Устройство сборных железобетонных фундаментов стаканного типа под колонны

Железобетонные стаканы могут быть промежуточными конструкциями, связующие колонны с фундаментом или быть самостоятельными фундаментами.
Монолитные опоры, опущенные в проёмы стаканов, не нуждаются в дальнейшей корректировке положения в пространстве.

Полости в опорных конструкциях значительно упрощают процесс монтажа колонн.

Устройство жб стаканов фундаментных под колонны

Стаканные фундаменты — это полые или монолитные железобетонные конструкции заводского изготовления. Блоки состоят как-бы из двух частей – это нижняя опорная базовая плита и верхний башмак (подколонник).

Башмак может быть с отверстием, куда вставляют основание колонны, либо монолитным с выпусками арматуры. Форма стакана может выглядеть, как одна или две усечённые пирамиды, поставленные друг на друга.

Стаканы в зависимости от направления давления от веса здания могут иметь разную в плане форму: квадрат для центральной и прямоугольник для боковой нагрузки. Стандартный размер проёма в сечении может быть равен 300х300 мм или 400х400 мм. Толщина стенки стакана должна быть не менее 200 мм. Минимальная толщина бетонной оболочки арматурного каркаса составляет 50 мм. Стандартная высота может быть 65 см и 90 см.

Характеристика стаканного основания

Данный вид основы строения качественно отличается от часто используемой фундаментной ленты или монолитной плиты. Это точечное не сплошное основание, которое забирает на себя часть нагрузки, создаваемой постройкой, и распределяет ее в отдельных местах, где давление будет наибольшим.

Для строительства габаритных, но невысоких объектов в основном промышленного назначения используют фундамент под колонны стаканного типа.

Это сборные бетонные конструкции, расположенные в заранее спроектированных местах в виде «ступеней». Если опорой ленты является подошва, то для стакана используют железобетонное изделие. Форма такого фундамента в действительности напоминает трапециевидные ступени, которые все больше сужаются к верху конструкции.

Область применения

Стаканный подколонник классифицируют, как фундамент неглубокого заложения. Точечное расположение опорных оснований избавляет от необходимости производства больших объёмов земляных работ.

Фундаментные блоки поступают на стройплощадку в готовом виде. Их монтаж не требует устройства опалубки, установки армокаркасов, заливки бетонным раствором и ожидания 30 дней набора несущей способности бетона.

Быстрота и экономичность фундаментных работ является привлекательной стороной в строительстве промышленных зданий и тех сооружений, где вертикальными несущими конструкциями являются колонны. К таким объектам относятся заводские и фабричные цеха, сельскохозяйственных сооружений: свинарники, коровники, овчарни, птичники, склад, амбары.

В дорожном строительстве стаканные фундаменты используются для возведения мостов. На строительстве инфраструктурных объектов фундаментные блоки применяются для возведения эстакад с трубопроводами различного назначения.

Точечные фундаментные опоры стаканного типа используют площадь грунтового основания в минимальном объёме. Поэтому их применяют для прокладки различных коммуникаций на высоте.

Разновидности

Существует несколько разновидностей подоколонников. Точные размеры фундамента стаканного типа ФЖ:

• ФЖ-1М – размеры: длина – 90 см, ширина – 90 см, высота – 110 см. Вес – 1,8 т.
• ФЖ-14-1 – размеры: длина – 130 см, ширина – 130 см, высота 140 см. Вес – 3,75 т.
• ФЖ-15М-1 – размеры: длина – 210 см, ширина – 210 см, высота – 175 см. Вес – 6,7 т.
• ФЖ-15М-2 – размеры: длина – 210 см, ширина – 210 см, высота – 175 см. Вес – 6,7 т.
• ФЖ-16-1 – размеры: длина – 170 см, ширина – 170 см, высота – 175 см. Вес – 5,5 т.
• ФЖ-16-2 – размеры: длина – 170 см, ширина – 170 см, высота – 175 см.

Вес – 5,5т.

• ФЖ-16М-1 – размеры: длина – 170 см, ширина – 170 см, высота – 175 см. Вес – 4,88 т.
• ФЖ-16М-2 – размеры: длина – 170 см, ширина – 170 см, высота – 175 см. Вес – 4, 88 т.
• ФК-17 – размеры: длина – 170 см, ширина – 170 см, высота – 70 см. Вес – 3,2 т.
• ФЖ-17-1 – размеры: длина – 250 см, ширина – 190 см, высота – 175 см. Вес – 8, 25 т.
• ФЖ-17-2 – размеры: длина – 250 см, ширина – 190 см, высота – 175 см. Вес – 8, 25 т.
• ФЖ-17М-1 – размеры: длина – 250 см, ширина – 190 см, высота – 175 см. Вес – 8,05 т.
• ФЖ-18М-1 – размеры: длина – 250 см, ширина – 250 см, высота – 175 см. Вес – 9, 45 т.
• ФЖ-18М-2 – размеры: длина – 250 см, ширина – 250 см, высота – 175 см. Вес – 9, 45 т.

Как и большинство бетонных изделий такого типа, фундаменты подлежат обязательной маркировке. Маркировка представляет собой сочетание букв и цифр, каждая из которых относится к обозначению показателей изделия – длине, высоте, несущей способности. В некоторых моделях изделий маркировка может дополняться уточняющей информацией.

Конструктивные особенности

Блоки для опирания колонн относятся к группе сборного железобетона заводского изготовления. Их конструктивные особенности заключаются в следующем:

• 
  стандартные изделия выпускаются с квадратными отверстиями размером 300х300 мм и 400х400 мм;

• стаканы могут быть с пьедесталом и без него;
• пьедестал (подушка) представляет собой плиту с мощным армокаркасом;
• колонна, вставленная в отверстие стакана, практически сразу принимает правильное вертикальное положение;
• фундаментный блок получает нагрузку через колонну от верхних горизонтальных несущих конструкций (балок, ригелей и плит перекрытий) независимо от примыкающих стеновых ограждений;
• перед монтажом стаканов дно приямков засыпают щебнем и песком с послойной трамбовкой;
• в стенках стаканов располагаются вертикальные периодические стержни арматуры ø 8 – 10 мм, связанные в единый каркас горизонтальной гладкой арматурой ø 6 мм;
• монолитные стаканы оснащены 4-мя анкерными болтами, на которые надевают монтажные петли колонн с последующей затяжкой гаек с шайбами;
• на слабых, болотистых, глинистых грунтах стаканы устанавливают на заранее приготовленную монолитную железобетонную плиту.

Технические требования

Нормативы и требования к изготовлению фундаментных блоков стаканного типа регламентируются пунктами ГОСТа 23972 80. Вот некоторые из них:

• блоки формируют из тяжёлого бетона марки М 200;
• отпуск готовых изделий осуществляют только по достижении 70% эксплуатационной прочности железобетонного массива стаканов (по истечении 30 суток со дня заливки опоки жидким бетоном);
• для армирования изделий должны применяться только горячекатаные стержни периодического и гладкого профиля, соответственно класса A III и A I;
• армирование стаканных блоков должно соответствовать схемам в приложении к ГОСТу 23972-80;
• внешний слой бетона, покрывающий арматуру, не должен быть меньше 30 мм;
• проектное положение арматурных сеток при заливке форм бетоном стабилизируют специальными пластиковыми фиксаторами;
• готовые изделия должны проходить заводской технический контроль (ОТК);
• если хотя бы один из отобранных образцов партии готовых изделий не отвечает требованиям стандарта, количество новых образцов удваивают и повторяют проверку.

Чертежи стаканов под колонны:

Преимущества и недостатки

Стаканные блоки, как и любые строительные конструкции, обладают достоинствами и недостатками.

К достоинствам следует отнести следующее:

• отсутствие мокрых процессов позволяет устраивать фундаментное основание для колонн в зимнее время года;
• точечная установка ж/б стаканов практически сводит к минимуму объём земляных работ;
• выставление колонн строго по вертикали сводится к простой операции — подклинивание одной из граней колонны в стакане фундамента;
• простота монтажа колонн в стаканных блоках позволяет значительно сократить сроки строительства всего объекта;
• дороговизна изделий компенсируется по сравнению с затратами на производство земляных, опалубочных и бетонных работ при возведении монолитных ленточных фундаментов;
• установку стаканов можно осуществлять с помощью одного автокрана с минимальной грузоподъёмностью до 1 тн.

Наряду с достоинствами фундаментных блоков стаканного типа стоит отметить несколько недостатков:

• основным недостатком стаканных фундаментов можно считать их высокую стоимость;
• большая масса и крупные габариты исключают установку стаканов вручную;
• для доставки блоков со склада на строительную площадку с последующим монтажом задействует грузовой транспорт и грузоподъёмные механизмы, эксплуатация которых увеличивают стоимость строительства объекта.

Как делается расчет колонного фундамента

Монолитный столбчатый фундамент под металлическую колонну

Как правило, расчет фундамента для металлической колонны подразумевает, способен ли грунт выдержать расчетную нагрузку фундамента, с которой он будет воздействовать на квадратном сантиметре площади, и сбор всех данных о будущем строительстве. Фактически, нужно получить полную информацию о здании, грунтах и грунтовых водах, провести сбор и систематизацию полученных данных и уже на их основании передать строителям готовый проект. Для этого нужно:

• получить от архитектора проект будущего здания, спецификацию строительных материалов и коммуникаций;
• рассчитать полную площадь опоры;
• сделать сбор всех параметров, систематизировать их и получить фактическое расчетное давление здания в целом.

Как узнать нагрузку, которая будет создавать само здание? Для этого нужно получить подробные данные о самом здании, сделать сбор массы и характеристик всех материалов, которые могут использоваться при его возведении, а также проектируемых коммуникаций, будущей мебели, количества снега на крыше. Такой расчет состоит из нескольких частей:

1. Расчет перекрытий зданий и стальных колонн. Сначала нужно узнать массу самой металлической колонны, ведь она также, хоть и незначительно, создает давление на грунт. Для этого требуется посчитать объем конструкции. Делается это по геометрической формуле вычисления объема цилиндра. Так получится объем, который затем умножается на плотность металла для получения массы стальной колонны.
2. Затем нужно узнать массу перекрытий. Как правило, это фабричные изделия и каждый производитель уже указывает их массу. Поэтому, достаточно связаться с поставщиками.
3. Бывают случаи, когда на металлические колонны устанавливается ростверковая конструкция. Ее массу также не проблема рассчитать, ведь для этого достаточно знать, какое количество бетона или готовых бетонных конструкций пойдет на строительство ростверка.
4. Расчет массы стен. Тут многое зависит от материала, ведь кирпич весит меньше, чем бетон, но больше, чем пеноблоки. Соответственно, стоит провести сбор данных обо всех строительных материалах, используемых при строительстве здания.
5. Расчет крыши. Сюда входит спецификация материалов, из которых сделано чердачное помещение, а также спецификация всех материалов крыши, вплоть до внешнего покрытия. При проектировании сооружения архитектор предоставляет подробную спецификацию, поэтому посчитать суммарную массу конструкций не составит труда.
6. После суммирования всех полученных данных будет вычислена цифра, которая характеризует максимально допустимую нагрузку на опоры фундамента.

Чтобы узнать, какая сила давит на единицу площади опоры, нужно знать ее габаритные размеры. Если стальной столб имеет квадратное сечение 50 х 50 см, то площадь опоры будет составлять 2500 см². Тогда давление, которое будет воздействовать на единицу площади грунта, вычисляется методом деления массы здания на площадь одной опоры.

Но всегда существует правило: большее количество опор не будет лишним, поэтому часто проектировщики устанавливают опоры с интервалом приблизительно 1,5 – 3 м. Это делается с целью предоставления необходимого резерва прочности на конструкции, связанные с несанкционированной достройкой, обустройством помещений или установкой тяжелого промышленного оборудования. Как правило, при расчетах предоставляют обязательный 50% резерв прочности на каждую опору.

Армирование

Армирование монолитных стаканных блоков производится по схемам в приложении к ГОСТу 23972-80. Должна применяться только горячекатаная сталь периодического (10-12 мм) и гладкого (6 мм) профиля класса A III и A I.

Арматурные каркасы вяжутся на поверхности, после чего опускаются внутрь опалубки. Горизонтальные прутки монтируются с шагом 200-250 мм. Высота вертикальных стержней должна быть таковой, чтобы их верхние концы выступали над бетонной поверхностью опоры на 100-200 мм для дальнейшей привязки колонны.

Внимание! Подошва и подколонник подлежат обязательному армированию.

В дополнение к стержневому армированию подколонники укрепляются арматурной сеткой, из которой формируется каркас, расположенный по 4-м стенкам башмака на всю их высоту. Армокаркас при укреплении стакана утапливается в бетон минимум на 50 мм.

Схема армирования стаканного фундамента:

Работа по выполнению столбчатого фундамента

Схема разметки территории под фундамент.

Каждый конкретный вид столбчатого фундамента предполагает свои действия по выполнению работы. Необходимо рассмотреть их более детально.

Столбчатый фундамент из асбестовых труб.

Это самый простой и экономичный вид из всех имеющихся видов (причем не только столбчатых). Нужное количество столбов рассчитываются по принципу: столбы в каждом углу и через каждые два метра от них. Делать фундамент для деревянных построек с чердаком советуют из асбестоцементных труб диаметром в 200 мм. Если строение более тяжелое, то лучше применять трубы диаметром в 250 мм.

Выкапывают примерно 20 ям по 1-1,5 метра глубиной. Занятие не из легких, поэтому лучше использовать садовый бур. В диаметре яма должна быть больше трубы на 10 см.

В яму засыпается песок и трамбуется, он будет выполнять роль основы. По возможности лучше использовать просеянный морской песок. Его засыпают в яму по бокам примерно на 20-30 см, чтобы закрепить трубу. Когда трубы будут крепко держаться, нужно забить арматуру таким образом, чтобы она оказалась выше трубы.

Внутрь трубы и вокруг нее следует налить бетон. Наверх трубы устанавливают крепеж, чтобы осуществить в дальнейшем фиксацию основы с фундаментом. Установленные трубы нужно проверить уровнем, чтобы убедиться в ровности постройки. Готовый фундамент оставляется до полного схватывания примерно на 10 дней, в это время нельзя проводить никаких работ.

Столбчатый фундамент из кирпича.

Это более надежный вид столбчатого фундамента, ему под силу выдержать деревянный дом высотой в несколько этажей. Срок службы такого фундамента — не менее 50 лет. Принцип работы примерно такой же, как и в предыдущем варианте: нужно вырыть ямы под столбы. Кирпичная кладка столба должна состоять из 4 кирпичей в одном ряду. Дно также утрамбовывается песком, делается бетонная основа с применением арматурной сетки. Бетонная основа должна быть максимум 20 см, для ее высыхания требуется 2 дня, после этого выполняется кирпичная кладка. По ходу работы необходимо использовать уровень для контроля ровности созданных рядов и столбов. Готовые кирпичные столбы должны выстоять неделю, и после истечения этого срока можно переходить к их засыпанию и устройству основы дома.

Опорно-столбчатый фундамент.

Данный вид основания дома предполагает возведение столбов с монтированием на них опалубки, в центр которой заливается бетон. Опалубка снимается, когда бетон полностью высохнет. В итоге получается фундамент, схожий с ленточным видом.

Деревянный вид фундамента.

Столбы деревянного фундамента выполняются из дерева. Данный вариант не отличается высокой практичностью и используется достаточно редко.

Бетонный вид фундамента.

Столбы фундамента в данном случае делают из бетона. Для каждого столба необходимо сделать опалубку и залить в них бетон. Из-за нерациональности проведения работы данный вид также редко применяется на практике.

Выбор вида основы дома производят в отдельности для каждого частного случая, учитывая особенности строения, которое будет возводиться. Самыми широко и часто употребляемыми видами столбчатого фундамента являются основания с применением труб или кирпича. Данные виды фундамента возводятся достаточно просто и быстро.

На работу тратится примерно 1-2 недели, всю работу под силу выполнить самостоятельно.

Технология монтажа и этапы установки

Весь процесс установки фундаментного основания в виде сборных железобетонных блоков-стаканов можно представить рядом последующих друг за другом этапов:

1. К месту строительства подвозят фундаментные стаканы, технические характеристики которых соответствуют проекту.
2. Со стройплощадки снимают плодородный слой почвы с травой, корнями и прочим мусором.
3. Производят геодезическую разметку осей точечных опор, используя лазерный нивелир, шнур и колышки.
4. В местах разметки выкапывают приямки глубиной не более 100 мм и шире чем плита фундамента на 100 мм с каждой стороны.
5. Подсыпая или удаляя почву, все площадки нивелируют под одну отметку, пользуясь лазерным уровнем и рейкой.
6. Уплотняют трамбовками грунт. Затем устраивают подушки толщиной по 100 мм щебня и песка.
7. Песчано-щебёночное основание проливают водой и трамбуют.
8. Если требуется проектом между площадками возведение стен, то прорывают траншеи под фундаментные балки для монтажа ограждений из ж/б панелей или кирпичной кладки.
9. В место монтажа автокраном подаётся стаканный фундамент.
10. Установкой занимаются двое рабочих, двигая на подвесе блок. Как только стакан повиснет точно над посадочным местом, кран опускает груз.
11. Производят контроль горизонтальности опорной плиты. Отклонения корректируют подсыпкой щебнем, приподымая одну из сторон фундамента краном.
12. Установку колонн производят автокраном.
13. Не снимая трос, проверяют уровнем вертикаль опоры. Отклонения корректируют, вбивая клинья в зазор между одной из граней колонны и стенкой стакана.
14. Оставшиеся щели чеканят цементным раствором.

Расчёт опорных ж/б блоков довольно прост так, как стандартные стаканы рассчитаны на определённую нагрузку заводом изготовителем. Остаётся только подобрать их марку, соответствующую расчётной нагрузке приходящейся на каждую колонну.

Гидроизоляция

Все бетонные поверхности фундаментных конструкций подлежат гидроизоляции. Стаканы покрывают, как холодными обмазочными мастиками, так и горячим битумным составом. Происходит это следующим образом:

• 
  Все дефекты бетонных поверхностей фундаментных блоков скалывают или наоборот заделывают цементным раствором.

  Читайте также:  Как укрепить фундамент если пошла трещина на стене: что делать если лопнул фундамент
• Фундаменты обрабатывают битумными составами. Наносят гидроизоляцию квачом — самодельной кистью большого размера.
  В другом случае используют специальную установку, нанося резиново-битумный состав напылением.
• По горячей или не застывшей мастике раскатывают рубероид, промазывая нахлёсты горячим битумом.

Все мероприятия, связанные с гидроизоляцией нужно выполнять, если стаканы будут скрыты обратной засыпкой. Стаканы на поверхности земли покрывают водостойкой краской.

Кондуктор-шаблон для анкерных соединений

При заливке бетонного основания под металлические колонны используют специальный кондуктор, с помощью которого контролируется глубина и высота установки анкерных болтов. По сути, это своего рода шаблон для установки анкеров. Чаще всего изготовление кондуктора проводится из металла, на верхней поверхности которого нанесены риски для совмещения с осями и последующей проверке правильности установки с помощью теодолита. Отверстия для крепления болтов делаются в соответствии с диаметром анкеров.

Перед заливкой бетоном болты привариваются к арматурному каркасу основания, а после заливки бетоном, до того момента как он наберет свою техническую твердость проводится проверка правильности расположения болтов. Следующим этапом проводится контроль жесткости опалубки и анкеров. В завершении данной контрольной операции проверяется высотно-плановый показатель расположения.

Кондуктор-шаблон для анкерных соединений

Под тяжелые стальные конструкции используются тяжелые или усиленные варианты анкерных болтов. Размеры как диаметра болта, так его длины и шага резьбы существенно отличаются от легких анкерных соединений. Установка усиленных тяжелых болтов проводится с помощью шаблонов, в нужном положении до заливки основания бетоном. Для большей фиксации таких шаблонов используют дополнительную фиксацию каркасными стойками, придающих конструкции более жесткий вид.

После заливки бетоном, шаблоны анкерных болтов убираются, при этом, как правило, каркас остается на месте установки

При проведении этого этапа работ особое внимание уделяется правильному расположению болтов, обязательно контролируются буквально все параметры – высота, глубина вертикальность установки. Это один из самых трудоемких процессов, но от него зависит насколько верно проведено установка фундамента

Для облегчения работ на этом этапе используется несколько эталонных шаблонов-кондукторов. Сваренный из металлического швеллера или иного металлического профиля большой толщины с нанесенными координатами осей он должен обладать большой массой и жесткостью. В намеченных местах просверливаются отверстия под диаметр анкерных болтов. Для легких болтов, как правило, используется обычный деревянный брус.

Перед установкой болтов проверяется правильность установки кондуктора. Он совмещается по осям координат, а по высоте устанавливается согласно меток, на стойках каркаса.

Частые ошибки и рекомендации

Самодеятельные строители, монтируя стаканные фундаменты, часто допускают ряд ошибок. Чтобы их избежать специалисты дают свои рекомендации.

Частые ошибки	Рекомендации
Из-за недостаточной толщины подушки происходит просадка плиты стакана	Слои щебня и песка должны быть толщиной 100 мм
Не снятый плодородный слой почвы вызывает перекос фундаментной плиты	Стройплощадка обязательно должна быть очищена от растительного слоя грунта
Необработанные бетонные поверхности могут стать причиной разрушения массива стакана	Стаканы под обратную засыпку должны быть обработаны битумными составами