Возведение стаканов под будущее размещение колонн осуществляется посредством подготовки предварительного основания и усиленной технологии армирования, благодаря чему названные фундаменты имеют высокие эксплуатационные характеристики. Как правило, стаканные основания за счет высокой прочности и жесткости конструкции находят свое применение при строительстве промышленных объектов, однако встречаются случаи их применения и в частном секторе.
Конструкция основания
Стаканный фундамент является разновидностью столбчатого основания и включает в свой состав следующие элементы:
плитное основание, устанавливаемое на песчаную или щебневую подложку в оборудованном котловане;
стаканный подколенник (элемент для будущего размещения колонны);
опорные колонны под каркас здания.
По завершении сборки всех перечисленных составляющих образуется фундаментная конструкция со значительной площадью подошвы, как правило, от 15 до 50 кв.м.
Столбчатый фундамент стаканного типа применяется в виде двух форм: сборной и монолитной. Принципиальное отличие названных видов оснований заключается в их устройстве – сборный предусматривает выполнение соединения составных частей стакана непосредственно на месте, а монолитный – установку готовой цельной конструкции. В каждом случае подколонник размещается на предварительно оборудованной подложке.
За счет достаточно широкой площади опорной части возводить такие фундаменты рекомендуется на устойчивых грунтах, исключая строительство на пучинистых и подверженных просадке почвах.
Преимущества и недостатки
«Стаканы» основания Фундаменты стаканного типа обладают рядом достоинств, отличающих их от других типов оснований:
высокое качество материалов (производство элементов осуществляется непосредственно в промышленных условиях и масштабах при четком соблюдении правил и требований, предписанных строительной документацией);
простая сборка (монтаж составных частей осуществляется в максимально короткие сроки и с минимальным количеством трудозатрат);
продолжительный срок эксплуатации;
надежность (за счет широкой площади опоры элементы равномерно распределают как продольные, так и поперечные нагрузки);
невосприимчивость к влаге (положенный в основу составных частей тяжелый бетон способен поглощать до 5% воды).
Как и любой строительный элемент, фундамент стаканного типа имеет ряд недостатков:
завышенная стоимость (обусловлена заводским производством);
обязательное использование спецтехники как в процессе транспортировки, так и при монтаже основания (значительный вес и размеры частей).
Монтаж стаканного основания
Монтаж основания При возведении стаканного фундамента следует руководствоваться классическими правилами и стандартами. Схема монтажа проста и интуитивно понятна при соблюдении следующей последовательности действий:
Подготовка строительной площадки. Перед началом работ поверхность под будущее размещение фундамента расчищается от строительного и иного мусора. Вместе с этим для упрощения будущих разметочных работ и выравнивания площадки нелишним будет снять 20-30 см слой дерна. Оборудованную для монтажа площадку необходимо дополнительно засыпать слоем мелкофракционного песка или щебня и тщательно утрамбовать. Впоследствии выполнение предварительной подложки позволит надолго сохранить возведенное основание за счет отвода и исключения застаивания излишков воды.
В ходе выполнения работ на данном этапе необходимо учитывать, что подготавливаемая площадка должна быть на 40-50 см больше опорной части фундамента.
Смонтированные опоры Разметка. Осуществляется разметка будущих мест размещения опор с размерами 400х400 мм и по их периметру вбиваются колышки. После определения угловых мест установки приступаем к разметке центра фундамента. Для этого следует попарно соединить по диагонали 4 центра угловых опор посредством натягивания проволоки или веревки, а место пересечения обозначить по аналогии с представленным выше способом.
Копка и подготовка ям. По периметру установленных граничных колышков выкапываются ямы в зависимости от высоты и веса будущих колонн. Далее, на дно засыпается 15-20 см слой мелкофракционного песка или щебня и осуществляется его утрамбовка.
Установка составных элементов: стакана и колонны. Как перед, так и после размещения опорных площадок следует качественно вымерить горизонтальность и вертикальность осей с помощью строительного уровня или нивелира. Закончив с обустройством стаканной части и выждав время полного высыхания раствора, в случае самостоятельного изготовления, целесообразно провести дополнительное армирование колонн и опорных элементов.
Финишное бетонирование стакана и колонн.
Все выполняемые процедуры реализуются в совокупности с ручными манипуляциями, направленными на качественный подгон составных частей и горизонтальности линий. По завершению установки стаканных элементов необходимо позаботиться об их защите. Кроме этого на стадии обустройства стаканов не стоит забывать о морозостойкости и пределах прочности.
Рекомендуем посмотреть видео, иллюстрирующее процесс заливки «стакана».
Монолитные отдельные фундаменты проектируют ступенчатого типа, плитная часть которых имеет от одной до трех ступеней. Если по конструктивным особенностям и требуемым габаритам подошвы фундамента необходимости в устройстве плитной части нет, фундаменты проектируют столбчатыми без плитной части.
Высоту фундамента, высоты ступеней плитной части и размеры в плане подошвы и подколонника следует принимать кратными 300 мм (3М
в соответствии с ГОСТ Р 52085-2003 [3]) из условия их изготовления с применением инвентарной щитовой опалубки.
При соответствующем обосновании в случае массового применения или для отдельных индивидуальных фундаментов разрешается принимать размеры, кратные 100 мм по согласованию с потребителем и высоты ступеней плитной части кратными 50 мм, но не менее 300 мм.
При центральной нагрузке подошву фундамента следует принимать квадратной.
При внецентренной нагрузке, соответствующей основному варианту нагружения, подошву рекомендуется принимать прямоугольной с соотношением сторон не менее 0,6.
Высота фундамента h
назначается с учетом глубины заложения подошвы и уровня обреза фундамента.
Обрезы фундаментов сборных железобетонных колонн промышленных зданий следует принимать, как правило, на отметке -0,150 для обеспечения условий выполнения работ нулевого цикла. Обрез фундамента монолитных железобетонных колонн рекомендуется принимать в уровне верха фундаментной балки, а при ее отсутствии – на отметке -0,050.
Отметка обреза фундамента стальных колонн определяется размером базы колонны, принятого способа опирания башмака и метода монтажа стальных колонн. Например, при безвыверочном монтаже стальных колонн, имеющих фрезерованный торец и строганую плиту башмака, требуется устройство подливки под плитой башмака толщиной 50-70 мм, что и определяет отметку верха фундамента.
Рекомендуемые размеры сечений подколонников, высот фундаментов и плитной части, а также подошвы (см. рисунок 25) приведены в табл. 26.
Таблица 26 (рисунок 25 должен быть рядом)
Модульные размеры фундамента, м, при модуле, равном 0,3
соответственно hpl
подошвы
подколонника
h
hpl
h 1
h 2
h 2
квадратной b ´ l
прямо- угольной b ´ l
под рядовые колонны bcf ´ lcf
под колонны в температурных швах bcf ´ lcf
1,5
0,3
0,3
—
—
1,5´1,5
1,5´1,8
0,6´0,6
0,6´1,8
1,8
0,6
0,3
0,3
—
1,8´1,8
1,8´2,1
0,6´0,9
0,9´2,1
2,1
0,9
0,3
0,3
0,3
2,1´2,1
1,8´2,4
0,9´0,9
1,2´2,1
2,4
1,2
0,3
0,3
0,6
2,4´2,4
2,1´2,7
0,9´1,2
1,5´2,1
2,7
1,5
0,3
0,6
0,6
2,7´2,7
2,4´3,0
0,9´1,5
1,8´2,1
3,0
1,8
0,6
0,6
0,6
3,0´3,0
2,7´3,3
1,2´1,2
2,1´2,1
3,6
—
—
—
—
3,6´3,6
3,0´3,6
1,2´1,5
2,1´2,4
4,2
—
—
—
—
4,2´4,2
3,3´3,9
1,2´1,8
2,1´2,7
Далее с шагом 0,3 м или 0,6 м
—
—
—
—
4,8´4,8
3,6´4,2
1,2´2,1
—
5,4´5,4
3,9´4,5
1,2´2,4
—
—
—
—
—
—
4,2´4,8
1,2´2,7
—
—
—
—
—
—
4,5´5,1
—
—
—
—
—
—
—
4,8´5,4
—
—
—
—
—
—
—
5,1´5,7
—
—
—
—
—
—
—
5,4´6,0
—
—
– суммарная высота плитной части фундамента.
Сопряжение фундамента с колонной выполняется монолитным для фундаментов под монолитные колонны (рисунок 31, а) и стаканным для сборных или монолитных фундаментов под сборные колонны (рисунок 31, б, в).
При монолитном сопряжении фундамента с колонной размеры поперечного сечения подколонника по сравнению с размерами поперечного сечения колонны принимают увеличенными не менее чем на 50 мм в каждую сторону.
Стакан под двухветвевые колонны с расстоянием между наружными гранями ветвей не более 2400 мм выполняется общим под обе ветви, с расстоянием более 2400 мм — раздельно под каждую ветвь. Под колонны в температурных швах также рекомендуется выполнять раздельные стаканы.
Размеры стакана для сборных колонн следует назначать из условия обеспечения необходимой глубины заделки колонны в фундамент и обеспечения зазоров, равных 75 мм по верху и 50 мм по низу стакана с каждой стороны колонны (см. рисунок 31).
Глубина стакана dp принимается на 50 мм больше глубины заделки колонны dс , которая назначается из следующих условий:
для типовых колонн — по данным рабочей документации;
для индивидуальных прямоугольных колонн — по таблице 27, но не менее, чем определенных по условиям анкеровки рабочей арматуры колонн;
для двухветвевых колонн:
при ld ³ 1,2 м dc = 0,5 + 0,33 ld ,
(44)
но не более 1,2 м,
— ширина двухветвевой колонны по наружным граням;
2lc
> 0,5
lc
lc
£ 0,5
lc
lc + 0,33 ( lc — 2 t )( e0 / lc — 2) , причем lc £ dc £ 1,4 lc
Глубина стакана фундамента должна обеспечивать необходимую длину анкеровки продольной рабочей арматуры сборных железобетонных колонн.
Базовая (основная) длина анкеровки, необходимая для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления Rs
на бетон, определяется в соответствие с [7] по формуле
и us — соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;
— расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле
Rbond = η 1 η 2 Rbt ,
(47)
— расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;
1 — коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным:
1,5 — для гладкой арматуры (класса А240);
2 — для холоднодеформированной арматуры периодического профиля (класса В500);
2,5 — для горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля (классов А300, А400 и А500);
2 — коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:
1,0 — при диаметре арматуры ds
0,9 — при диаметре арматуры 36 и 40 мм.
Требуемая расчетная длина анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяется по формуле
где — базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (46);
, — площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная;
— коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки.
При анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают a
Данные о требуемой длине анкеровки рабочей арматуры колонн приведены в Таблице 28.
Глубина заделки рабочей арматуры при проектном классе бетона, для стержней, работающих с полным расчетным сопротивлением диаметром ds менее 36 мм.
Класс рабочей арматуры
Характер напряженного состояния
Проектный класс бетона
В15
В20
А400
Растянутая
47ds
39ds
Сжатая
36ds
30ds
А500
Растянутая
58ds
48ds
Сжатая
44ds
36ds
Длина заделки рабочей арматуры колонн в стаканы фундаментов может быть уменьшена, умножением значений, приведенных в таблице 28 на отношение .
Если при конструировании фундаментов невозможно полностью удовлетворить требованиям по длине анкеровки арматуры колонн, приведенным в таблице 28, используют специальные меры по анкеровке продольных стержней в виде: устройства на концах специальных анкеров в виде пластин, шайб, уголков, приварки на длине заделки дополнительных анкерующих стержней.
В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 0,3 , а также не менее 15ds
Минимальную толщину стенок неармированного стакана поверху следует принимать не менее 0,75 высоты верхней ступени (подколонника) фундамента или 0,75 глубины стакана dp
и не менее 200 мм.
В фундаментах с армированной стаканной частью толщина стенок стакана определяется расчетом и принимается не менее величин, указанных в таблице 29.
Толщина стенок стакана t , мм
Направление усилия
колонны прямоугольного сечения с эксцентриситетом продольной силы
двухветвевой колонны
e0 £ 2 lc
e0 > 2 lc
В плоскости изгибающего момента
0,2 lc , но не менее 150
0,3 lc , но не менее 150
0,2 ld , но не менее 150
Из плоскости изгибающего момента
Толщину дна стакана фундаментов следует принимать не менее 200 мм.
Минимальные размеры подколонников стальных колонн определяются расположением анкерных болтов для крепления колонн, расстоянием от оси болта до края фундамента (таблица 30) и размерами опорных плит башмаков.
Болты
С отгибом
С анкерной плитой
Прямые
Конические
Диаметр болта (по резьбе) d , мм
12-48
12-90
12-48
12-48
Эскиз
Глубина заделки Н
25d
15d
10d
10d
Минимальное расстояние между осями болтов
6d
8d
5d
10d
Минимальное расстояние от оси болта до грани фундамента (подколонника)
4d
6d
5d
10d
Во всех случаях расстояние от оси болта до грани фундамента не должно быть менее 100 мм для болтов диаметром до 30 мм включительно, 150 мм — для болтов диаметром до 48 мм и 200 мм — для болтов диаметром более 48 мм.
Для опирания фундаментных балок на фундаментах изготавливают столбчатые набетонки (приливы), которые выполняются на готовом фундаменте. Крепление набетонок к фундаменту рекомендуется осуществлять за счет сцепления бетона с предварительно подготовленной поверхностью бетона фундамента (насечки) или приваркой анкеров к закладным изделиям, или с помощью выпусков арматуры, предусмотренных в теле фундамента (при отношении высоты набетонки к ее меньшему размеру в плане ³ 15).
Фундаментные железобетонные балки высотой сечения 300 мм для наружных и внутренних стен производственных зданий с шагом колонн 6 м выпускаются по серии 1.415.1-2 четырех типов. Геометрические размеры поперечного сечения и область применения балок показаны в таблице 31.
Тип балки
Поперечное сечение балки
Область применения
1БФ
Стены панельные навесные и самонесущие и перегородки t £ 200 мм
2БФ
Стены панельные навесные и самонесущие t £ 200 мм, стены кирпичные t = 250 мм
3БФ
Стены панельные навесные и самонесущие t = 350 мм, стены самонесущие блочные t = 400 мм, стены кирпичные t = 380 мм
4БФ
Стены блочные t = 500 мм, стены кирпичные t = 510 мм
Для кирпичных стен толщин 640 мм и более допускается применение сдвоенных фундаментных балок.
Номенклатура балок и расход материалов сведены в таблицу 32.
Марка балки
Длина балки, м
Класс бетона
Расход стали, кг
Объем бетона, м3
Масса балки, т
1БФ6-1
5,95
В25
40,3
0,32
0,8
1БФ6-2
В15
14,5
1БФ6-3
5,5
В25
37,6
0,30
0,75
1БФ6-4
В15
13,5
1БФ6-5
5,05
В25
34,4
0,27
0,68
1БФ6-6
В15
12,5
1БФ6-7
4,75
В25
32,5
0,25
0,63
1БФ6-8
В15
11,7
1БФ6-9
4,45
В25
30,5
0,24
0,6
1БФ6-10
В15
11,0
1БФ6-11
4,30
В25
29,3
0,23
0,58
1БФ6-12
В15
10,6
1БФ6-13
4,0
В25
27,4
0,21
0,53
1БФ6-14
В15
10,0
2БФ6-1
5,95
В25
54,8
0,4
1,0
2БФ6-4
В20
33,2
2БФ6-5
В15
21,4
2БФ6-6
5,5
В25
45,6
0,37
0,92
2БФ6-8
В20
31,4
2БФ6-9
В15
20,4
2БФ6-10
5,05
В25
42,4
0,34
0,85
2БФ6-12
В20
29,2
2БФ6-14
В15
19,0
2БФ6-15
4,75
В25
40,2
0,32
0,80
2БФ6-17
В20
27,8
2БФ6-20
В15
18,4
2БФ6-21
4,45
В25
38,2
0,3
0,75
2БФ6-23
В20
26,4
2БФ6-26
В15
17,6
2БФ6-27
4,3
В25
33,6
0,29
0,72
2БФ6-29
В20
25,6
2БФ6-31
В15
17,0
2БФ6-32
4,0
В25
31,8
0,27
0,67
2БФ6-34
В20
24,2
2БФ6-36
В15
16,2
3БФ6-1
5,95
В30
87,3
0,52
1,3
3БФ6-3
В25
63,3
3БФ6-5
В15
23,2
3БФ6-6
5,5
В30
69,2
0,48
1,2
3БФ6-7
В25
59,4
3БФ6-9
В20
41,9
3БФ6-10
В15
22,1
3БФ6-11
5,05
В30
64,1
0,44
1,1
3БФ6-12
В25
55,1
3БФ6-14
В20
26,6
3БФ6-15
В15
20,4
3БФ6-16
4,75
В30
50,6
0,41
1,0
3БФ6-17
В25
46,6
3БФ6-20
В20
25,4
3БФ6-21
В15
19,6
3БФ6-22
4,45
В30
57,4
0,39
0,97
3БФ6-23
В25
44,1
3БФ6-25
В20
27,5
3БФ6-27
В15
18,7
3БФ6-28
4,3
В30
52,3
0,37
0,93
3БФ6-29
В25
42,3
3БФ6-31
В20
23,1
3БФ6-33
В15
17,9
3БФ6-34
4,0
В30
48,9
0,35
0,87
3БФ6-35
В25
39,7
3БФ6-37
В20
22,0
3БФ6-39
В15
17,0
4БФ6-1
5,95
В30
121,4
0,6
1,5
4БФ6-4
В25
79,1
4БФ6-6
5,5
В30
104,1
0,55
1,4
4БФ6-7
В25
74,2
4БФ6-9
5,05
В30
96,1
0,51
1,3
4БФ6-11
В25
68,6
4БФ6-13
В20
41,4
4БФ6-14
4,75
В30
91,2
0,48
1,2
4БФ6-15
В25
64,9
4БФ6-17
В20
39,3
4БФ6-18
4,45
В30
81,3
0,45
1,1
4БФ6-19
В25
61,5
4БФ6-21
В20
33,7
4БФ6-22
4,3
В30
78,1
0,43
1,1
4БФ6-23
В25
59,1
4БФ6-24
В20
35,7
4БФ6-26
4,0
В30
73,2
0,4
1,0
4БФ6-27
В25
55,4
4БФ6-28
В20
33,6
Важные особенности строительства
Для обеспечения надежной защиты сооружения от трещин и перекосов стен как перед осуществлением монтажа, так и в его ходе, важно учитывать следующие моменты:
обязательное использование качественного бетона марки М250 не ниже;
выполнение мероприятий по армированию колонных и опорных элементов;
финишный слой по периметру каждой части конструкции от 3 см;
ширина трещин после полного высыхания должна составлять менее 0,1 мм.
Посмотрите видео, как производится установка стаканов под колонны.
Всю схему мероприятий по монтажу и обустройству основания стаканного типа целесообразнее выполнять в теплое время года, поскольку, во-первых, в соответствии с требованиями СНиП установка бетонных изделий на замерзшие грунты строго запрещена, а во-вторых, такая часть монтажа, как бетонирование в холодную погоду для качественного схватывания состава требует обязательного использования специальных присадок, приобретение которых пагубно отражается в денежном эквиваленте на итоговой смете.
Что такое фундамент стаканного типа и где он применяется?
Для строительства каркасного здания применяются колонны или ригели, на которые устанавливаются панели и перекрытия. Существует два вида колонн: металлические и железобетонные. Фундаменты стаканного типа под колонны на металлической основе – это лучший вариант для промышленных зданий. Они используются при строительстве электростанций, а также в атомной промышленности.
Преимущество такого фундамента в том, что он является наиболее прочным и становится опорой для всего здания.
К достоинствам данной конструкции можно отнести и то, что ее установка относительно простая и не занимает много времени. Фундамент под металлическую колонну устанавливается с помощью специальной тяжелой техники, поэтому такое строительство достаточно дорогостоящее. В его стоимость также входит транспортировка некоторых элементов с завода – производителя.
