодействует с основанием, нарушение положения хотя бы одной опоры приводит к обрушению дома. Поэтому под колонны не рекомендуется использовать сваи.

1. Монолитный – готовое сооружение, в которых столбы установлены по определенной схеме. Колонны закрепляют на фундамент болтами.
2. Сборный – каждое основание производится отдельно, на строительной площадке или на заводе, и отдельно устанавливается. Сверху опоры бетонируют, чтобы избежать появления расщелин.

Материал для столбчатого фундамента выбирают исходя из нагрузки и материала колонны:

1. Бетонные основания – а точнее, железобетонные. Выполняются из тяжелого бетона и упрочняются специальной арматурой. Под металлические колонны ставят только монолитный бетонный, под кирпичные допускается сборный вариант.
2. Кирпичные – выдерживают меньшую нагрузку и используются для малоэтажных зданий.
3. Деревянные – подходят только для деревянных или каркасных зданий.
4. В частном строительстве встречаются опоры из бетонных или асбестовых труб.

Подготовка к возведению

Подготовка включает:

• планировку – опоры монтируют по углам, на участках примыкания и пересечения стен, на протяжении несущей стены через 3–6 м и под каждой колонной;
• разметку и выемку земли на необходимую глубину;
• если глубина залегания велика, то на дно ям укладывают песчаную или бетонную подложку;
• сооружение опалубки.

Глубина залегания и высота бетонной подложки определяется весом здания и рыхлостью почвы.

Инструменты и материалы

Для строительства нужны:

• доска или фанера для опалубки;
• песок, битый кирпич, гравий для подушки;
• бетон марки М300, М400, М600;
• рубероид или другой пленочный материал для гидроизоляции;
• анкерный крепеж для металлических колонн.

Для работы понадобятся следующие инструменты и приспособления:

• капроновый шнур и деревянные колья для разметки;
• совковая и штыковая лопаты;
• отвес, строительный уровень, рулетка;
• ручная трамбовка.

Если бетон изготавливают самостоятельно, то нужна бетономешалка или емкость для размешивания раствора.

Как рассчитать?

Исходными данными для расчета служит нагрузка, которую оказывает колонна, и результаты инженерно-геологических исследований.

К первым относятся:

1. Вертикальная нагрузка – вес колонны и величина нагрузка, передаваемая на нее стенами и кровлей.
2. Изгибающий момент.
3. Поперечная – приходящаяся на опору от базы колонны.
4. Нагрузка при действии крутящих моментов в 2 плоскостях.
5. Полная ветровая и снеговая – рассчитывается по погодным данным региона.

К инженерно-геологическим данным относятся:

• свойства грунта;
• уровень грунтовых вод;
• глубина промерзания грунта.

По полученным данным рассчитывают величину опорных столбов для колонн.

Пример расчета под монолитную колонну

Вычисляют глубину залегания и сечение основания. В простых случаях параметр определяет максимальная глубина промерзания.

Для более точных вычислений используют формулу: df=kh*dfn, где:

• kh – коэффициент, принимаемый для фундамента отапливаемого дома;
• dfn – глубина промерзания.

Размеры основания рассчитывают по формуле: А=N/(R0-ȳd), где:

• N – вертикальная нагрузка, ее получают при расчетах каркаса здания;
• R0 – сопротивление грунта — величина представлена в справочнике СНиП 2.02.01-83;
• ȳ – средний удельный вес фундамента;
• d – глубина.

Для зданий выше 3 этажей расчет производят более сложные, с учетом краевой нагрузки.

Пример расчета под металлическую колонну

Материал не влияет на методику вычислений. Учитывать нужно глубину заглубления самой колонны. Поэтому используется та же самая методика расчета.

Для удобства исчислений непрофессионалам лучше воспользоваться онлайн-калькуляторами в Интернете.

В них указаны все требуемые параметры для вычислений. Расчет производится автоматически.

Этапы строительства под монолитную колонну

При возведении частного коттеджа или дачи строительстве сооружают монолитный фундамент. Чтобы сэкономить материалы, опорные столбы выполняются в виде ступеней. Высота и число ступеней зависит от нагрузки.

Для основания выкапывают яму необходимого размера и укладывают на дно слой песка и щебня толщиной в 20 см. Если глубина фундамента большая, устраивают бетонную подушку. Затем возводят опалубку из фанеры или дерева.

Если размеры основания значительные, используют стальную опалубку. Асбестоцементные или бетонные трубы могут применяться как несъемная опалубка.

Армирование опор

Армирование выполняется по мере возведения фундамента. Используют для этого прутки диаметром в 12–16 мм, связанные или сваренные в готовые каркасы.

1. После утрамбовки песчаной-гравийной подушки, заливают не менее 10 см бетона и опускают в яму подготовленную конструкцию.
2. Сечение каркаса лишь чуть меньше сечения скважины. Каркас входит плотно.
3. Середину столба не армируют, так как нагрузка здесь минимальна.
4. Выпуски арматуры загибают горизонтально – по 30–40 см. Если подколонник делают кирпичный, хотя бы один арматурный прут нужно заанкерить в кирпичной кладке.

Величина подколонника может совпадать с сечением столба. Если требуется именно стакан, сооружают опалубку сложной формы.

Изготовление каркаса можно посмотреть в этом видео:

Монтаж башмака

Чтобы равномерно распределить нагрузку от здания, рекомендуют делать башмак – расширение нижней части скважины:

1. Изготавливают опалубку, диаметр которой в 1,5 раза больше, чем сечение будущих столбов и устанавливают на песчаную подушку.
2. Заливают бетоном марки М300–М400 только башмак.
3. Бетон застывает не менее 10 дней.

После схватывания раствора продолжают возведение фундамента.

Установка колонн

Начинают работу с сооружения армирующего каркаса:

1. Монолитная колонна армируется прутками. При большом сечении прутки дополнительно усиливаются горизонтальными хомутами.
2. Для опалубки используют деревянные доски нужной длины. Их скрепляют хомутами. Рекомендуется изнутри простелить опалубку рубероидом, чтобы позднее ее легче было снять. Поверхность колонны будет гладкой.
3. Для заливки используют бетон марки М200 или выше. Чтобы удалить воздух, раствор протыкают металлическим штырем. Опалубку снимают только после полного высыхания.

Оптимальная температура строительства – выше +15 С. Если здание сооружают зимой, в бетон добавляют пластифицирующие добавки с тем, чтобы ускорить застывание.

Ростверк

Под железобетонные колонны возводят монолитный ростверк, по сути, это бетонная лента, усиленная стальными прутками. Используется при строительстве каркасных и панельных зданий, деревянных срубов:

1. Изготавливают опалубку необходимых размеров.
2. Укладывают арматуру. Для усиления плитной части используют арматурную сетку, которую размещают в 2 слоя. Между ними должен быть изолирующий слой бетона – не менее 20 см, поэтому заливку выполняют в 2 стадии.
3. Горизонтальные сетки соединяют вертикальными фрагментами прутков. Длина минимально возможная, чтобы каркас со временем не утратил устойчивости.

Связывание каркаса выполняется в опалубке или на основании, а не на земле.

Этапы строительства под металлическую (стальную) колонну

Металлическое колонны монтируют в стаканные основания или анкерным способом. Порядок действий сходный, но исключает некоторые этапы:

1. Размечают положение скважин и роют ямы необходимой глубины.
2. На дно укладывают песчано-гравийную подушку. Сооружают опалубку. Армируют конструкцию прутками и сеткой, описанным выше способом.
3. Подготовленные скважины заливают бетоном марки не ниже М300. Перед заливкой в полости устанавливают геодезические уровни и высотные знаки. Они служат указателями места размещения стальной опоры.
4. В поверхности бетонных оснований вмонтируют анкерные болты для фиксации. На них и крепится металлическая колонна. Между собой их связывают балками.

Опирание может выполняться и другим методом. Вместо анкеров на поверхность опоры монтируют металлические плиты и заполняют бетонной смесью. Уровень заливки ниже 5–8 см проектной отметки подошвы. В полученное углубление устанавливают колонну.

Установку на анкера можно посмотреть в этом видео:

Ошибки при строительстве и способы их избежать

Сооружение фундамента – довольно сложная работа, требующая расчета и квалификации. Начинающие строители чаще всего допускают следующие ошибки:

• неправильно рассчитывают распределение нагрузки, при этом фундамент начинает проседать, а стены здания трескаться;
• неверно определяют глубину залегания – слишком большая величина ведет только к расходу материалов, а вот недостаточная – к деформации стен;
• устанавливают опоры на разную глубину;
• используют материал низкого качества – марка бетона должен быть не ниже М200;
• неверно оценивают сопротивление грунта – необходима консультация специалиста;
• не центрируют каркас при монтаже – особенно разрушительно это сказывается на ростверке;
• собирают каркас на грунте – центрирование автоматически исключается;
• соединяют прутки и сетку на углах сваркой – это запрещается.

Опорные основания и колонны – вертикальные элементы. Во время сооружения опалубки, армирования, крепления столбов необходимо постоянно проверять вертикальность.

Много важной и полезной информации о столбчатом фундаменте найдете здесь.

Заключение

Столбчатый фундамент под колонны используется в целях экономии. Для каркасного здания и на твердых грунтах он успешно заменяет ленточный или плиточный. Но чтобы такое сооружение прослужило долго и не стало причиной разрушения дома, необходимо тщательно рассчитать нагрузку.

Источник