Стык прямоугольной колонны с фундаментом

Обновлено: 12.05.2024

Как соединяется колонна с фундаментом

Равномерное распределение нагрузок в каркасных конструкциях зданий и сооружений на подстилающие грунты необходимо для устойчивости всей постройки, поэтому важно правильно рассчитать и смонтировать фундамент под колонны, обеспечивающий долговременную эксплуатацию стен и перекрытий. Колонны часто применяются в качестве нагруженных элементов при строительстве не только промышленных, но и жилых зданий и устанавливаются с такими же жесткими требованиями по надежности и допустимым отклонениям от проектного расчета, независимо от способа их производства и монтажа.

Значимые требования к фундаменту

В типовом строительстве каркасные здания возводятся только промышленного назначения. С развитием сегмента индивидуальных построек из нескольких этажей большой площади стали востребованы несущие опоры в виде колонн как в самих домах, так и в придомовых сооружениях (балконы, ограждения, навесы, гараж на несколько автомобилей).

Часто каркасная конструкция наружных стен, поддержки перекрытий выполняется в виде столбов из армированного монолита с заполнением промежутка между ними легкими газобетонными блоками. Неравномерная просадка бетонных стоек приведет к растрескиванию материала стен. Поэтому нужно ответственно подойти к правильному устройству фундамента под несущими элементами, которые изготавливаются в виде столбов.

Основным документом для такого строительства будет «Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий».

Готовые железобетонные изделия

При проектировании опорной части строения в расчет можно закладывать стандартные элементы заводского производства с уже известными характеристиками и монтажными петлями для быстрой установки.

Основание под колонну выбирается по результатам исследований механико-динамических характеристик залегающих грунтов. Разнообразие вариантов общей конструкции фундаментов для колонн определяется проектными особенностями, площадью и формой будущего строения.

Исходные условия

Размеры подошвы под стоящую опору выбирают, чтобы нагрузка на плоскость контакта с грунтом не оказалась выше его несущей способности. Типовые показатели для усадки каждого отдельного нагруженного элемента в фундаменте не превышали допустимых значений, указанных в нормативах.

Колонна может стоять на отдельном фундаменте или располагаться в группе, для которой имеется единое основание (ленточного или плитного типа).

Группа колонн на едином основании

Выпуски арматуры под будущие колонны в монолитной бетонной плите.

При расчете столбчатого фундамента под колонну в качестве отправного значения берется площадь подошвы 1 столба. Необходимое количество таких опор нужно принимать с запасом не меньше 50% по прочности на каждый устанавливаемый элемент.

Материалами для изготовления одиночных фундаментов служат:

изделия из железобетона;
бутовый камень;
кирпич;
наливной бетон.

К жестким видам оснований относят конструкции из монолитного марочного бетона и выполненные кладкой из кирпича.

Колонны, устанавливаемые на подготовленный фундамент, различаются по виду материала изготовления: металлические, железобетонные изделия. Каждая разновидность имеет свой способ крепления в нижней точке. Подколонники под них изготавливаются в заводских условиях (стандартного типа) или прямо на строительной площадке по месту установки (проектный расчет).

Монолитный метод самостоятельного изготовления имеет преимущество в том, что является универсальным, независимо от того, стальное или железобетонное изделие будет монтироваться сверху на основание.

Подошвы для железобетона

Несущие конструкции из колонн устанавливают на отдельно стоящие фундаменты стаканного типа, чтобы не заливать большой объем бетона в ленты или плиты. Они примут и распределят нагрузку от сооружения в самых ответственных точках. Стандартные изделия для типового строительства промышленных объектов делают на заводах в готовом для сборки виде. Они состоят из расширяющейся к низу подошвы под колонну и вставляемого в стакан столба.

Такие сборные элементы должны соответствовать ГОСТ 24476-80.

Пример готового фундамента (с различными вариантами габаритов) для колонны показан на чертеже:

Увеличение площади контакта с грунтом за счет расширяющейся опорной пятки приводит к следующим результатам:

повышается несущая способность колонны;
уменьшается нагрузка на грунт от общего веса фундаментной конструкции за счет разницы в сечении подошвы и вертикальных столбов – их Ø считается по способности выдержать здание, но не зависит от площади опоры.

Стаканы с балками

В многоэтажном строительстве допустимо выбирать такой тип опоры, если залегающие под зданием грунты непучинистые, спокойные и не склонны к просадке. Стаканы могут стоять на прочных неподвижных породах с глубоким уровнем залегания грунтовых вод.

Соединение отдельных колонн и их фундаментов в единую жесткую конструкцию ленточного типа выполняют 2 основными видами соединений:

Железобетонные изделия связывают вставками балок в основания колонны с последующей заливкой цементным раствором.
Стальные элементы скрепляют анкерными болтами, которые залиты в фундаментном блоке под отверстия в пятке колонны и обеспечивают прочную неподвижную фиксацию.

Если стандартные заводские изделия не удовлетворяют техническим характеристикам, заложенным в проекте сооружения, то, после проведения инженерно-геологических изысканий, допускается изготавливать стаканный фундамент под несущие колонны по месту на основе расчета по конкретным условиям строительной площадки.

Заливка фундамента по месту

Для заливки фундамента по месту установки колонны выполняют индивидуальный расчет с определением площади подошвы, веса и высоты стакана.

Нужно правильно изготовить арматурный каркас по усиленной схеме, чтобы создаваемая конструкция имела высокую степень прочности. Закладка анкерных болтов производится согласно ГОСТу 24379.1-80, отклонения допускаются в пределах ±0,02 см от проекта.

Как должно выполняться армирование подколонника под отдельно стоящую металлическую опору оценивается на этом видео:

Изготавливать фундамент под металлическую колонну необходимо по следующим требованиям стандартов:

использовать марочный бетон не ниже М 200;
предельная водонепроницаемость не выше 5% (соответствовать В2);
защитный слой бетона на арматурных прутках не меньше 3 см (наличие видимых участков стального каркаса запрещено);
трещины в застывшем монолите не могут превышать 0,1 мм.

Геометрия должна выдерживаться

Под устраиваемый фундамент устанавливают надежную опалубку, которая выдержит нагрузки при заливке жидкой массы и сохранит заданную геометрию изделия, выход стальных стержней жестко фиксируется.

Фундаменту под колонну, заливаемому по месту, проводят детальный расчет всех параметров в специализированной проектной организации или при помощи компьютерной программы, которая определяет нужные геометрические размеры каждой части и требуемое армирование подошвы и столба.

В процессе бетонирования необходимо сделать закладку специальных геодезических уровней (реперов) и высотных отметок. Они потребуются и для контроля монтажа остальных конструкций здания, и для геодезических исследований в процессе эксплуатации по выявлению осадки основания.

Установка колонны

Железобетонные столбы квадратного или круглого сечения ставятся на фрезерованные башмаки, которые выставляются по требуемой отметке геодезистами на бетонный раствор.

С такой же тщательностью выставляется заложение анкерных болтов под металлические колонны. Выступающая над бетоном часть стержня размечается заранее и фиксируется в специальном кондукторе, чтобы выдержать горизонтальный и вертикальный размер.

В некоторых разновидностях заводских столбов анкера не закладывают, а оставляют в верхней части колодец для самостоятельной установки по месту.

В каждом случае любая колонна должна ставиться на геометрически выверенное, жесткое основание согласно разработанной проектной документации. В каждом индивидуальном случае для нового сооружения необходимо привлекать специалиста, чтобы оптимизировать объем работ, финансовые затраты и избежать непоправимых ошибок.

4.3.3. Отдельные фундаменты под колонны (ч. 1)

Основным типом фундаментов, устраиваемых под колонны, являются монолитные железобетонные фундаменты, включающие плитную часть ступенчатой формы и подколонник. Сопряжение сборных колонн с фундаментом осуществляется с помощью стакана (см. рис. 4.1, а), монолитных — соединением арматуры колонн с выпусками из фундамента (рис. 4.8, а), стальных — креплением башмака колонны к анкерным болтам, забетонированным в фундаменте (рис. 4.8, б).

Размеры в плане подошвы ( b, l ), ступеней ( b₁, l₁ ), подколонника ( l_uc, b_uc ) принимаются кратными 300 мм; высота ступеней ( h₁, h₂ ) — кратной 150 мм; высота фундамента ( h_f ) — кратной 300 мм, высота плитной части ( h ) — кратной 150 мм.

ТАБЛИЦА 4.22. ВЫСОТА СТУПЕНЕЙ ФУНДАМЕНТОВ, мм

Высота плитной части фундамента h , мм	h₁	h₂	h₃
300	300	–	–
450	450	–	–
600	300	300	–
750	300	450	–
900	300	300	300
1050	300	300	450
1200	300	450	450
1500	450	450	600

Модульные размеры фундамента следующие:

h_f	1500—12000
h	300, 450, 600, 750, 900, 1050, 1200, 1500, 1800
h₁, h₂, h₃	300, 450, 600
b	1500—6600
l	1500—8400
b₁, b₂	1500—6000
b_uc	900—2400
l_uc	900—3600
l₁, l₂	1500—7500

Высота ступеней принимается по табл. 4.22 в зависимости от высоты плитной части фундамента [1]. Вынос нижней ступени вычисляется по формуле c₁ = kh₁ , где k — коэффициент, принимаемый по табл. 4.23.

Форма фундамента и подколонника в плане принимается: при центральной нагрузке — квадратной, размерами b×b и b_uc×b_uc ; при внецентренной нагрузке — прямоугольной, размерами b×l и b_uc×l_uc , отношение b/l составляет 0,6–0,85.

Габариты фундаментов под типовые колонны прямоугольного сечения, например по сериям КЭ-01-49 и КЭ-01-55, для одноэтажных промышленных зданий принимаются по серии 1.412-1/77. Буквы в марках фундаментов обозначают: Ф — фундамент; А, Б, В и AT, БТ и ВТ — тип подколонников для рядовых фундаментов и под температурные швы (табл. 4.24), а числа характеризуют типоразмер подошвы плитной части фундамента и его типоразмер по высоте.

ТАБЛИЦА 4.23. КОЭФФИЦИЕНТ k

Давление на грунт, МПа	Значения k при классе бетона
	В10	В15	В20	В10	В15	В20	В10	В15	В20	В10	В15	В20

0,15	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
0,2	3	3	3	3	3	3	3	3	3	2,9	3	3
										3
0,25	3	3	3	3	3	3	3	3	3	2,5	2,8	3
										2,6	3
0,3	3	3	3	3	3	3	2,7	3	3	2,3	2,5	3
							2,8			2,4	2,6
0,35	2,8	3	3	2,7	3	3	2,4	2,7	3	2,1	2,3	2,7
	3			2,9			2,6	2,9		2,2	2,4	2,9
0,4	2,6	2,9	3	2,5	2,8	3	2,3	2,5	3	2	2,1	2,5
	2,7	3		2,7	3		2,4	2,7			2,2	2,6
0,45	2,4	2,7	3	2,3	2,6	3	2,1	2,3	2,8	1,9	2	2,3
	2,5	2,8		2,5	2,7		2,2	2,5	3		2,1	2,5
0,5	2,3	2,5	3	2,2	2,4	3	2	2,2	2,6	1,8	1,9	2,2
	2,4	2,7		2,3	2,6		2,1	2,3	2,8		2	2,3
0,55	2,2	2,4	2,8	2,1	2,3	2,7	1,9	2,1	2,5	1,7	1,8	2,1
	2,3	2,5	3,8	2,2	2,4	2,9	2	2,2	2,6		1,9	2,2

Примечание. Над чертой указано значение без учета крановых и ветровых нагрузок, под чертой — с учетом этих нагрузок.

ТАБЛИЦА 4.24. РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТОВ

Размеры колонн, мм		Рядовой фундамент			Фундамент под температурный шов			Размеры стаканов, мм			Объем стакана, м 3
l_c	b_c	тип подколон- ника	размеры, мм		тип подколон- ника	размеры, им		h_g	l_g	b_g
l_c	b_c	тип подколон- ника	l_uc	b_uc	тип подколон- ника	l_uc	b_uc	h_g	l_g	b_g
400	400	А	900	300	AT	900	2100	800 900	500	500	0,22 0,25
500 600 600	500 400 600	Б	1200	1200	БТ	1200	2100	800 900 800	600 700 700	600 500 600	0,31 0,34 0,41
800 800	400 500	В	1200	1200	ВТ	1500	2100	900 900	900 900	500 600	0,44 0,52

По высоте приняты следующие размеры: тип 1 — 1,5 м; тип 2 — 1,8 м; тип 3 — 2,4 м; тип 4 — 3 м; тип 5 — 3,6 м и тип 6 — 4,2 м. В табл. 4.25 и 4.26 приводятся в качестве примера эскизы и размеры рядовых фундаментов и фундаментов под температурные швы. Эти фундаменты могут применяться при расчетном сопротивлении основания 0,15—0,6 МПа.

Все размеры фундаментов приняты кратными 300 мм. Применяется бетон класс В10 и В15. Армирование осуществляется плоскими сварными сетками из арматуры классов A-I, А-II и А-III. Защитный слой бетона принят толщиной 35 мм с одновременным устройством подготовки толщиной 100 мм из бетона В3,5.

ТАБЛИЦА 4.25. РАЗМЕРЫ РЯДОВЫХ ФУНДАМЕНТОВ

ТАБЛИЦА 4.26. РАЗМЕРЫ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШВЫ

Эскиз	Марка фундамента	Размеры, мм						Объем бетона, м 3
Эскиз	Марка фундамента	b	l	b₁	h₁	h₁	h_f	Объем бетона, м 3
	ФАТ3-1 ФАТ3-2 ФАТ3-3 ФАТ3-4 ФАТ3-5 ФАТ3-6	1800	2100	–	300	–	1500 1800 2400 3000 3600 4200	3,4 4,0 5,1 6,2 7,4 8,5
	ФАТ6-1 ФАТ6-2 ФАТ6-3 ФАТ6-4 ФАТ6-5 ФАТ6-6	2400	2100	1500	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	4,2 4,7 5,9 7,0 8,1 9,3
	ФАТ7-1 ФАТ7-2 ФАТ7-3 ФАТ7-4 ФАТ7-5 ФАТ7-6	2700	2100	1800	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	4,5 5,1 6,2 7,4 8,5 9,6

Для опирания фундаментных балок предусмотрена подбетонка (рис. 4.9). Пример конструктивного решения фундамента приведен на рис. 4.10.

Габариты монолитных фундаментов под типовые колонны двухветвевого сечения, в частности для серии КЭ-01-52 одноэтажных промышленных зданий, принимаются по серии 1.412-2/77. Размеры подколонной части таких фундаментов приведены в табл. 4.27. Габариты плитной части имеют типоразмеры от 1 до 18, а также типоразмер 19, при котором размер подошвы составляет 6×5 м. По высоте фундаменты могут быть 1—6-го типа. Остальные параметры такие же, как и в серии 1.412-1/77.

Железобетонные фундаменты под типовые колонны прямоугольного сечения, например по сериям ИИ-04, ИИ-20 и 1.420-6 для многоэтажных производственных зданий, принимаются по серии 1.412-3/79.

ТАБЛИЦА 4.27. ТИПЫ И РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННИКОВ

Размеры колонн, мм		Рядовой фундамент			Фундамент под температурный шов			Размеры стаканов, мм			Объем стакана, м 3
l_c	b_c	тип подколон- ников	размеры, мм		тип подколон- ников	размеры, мм		h_g	l_g	b_g
			l_uc	b_uc		l_uc	b_uc
300	300	А	900	900	AT	900	2100	450 450	400	400	0,08 0,12
400	400							650 1050	500	500	0,18 0,29
600	400	Б	1200	1200	БТ	1200	2100	650 1050	700	500	0,25 0,40

Отличие в маркировке фундаментов по сравнению с другими сериями заключается в том, что после цифры, обозначающей типоразмер подошвы, приводится высота плитной части. Размеры подколонной части фундамента приведены в табл. 4.27. Габариты плитной части включают типоразмеры от 1 до 18 и типоразмер 19 (с размером подошвы 5,4×6 м). по высоте фундаменты могут быть 1—6-го типа. Остальные параметры такие же, как и в серии 1.412-1/77. Монолитные железобетонные фундаменты под железобетонные типовые фахверковые колонны прямоугольного сечения, в частности по шифрам 460-75, 13-74 и 1142-77, принимаются по серии 1.412.1-4. Размеры фундаментов приведены в табл. 4.28. Сопряжение колонны с фундаментом шарнирное. Фундаменты разработаны для давления 0,15- 0,6 МПа. Применяется бетон класса В10. Армирование осуществляется сварными сетками из арматуры классов A-I, А-II и А-III. Пример узла опирания колонны на фундамент дан на рис. 4.11.

Под колонны зданий применяются сборные фундаменты из одного или нескольких элементов. на рис. 4.12 приведены решения сборных фундаментов под колонны каркаса для многоэтажных общественных и производственных зданий из элементов серии 1.020-1. Элементы фундамента типа Ф применяются на естественном основании, типа ФС — для составных фундаментов (табл. 4.29). Толщина защитного слоя бетона нижней рабочей арматуры принимается 35 мм, а остальной арматуры — 30 мм. Глубина заделки колонны в фундамент должна быть не менее величин, приведенных в табл. 4.30.

4.3.3. Отдельные фундаменты под колонны (ч. 2)

где h — расстояние между наружными гранями ветвей колонн.

При h ≥ 2,1 м h' принимается равной 1,2 м.

ТАБЛИЦА 4.30. ГЛУБИНА ЗАДЕЛКИ КОЛОНН

Отношение толщины стенки стакана к высоте верхнего подколонника	Глубина заделки h' колонны прямоугольного сечения при эксцентриситете продельной силы
	е₀ < 2 h_с	е₀ > 2h_с
> 0,5	h_c	h_c
≤ 0,5	h_c

Глубина заделки всех типов колонн должна, кроме того, быть не менее глубины заделки ее рабочей арматуры, принимаемой по табл. 4.31. Для возможности рихтовки сборных колонн глубина стакана принимается на 50 мм больше глубины заделки колонны.

ТАБЛИЦА 4.31. ГЛУБИНА ЗАДЕЛКИ АРМАТУРЫ КОЛОНН

Арматура	Колонна	Глубина заделки рабочей арматуры колонн при проектном классе бетона
Арматура	Колонна	В15	В20 и выше
Горячекатаная периодического профиля класса A-II	Прямоугольного сечения Двухветвевая	25 d (15 d ) 30 d (15 d )	20 d (10 d ) 25 d (10 d )
То же, А-III	Прямоугольного сечения Двухветвевая	30 d (18 d ) 35 d (18 d )	25 d (15 d ) 30 d (15 d )

Примечания: 1. Допускается уменьшать глубину заделки колонн до 15 диаметров продольной рабочей арматуры при условии приварки к концам продольных рабочих стержней (дополнительных анкерующих стержней или шайб).

2. Значения, приведенные в скобках, относятся к глубине заделки сжатой рабочей арматуры,

3. Для парных стержней колонны глубина заделки определяется в соответствии с приведенным (по площади сечения) диаметром.

Толщина дна стакана назначается по расчету, но не менее 200 мм. Толщина стенок неармированного стакана d_g поверху принимается не менее 0,75 высоты подколонника, а при его отсутствии — высоте верхней ступени или 0,75 глубины стакана, но не менее 200 мм. Толщина армированного стакана назначается расчетом, но не менее величин, указанных в табл. 4.32. Размеры стакана понизу принимаются больше размера колонны в плане на 100 мм, поверху — на 150 мм.

Рекомендуемые классы бетона для железобетонных монолитных фундаментов В10 и В15, для сборных — В15 и В20. Замоноличивание колонны производится бетоном марки не ниже В10. Армирование подошвы осуществляется сетками из арматуры периодического профиля классов А-II и А-III. Расстояние между осями рабочих стержней составляет 200 мм, диаметр при их длине до 3 м — не менее 10 мм, при большей длине — 12 мм. Во всех пересечениях стержни должны быть сварены. Диаметр продольных рабочих стержней подколонника принимается не менее 12 мм. Подколонники армируются продольными и поперечными стержнями; площадь сечения стержней определяется расчетом.

В местах опирания монолитных колонн на фундаменты выпуски арматуры из фундамента соединяются с арматурой колоны. Заделка выпусков арматуры в фундамент и длина выпусков из фундамента принимаются не менее величин, приведенных в табл. 4.33.

Стыки выпусков арматуры колонн и фундаментов устраиваются выше пола. Стыки рабочей арматуры при диаметре стержней до 32 мм, расположенной в растянутой зоне, должны иметь длину нахлестки не менее величин, указанных в табл. 4.33. При этом стыки располагаются вразбежку. Выпуски арматуры соединяются хомутами с расстоянием между ними не более 10 диаметров.

ТАБЛИЦА 4.32. ТОЛЩИНА СТЕНОК АРМИРОВАННОГО СТАКАНА

Направление усилия	Колонна	Толщина стенок стакана
В плоскости нагибающего момента	Прямоугольного сечения при эксцентриситете продольной силы e < 2 h_c То же, но при e > 2 h_c Двухветвевая	0,2 h_c , но не менее 150 мм 0,3 h_c , но не менее 150 мм 0,2 h' , но не менее 150 мм
Из плоскости изгибающего момента	Прямоугольного сечения и двухветвевая	> 150 мм

ТАБЛИЦА 4.33. ДЛИНА ЗАДЕЛКИ ВЫПУСКОВ АРМАТУРЫ

Арматура	Длина выпусков при бетоне проектного класса
Арматура	В10	В15 и выше
Горячекатаная периодического профиля класса A-II и круглая (гладкая) класса A-I То же, класса А-III	35 d 45 d	30 d 40 d

Под монолитными фундаментами при любых грунтах предусматривается сплошная бетонная подготовка толщиной 100 мм из бетона марки не ниже М50, под сборными допускается принимать песчаную подготовку.

Целесообразно возводить фундаменты на промежуточной подготовке, переменной жесткости в плане (рис. 4.13). В этом случае эпюра контактных давлений трансформируется таким образом, что наибольшие давления на грунт концентрируются под бетонной частью подготовки.

В связных грунтах целесообразно применение буробетонных (рис. 4.14) или щелевых пространственных фундаментов (рис. 4.15). Буробетонный фундамент устраивается в разбуриваемых полостях, заполняемых литым бетоном.

Рис. 4.13. Фундамент на промежуточной подготовке 1 — эпюра контактных давлений; 2 — рыхлый песок; 3 — бетон; 4 — фундамент

Рис. 4.14. Буробетонный фундамент 1 — колонна; 2 — арматурный каркас; 3 — фундамент

Рис. 4.15. Щелевой фундамент 1 — стакан; 2 — подколонник; 3 — плитная часть; 4 — бетонные пластаны

Рис. 4.16. Фундамент с анкерами 1 — фундамент; 2 — арматурный каркас; 3 — анкер

Рис. 4.17. Фундаменты с пустотообразователями 1 — фундамент; 2 — пустотообразователи

Рис. 4.18. Фундамент с наклонной подошвой 1 — цокольная панель; 2 — полурама; 3 — подбетонка; 4 — фундамент; 5 — подготовка

Армируется только стаканная часть. Щелевой пространственный фундамент устраивается путем прорезки узких взаимо перпендикулярных щелей шириной 10—20 см, и которые, при необходимости, устанавливается арматура с последующим заполнением бетоном. Торцы отдельных бетонных пластин могут быть вертикальными или наклонными. Подколонник опирается на верхние плоскости бетонных пластин и на грунт, находящийся между ними. Расстояние между пластинами составляет 2—4 их толщины. Нагрузка на основание передается торцом, а также боковой поверхностью, сопряжение колонн с фундаментами в этом случае такое же, как и в обычных фундаментах.

При передаче на фундамент больших моментов и небольшой вертикальной нагрузки целесообразно применять фундаменты с жесткими анкерами, воспринимающими выдергивающие усилия, что позволит уменьшить крен и отрыв подошвы (рис. 4.16). В нескальных грунтах анкеры представляют собой армированные каркасами буронабивные сваи диаметром 16—20 см, длиной 3—4 м, жестко соединяемые с плитной частью. В скальных грунтах анкеры представляют собой напрягаемые стержни с анкерующими болтами.

Массивные монолитные фундаменты устраиваются с пустотообразователями диаметром от 100 до 300 мм (рис. 4.17). Размеры сборных фундаментов из бетона М200 с наклонной подошвой под распорные конструкции приведены в табл. 4.34, а пример решения на рис. 4.18.

4.3.3. Отдельные фундаменты под колонны (ч. 1)

Рис. 4.8. Соединение колонн с фундаментом а — монолитной; б — стальной; 1 — арматурные сетки; 2 — анкерные болты

ТАБЛИЦА 4.22. ВЫСОТА СТУПЕНЕЙ ФУНДАМЕНТОВ, мм

Высота плитной части фундамента h , мм	h₁	h₂	h₃
300	300	–	–
450	450	–	–
600	300	300	–
750	300	450	–
900	300	300	300
1050	300	300	450
1200	300	450	450
1500	450	450	600

Модульные размеры фундамента следующие:

h_f	1500—12000
h	300, 450, 600, 750, 900, 1050, 1200, 1500, 1800
h₁, h₂, h₃	300, 450, 600
b	1500—6600
l	1500—8400
b₁, b₂	1500—6000
b_uc	900—2400
l_uc	900—3600
l₁, l₂	1500—7500

Руководство по проектированию фундаментов на естественном основании под колонны зданий и сооружений промышленных предприятий

ТАБЛИЦА 4.23. КОЭФФИЦИЕНТ k

Давление на грунт, МПа	Значения k при классе бетона
	В10	В15	В20	В10	В15	В20	В10	В15	В20	В10	В15	В20

0,15	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3	3
0,2	3	3	3	3	3	3	3	3	3	2,9	3	3
										3
0,25	3	3	3	3	3	3	3	3	3	2,5	2,8	3
										2,6	3
0,3	3	3	3	3	3	3	2,7	3	3	2,3	2,5	3
							2,8			2,4	2,6
0,35	2,8	3	3	2,7	3	3	2,4	2,7	3	2,1	2,3	2,7
	3			2,9			2,6	2,9		2,2	2,4	2,9
0,4	2,6	2,9	3	2,5	2,8	3	2,3	2,5	3	2	2,1	2,5
	2,7	3		2,7	3		2,4	2,7			2,2	2,6
0,45	2,4	2,7	3	2,3	2,6	3	2,1	2,3	2,8	1,9	2	2,3
	2,5	2,8		2,5	2,7		2,2	2,5	3		2,1	2,5
0,5	2,3	2,5	3	2,2	2,4	3	2	2,2	2,6	1,8	1,9	2,2
	2,4	2,7		2,3	2,6		2,1	2,3	2,8		2	2,3
0,55	2,2	2,4	2,8	2,1	2,3	2,7	1,9	2,1	2,5	1,7	1,8	2,1
	2,3	2,5	3,8	2,2	2,4	2,9	2	2,2	2,6		1,9	2,2

ТАБЛИЦА 4.24. РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННОЙ ЧАСТИ ФУНДАМЕНТОВ

Размеры колонн, мм		Рядовой фундамент			Фундамент под температурный шов			Размеры стаканов, мм			Объем стакана, м 3
l_c	b_c	тип подколон- ника	размеры, мм		тип подколон- ника	размеры, им		h_g	l_g	b_g
l_c	b_c	тип подколон- ника	l_uc	b_uc	тип подколон- ника	l_uc	b_uc	h_g	l_g	b_g
400	400	А	900	300	AT	900	2100	800 900	500	500	0,22 0,25
500 600 600	500 400 600	Б	1200	1200	БТ	1200	2100	800 900 800	600 700 700	600 500 600	0,31 0,34 0,41
800 800	400 500	В	1200	1200	ВТ	1500	2100	900 900	900 900	500 600	0,44 0,52

ТАБЛИЦА 4.25. РАЗМЕРЫ РЯДОВЫХ ФУНДАМЕНТОВ

ТАБЛИЦА 4.26. РАЗМЕРЫ ФУНДАМЕНТОВ ПОД ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ШВЫ

Эскиз	Марка фундамента	Размеры, мм						Объем бетона, м 3
Эскиз	Марка фундамента	b	l	b₁	h₁	h₁	h_f	Объем бетона, м 3
	ФАТ3-1 ФАТ3-2 ФАТ3-3 ФАТ3-4 ФАТ3-5 ФАТ3-6	1800	2100	–	300	–	1500 1800 2400 3000 3600 4200	3,4 4,0 5,1 6,2 7,4 8,5
	ФАТ6-1 ФАТ6-2 ФАТ6-3 ФАТ6-4 ФАТ6-5 ФАТ6-6	2400	2100	1500	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	4,2 4,7 5,9 7,0 8,1 9,3
	ФАТ7-1 ФАТ7-2 ФАТ7-3 ФАТ7-4 ФАТ7-5 ФАТ7-6	2700	2100	1800	300	300	1500 1800 2400 3000 3600 4200	4,5 5,1 6,2 7,4 8,5 9,6

Рис. 4.9. Фундамент с подбетонкой для опирании балок 1 — фундамент; 2 — подбетонка; 3 — колонна

Рис. 4.10. Фундамент стаканного типа под колонну 1—6 — арматурные сетки

ТАБЛИЦА 4.27. ТИПЫ И РАЗМЕРЫ ПОДКОЛОННИКОВ

Размеры колонн, мм		Рядовой фундамент			Фундамент под температурный шов			Размеры стаканов, мм			Объем стакана, м 3
l_c	b_c	тип подколон- ников	размеры, мм		тип подколон- ников	размеры, мм		h_g	l_g	b_g
			l_uc	b_uc		l_uc	b_uc
300	300	А	900	900	AT	900	2100	450 450	400	400	0,08 0,12
400	400							650 1050	500	500	0,18 0,29
600	400	Б	1200	1200	БТ	1200	2100	650 1050	700	500	0,25 0,40

Шарнирное или жесткое соединение ж/б колонны с фундаментом

такой вопрос. есть фундамент (бетон уже набрал прочность). теперь на него нужно поставить ж/б раму (пара колон и балка между колонами). для обеспечения соединения между колонной и фундаментом, в фундамент забуриваем отверстие и на хим. состав Hilti (хим. анкер) ставим стержни (обычные арматурные стержни). 4-ре стержня на колону. бетон колоны и бетон фундамента никак не соединяются (вообще никак). по сути все соединение только за счет арматуры.

вопрос - можно ли считать данный узел жестким? я не считаю данный узел жестким по следующим причинам 1) не проведено никаких дополнительных работ по связке бетона фундамента набравшего прочность и свежего бетона колон. 2) малые габариты между выпусками арматуры около 110 и 150 мм.

Подскажите как решаеться стык выпусков арматуры фундамента и колонны.

В пособии Тихонова сказано. Защитный слой 15мм при колонах меньше 6м, 20мм при колонах больше 6м. У меня 22мм.

Выпуски арматуры из фундаментной плиты просто смещают вбок - вдоль граней будущей колонны. Арматура колонны попадает на свои проектные места без смещения. Внутрь колонны ни арматуру колонны, ни арматуру выпусков из фундаментов - не смещают и защитный её слой не увеличивают. Вопрос тогда о хомутах на выпуски. Два хомута которые в теле фундамента делаются сразу. А которые выше делаются после установки рабочей арматуры колоны?

Лучше пользоваться нормативной литературой. СП 63.13330

10 мин. -----
Да, после установки рабочей арматуры

с берегов Забобурыхи Защитный слой 15мм при колонах меньше 6м, 20мм при колонах больше 6м. У меня 22мм.

это про другой защитный слой - от торца стержня. У вас же получается, что хомуты, пусть они и конструктивные, имеют з.с. менее 14 мм.

Жесткий узел с колонной из трубы.

Попался жесткий узел с колонной из трубы.
Исходные данные - колонна из трубы 140х8, балка 30Б2. Момент в узле 4,5тм.
Болты высокопрочные, но не затягиваются на усилие. Есть еще такой же узел в среднем ряду. Там уже балки с двух сторон, усилие 10тм.

Как считаете, узел имеет право на существование? Трубу не сплющит и как посчитать стенку колонны.

Прежде всего - зачем нужен жесткий узел?
Кстати, 140х8 из C245 чистый момент 4,5тм не несет (даже без учета сжатия/потери устойчивости).

Считаю, узел - ужасен. Нельзя так дырявить стойку. Посчитать можно смоделировав в "тяжелых" программных комплексах. Замкнутый профиль совсем не предназначен для жесткий узлов с балкой. А если и делать жесткий узел, то только наваривая большие "уши" с боков трубы.
Завтра скину пример (пришлось как-то делать такой жесткий узел).

Расчёт узла сопряжения колонн с фундаментом

Одной из основных задач при проектировании стальных рамных каркасов многопролётных зданий является закрепление колонны в фундаменте, обеспечивающее восприятие поперечной и продольной сил, а также изгибающего момента расчетной величины при основном и особом сочетании нагрузок.

В соответствии с расчётной схемой металлического каркаса многопролётного здания имеется в узлах соединения колонны с фундаментом либо шарнирное, либо жёсткое сопряжение (рис.1).

Рис.1. Узел соединения колонны с фундаментом

При анализе проектной документации нескольких зданий для Пензы и Пензенской области выявлено, что соединение металлической колонны из прокатного двутавра с железобетонным столбчатым фундаментом осуществляется через металлическую базу из плиты базы и четырёх анкерных болтов (рис. 2). Причём анализируемые проекты имели здания с несколькими пролетами и высотой не менее трёх этажей. Соединения несущих балок с колонной осуществлено по шарнирной схеме. Естественно, что при определении усилий в элементах поперечной рамы необходимо было вводить жёсткое соединение фундамента с колонной в виде жёсткого закрепления, так как в противном случае система становится статически изменяемой (при шарнирном соединении колонн с фундаментом). В рабочей же документации показывается узел соединения колонны с фундаментом через плоскую плиту и четыре анкерных болта.

Рис. 2. Соединение колонн с железобетонным фундаментом

Вместе с тем базы колонн имеют закрепления нижнего конца в фундаменте либо шарнирное, либо жёсткое. Причём если колонны центрально сжаты, то крепления их к фундаментам можно осуществлять непосредственно за опорную плиту болтами, чаще всего двумя и иногда четырьмя, которые условно можно назвать монтажными. При этом такое закрепление называют шарнирным, так как на плиту базы не действует изгибающий момент (М=0). Анкерные болты должны воспринимать изгибающие моменты и работать, как правило, на растяжение, что приводит к тому, что база проектируется с наличием распределительных траверс по схеме на рис.3, то есть жёсткой.

Рис. 3. Жёстко опёртая база внецентренно-сжатой колонны

Напряжение под плитой базы колонны определяется в зависимости от величины значений N и M по формуле:

где В — ширина плиты базы, а L — длина базы.

Значения этих напряжений могут быть разные в виде схем (рис.4):

Рис.4 Эпюры нагружения

Анализируя оба варианта эпюр нагружения, можно сказать, что по первому варианту болты не работают на растяжение и их условно можно назвать монтажными, так как они работают на сжатие.

По второму варианту контактная зона плиты с фундаментом не может воспринимать растягивающие напряжения и растягивающие усилия, воспринимаемые анкерными болтами. Сила, которую воспринимают анкерные болты, определяется из условия статического равновесия системы по формуле:

где M и N — расчётные усилия для фундаментной плиты; — сила, которую воспринимают анкерные болты; a — расстояние от центра тяжести плиты базы до центра тяжести эпюры сжатых напряжений под плитой базы; y — расстояние от анкерных болтов до центра тяжести эпюры сжатых напряжений.

Чем меньше будет значение продольной силы и больше значение изгибающего момента, тем больше будет значение силы . Выполняя соединение колонны с плитой базы по рисунку 1 это соединение в технической литературе [1], [2], [3] всегда считалось шарнирно опёртым. Тем не менее, имеется техническое решение по типовой серии 1.423.3–8 вып.2, когда базу колонн проектируют без траверс для бескаркасных зданий, в зданиях с подвесным транспортом и с мостовыми кранами общего назначения грузоподъемностью до 5 тс. Такая плита базы должна быть рассчитана на изгиб по схеме на рис.5.

Рис.5 Схема грузовой площади при расчёте плиты базы на изгиб от отпора фундамента на плиту

Расчет плиты ведут по следующей методике, описанной в [5]:

Толщину опорной плиты следует определять расчетом на изгиб пластинки по формуле

(1)

где М_max — наибольший из изгибающих моментов М, действующих на разных участках опорной плиты и определяемых по формулам:

1) для консольного участка плиты

(2)

2) для участка плиты, опертого на четыре стороны в направлении короткой и длинной сторон соответственно

(3)

3) для участка плиты, опертого по трем сторонам

(4)

для участка плиты, опертого на две стороны, сходящиеся под углом, по формуле (4), принимая при этом d₁ — диагональ прямоугольника, а размер а₁ в таблице Е.2 [5]- расстояние от вершины угла до диагонали. Здесь с — вылет консольного участка плиты;

α₁, α₂, α₃ — коэффициенты, зависящие от условий опирания и отношения размеров сторон участка плиты и принимаемые согласно таблице Е.2 [5]; q — реактивный отпор фундамента под рассматриваемым участком плиты на единицу площади плиты.

При этом площадь стальной опорной плиты должна удовлетворять требованиям расчета на прочность фундамента. Передача расчетного усилия на опорную плиту может осуществляться через фрезерованный торец или через сварные швы конструкции, опирающейся на плиту [5].

В связи с этим необходимо рассчитать сварной шов, прикрепляющий плиту базы к сплошной колонне, применяя для этого формулу:

, (5)

где — момент сопротивления расчётного сечения сварного соединения по металлическому шву.

Данная формула применяется, если значение ; то есть расчёт ведётся по металлу шва, а не по металлу границы сплавления (см. [5]).

Только если толщина плиты и сварные соединения колонны с плитой удовлетворяют вышеуказанным расчётам, можно считать соединение колонн с фундаментом по рисунку 1 условно жёстким и в расчётах опорный узел принимать жёстким. При проверке несущей способности уже изготовленных рам с устройством соединения колонн с фундаментом по типу рис. 1 без траверс нельзя считать соединения жесткими.

1. Металлические конструкции. Под ред. Н. С. Стрелецкого, М., 1961.

2. Муханов К. К. Металлические конструкции. М. Строиздат, 1967.

3. Васильев А. А. Металлические конструкции. М. Строиздат, 1975.

4. Металлические конструкции. Справочник проектировщика, Т. 2. Под ред. В. В. Кузнецова, М., 2011.

5. СП. 16. 13330. 2011. Стальные конструкции. Актуализированная редакция. СНиП II-23–81*. М., 2011.

Читайте также: