Столбчатый фундамент со смещенным подколонником

Особенности устройства столбчатого фундамента

Для легких каркасных сооружений (например, навес для машины, беседка и т.п.) использование ленточного фундамента нецелесообразно. Значительный шаг опор формирует местные точечные нагрузки, для восприятия которых лучше подходит столбчатый фундамент. В народе его называют «пятками». Этот тип фундаментов так же часто применяют для домов малой этажности в тех случаях, когда цокольная часть (подполье) выполняется вентилируемой путём возведения стен по балкам ростверка.

Расположение, конструкция и гидроизоляция столбчатого фундамента

В связи с тем, что такой тип фундаментов наиболее приспособлен для точечных нагрузок, его размещают под стойками (колоннами) а так же в местах концентрации нагрузок – в углах и местах пересечения балок ростверка. При существенных пролётах (определяется расчётом) по длине балок выполняются дополнительные фундаменты, в противном случае понадобятся чрезмерно мощные балки.

Столбчатый фундамент в классическом варианте состоит из нижней части (подошвы) и верхней (подколонника, иногда говорят «стакан»). Подошва представляет собой, по сути, плитный фундамент небольшого размера. Подколонник – это просто столб, опертый на подошву. В том случае, если он внутри полый, его называют «стаканом». Полый вариант предназначен для зачеканки колонны (стойки) внутри стакана. На полнотелый подколонник стойка или балка ростверка опирается сверху посредством анкерных болтов или закладной детали.

Связь между подошвой и подколонником жёсткая, обеспечивается арматурными стержнями, заведенными в тело подошвы.

Общий вид столбчатого фундамента.

Для такого типа фундаментов применяется только горизонтальная гидроизоляция в уровне верха подколонника. Её выполняют обычно из двух слоёв рулонного гидроизолирующего материала – рубероид, плотная плёнка и т.п.

Монтаж выше располагаемых конструкций, осуществляется с помощью замоноличенных в подколоннике анкерных болтов, либо закладных деталей.

Общий вид закладной детали. Установки стальной стойки на неё выполняется сваркой.

Фундаментные болты. После замоноличивания болтов в теле фундамента крепление конструкций осуществляется с помощью гаек с шайбами.

Размеры и армирование столбчатого фундамента

Армирование подошв столбачатых фундаментов выполняется арматурными сетками. Расчёт армирования производится по схеме консоли, воспринимающей отпор грунта. В большинстве случаев частного строительства расчётные диаметры получаются незначительными, на уровне 5-6мм. При этом существуют общие нормативные рекомендации по армированию фундаментов, не допускающие применения для таких конструкций рабочей арматуры с диаметром менее 12мм. Поэтому для легких сооружений можно порекомендовать армирование подошвы столбчатого фундамента сетками из арматуры диаметром 12мм класса A-III (А400 по новой классификации) с ячейкой 200х200мм. Толщина подошвы обычно принимается как у фундаментной ленты, то есть 300мм.

Типология армирования подколонника идентичная колонне. Как минимум по одному арматурному стержню по углам, объединяемым в пространственный каркас хомутами, расположенными горизонтально. Для лёгких сооружений расчётом можно пренебречь, приняв четыре стержня диаметром 12мм класса A-III (А400) с поперечным армированием хомутами из диаметра 6мм А-I (А240) с шагом 400-600мм по высоте. Размеры поперечного сечения подколонника должны обеспечить возможность монтажа стойки (колонны). В частном строительстве широко применяется размер 400х400мм.

При незначительных нагрузках подколонную часть выполняют кирпичной кладкой. При этом весьма желательно заанкерить в подошву хотя бы один арматурный стержень (например, по центру столба-подколонника), который при выполнении кладки будет расположен в вертикальном кладочном шве.

Размеры подошвы столбчатого фундамента зависят от нагрузок и несущей способности грунта. В частном строительстве чаще всего можно встретить размеры в пределах 600х600…1500х1500мм.

Армирование столбчатого фундамента.

В некоторых случаях размеры в плане подколонника и подошвы могут совпадать. Кроме того, для упрощения выполнения работ по бетонированию подколонник не редко делают круглого сечения, используя для опалубки асбестоцементные или пластиковые трубы достаточно большого диаметра.

Столбчатые фундаменты с круглыми подколонниками и деревянным ростверком для дома с вентилируемым цоколем.

Глубина заложения и марка бетона для столбчатого фундамента

Глубина заложения для всех видов фундаментов принимается не менее глубины промерзания грунта. В случае столбчатых фундаментов в частном строительстве в виду незначительных нагрузок и небольших размеров в плане особо острым является вопрос возможности уменьшения глубины заложения такого фундамента. Действующие строительные нормы для не отапливаемых зданий (ссоружений) допускают уменьшение глубины заложения при строительстве на скальных грунтах, а также в случае исключения возможности морозного пучения.

При строительстве на обычных (не скальных) грунтах для исключения возможности пучения выполняется отрывка грунта на всю ту же пресловутую глубину промерзания. Далее производится засыпка с послойным уплотнением (толщина слоя обычно принимается равной 200мм) песком или песчано-гравийной смесью до желаемой отметки заглубления фундамента.

Чрезмерное уменьшение глубины заложения фундамента может быть опасным. Легкие сооружения в виде навесов могут быть опрокинуты шквальным ветром. К основным противоопрокидывающим мероприятиям относят именно заглубление фундамента – чем больше грунта обратной засыпке находится на верхней грани подошвы фундамента, тем устойчивее конструкция. Выбор класса и марки бетона для фундаментов приведен в этой статье.

Источник

Лист 1.04. Железобетонные подколонники под стальные колонны в фундаментах глубокого заложения

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).

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.

Столбчатый фундамент бывает 2 видов:

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.

Анкерные соединения

Конструктивная схема с указанием нахождения анкерных соединений
В зависимости от типа выбранной колонны, анкерные соединения подбираются в индивидуальном порядке. Установки и фиксация колонны выполняется с помощью больших болтов или анкеров, которые затем привариваются к арматурному слою и надежно удерживают колонну в вертикальном положении.

Отличительная особенность монтажа соединительных элементов в том, что после их закрепления фундамент разбивают. Если после этого отклонения болтов не произошло, то монтаж считают выполненным правильно, а если есть отклонения центров на расстояние от 2 мм, тогда анкера заменяют.

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:

Вертикальная нагрузка – вес колонны и величина нагрузка, передаваемая на нее стенами и кровлей.

Изгибающий момент.

Поперечная – приходящаяся на опору от базы колонны.

Нагрузка при действии крутящих моментов в 2 плоскостях.

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.

Номенклатура и технические требования

Монолитные фундаментные плиты стаканного типа используют под установку сборных железобетонных колонн. Сечение стаканов может различаться, и от этого зависит масса конструкции. К примеру, фундамент стаканного типа под колонны 400 х 400 мм весит около пятисот килограмм, а фундамент стаканного типа под колонны 300 х 300 мм будет несколько легче, но для его установки все равно потребуется кран.

В любом случае, для производства фундаментных плит такого типа применяют бетонный раствор с показателем прочности B 15 и устойчивостью к воздействию низких температур F 50.

Кроме того, внешние поверхности плит обрабатываются органическими пластичными материалами, защищающими от воздействия влаги, так что уровень водонепроницаемости стаканных плит варьируется в пределах W2 – W8.

В соответствии с техническими условиями, определенными ГОСТом, изготовление фундаментов выполняется с соблюдением определенных требований:

• используется бетонный раствор, марка которого не менее В2;
• конструкции монтируются после полного набора прочности;
• водопоглощение не превышает пяти процентов, и данный показатель достигается после устройства надежного гидроизоляционного покрытия;
• все пояса фундаментной конструкции жестко армируются;
• толщина бетона вокруг арматурных прутьев должна быть не менее трех сантиметров;
• трещины в бетонном изделии не должны быть более 0.1 мм;
• стропальные петли удаляются болгаркой, методика ударного типа категорически запрещена;
• наличие обнаженных стальных прутков в фундаменте не допускается.

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.
В качестве горизонтальных элементов используется стальная сетка с размерами ячеек от 5–6 мм, но не более 12 мм:

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:

Монолитная колонна армируется прутками. При большом сечении прутки дополнительно усиливаются горизонтальными хомутами.

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.

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.

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).

Этапы строительства под металлическую (стальную) колонну

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

Размечают положение скважин и роют ямы необходимой глубины.

На дно укладывают песчано-гравийную подушку. Сооружают опалубку. Армируют конструкцию прутками и сеткой, описанным выше способом.

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.

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:

Обустройство гидроизоляции

Необходимо учесть, что фундаментное основание, изготовленное в виде стакана, заливается из бетонного раствора, который от воздействия влажной среды постепенно разрушается.

По этой причине необходимо в обязательном порядке устраивать гидроизоляционный слой по всей внешней поверхности. Разберемся, каким образом выполнить такую работу:

• вся поверхность фундаментного основания тщательно очищается от грязи и мусора, неровности выравниваются тощим бетонным раствором;
• после того, как поверхность затвердеет, ее обрабатывают битумом или иной смазкой с водоотталкивающим эффектом и несколько часов выжидают ее полного высыхания;
• по битумному слою раскатывается рубероидный материал, места соединений полос промазываются разогретой смолой либо мастикой;
• иногда рубероид укладывается несколькими слоями. Такая мера предосторожности выполняется, когда грунтовые воды находятся близко к поверхности земли.

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.

Источник