Фундамент стаканного типа под колонны: монтаж, гидроизоляция

Этапы устройства основания

При разметке участка желательно использовать геодезическое оборудование После того, как будут закончены работы над проектом будущего здания, следует приступать непосредственно к строительным работам. Прежде всего, производится перенесение проектных чертежей на местность.

Участок строительства разбивается с помощью осевых линий – тонкой проволоки или шпагата, натянутых на колышки.

Эти колышки устанавливаются таким образом, чтобы осевые линии, пересекаясь между собой, образовывали периметр будущего здания. Затем производятся земляные работы. Их характер и объём полностью зависят от типа запроектированного фундамента.

Для равномерного распределения веса здания на опоры, необходимо максимально точно рассчитать на местности точки заложения оснований под столбы.

Ниже рассмотрим особенности устройства монолитных фундаментов для колонн, производимых по различным технологиям.

Столбчатое монолитное основание

Для устройства столбчатого монолитного фундамента достаточно выкопать яму нужной глубины под заливку монолитного стакана, либо для установки готового «стакана». На дне также сооружается песчано-гравийная подушка. Перед заливкой монолитного столбчатого фундамента вымеряется точка установки колонны и сооружается опалубка.

Внутрь нее помещается каркас с закладной или с выступающими вверх штырями для крепления будущей опоры. Конструктивно столбчатое основание может быть исполнено как в виде монолитной плиты, так и в виде ступенчатой пирамиды из двух-трёх уступов. В последнем случае каждая ступень заливается по отдельности, начиная с самой нижней.

Посмотрите видео, как производится установка колонны в стакан.

Ленточное монолитное основание

В этом случае выкапывается траншея по всему периметру постройки, а также там, где будут проходить внутренние несущие стены. В точках монтажа колонн делаются расширения или углубления в грунте, если проектом предусматривается установка или заливка в этих местах бетонных «стаканов».

Конструкция ленточного основания под колонны

В случае если общая масса строящегося здания не такая уж и большая, можно обойтись без подобного усиления конструкции. Достаточно будет в точках монтажа несущих опор лишь усилить каркас с помощью более толстой арматуры, выпуска вертикальных стержней или установки металлических пластин – «закладных».

По всему периметру траншеи, на дно засыпается подушка из крупного песка, гравия или щебня, а затем укладывается объёмный каркас. Он собирается и монтируется таким образом, чтобы возвышаться над уровнем траншеи на определённую высоту (не менее 30-40 см), необходимую для защиты стен здания от потоков талой и дождевой воды. Выступающая часть каркаса забирается в опалубку.

Сплошное монолитное основание

Для заливки сплошной железобетонной плиты необходимо снять верхний слой почвы на всей площади будущей постройки. Затем площадка выравнивается в горизонтальной плоскости и засыпается щебнем, песком или гравием. Поверх песчано-гравийной подушки укладывается объёмный каркас, в точках монтажа опор также делается усиление каркаса, выпускаются стержни (анкерные болты) либо монтируется металлическая закладная пластина.

Рекомендуем посмотреть видео о том, как производится монтаж колонны на готовое основание.

Свайные монолитные основания

По типу устройства такие основания могут быть нескольких типов, но к монолитным фундаментам под колонны можно отнести, пожалуй, только буронабивную технологию. В местах монтажа будущих колонн с помощью бура делается отверстие, куда устанавливается опалубка.

Устанавливать закладные, анкера или выпуски арматуры под будущую колонну лучше до заливки монолита. В этом случае возможно скрепить данные детали с каркасом, что делает связь колонны с основанием более прочной. Кроме того, это отнимет гораздо меньше сил и времени.

Поскольку от правильного выбора фундамента зависит надёжность здания и долговечность его эксплуатации, подходить к расчётам нужно очень ответственно. Наилучшим вариантом будет обратиться к специалистам, которые смогут составить проект с учётом всех мельчайших нюансов.

Поэтапная инструкция монтажа фундамента стаканного типа

Приступать к строительству фундамента стаканного типа можно только после создания проекта, точно рассчитанного специалистами. В этом проекте должен учитываться вид нагрузки: при центральной используются опорные плиты квадратного сечения, при боковой – прямоугольного. Вид башмака и его сечение зависят от грунта и несущей способности фундамента.

Но независимо от размеров и вида, фундамент должен изготавливаться из бетона марки М200 с впитыванием влаги до 5% максимум от собственного объема (обозначается маркировкой В2). Для армирования используется арматура класса А2 или А3 для сварных конструкций.

Установка фундамента из готовых блоков

Первое, из чего начинается любое строительство – обеспечение подъездной дороги к объекту. Не стоит экономить на щебенке – вес каждого блока варьируется от 1,3 до 5,8 тонн, так что тяжело груженые фуры по грунтовке после дождей могут не проехать. Когда на стройку доставлен кран, экскаватор и все материалы, можно приступать к устройству фундамента:

Выкапываются котлованы под стаканные блоки согласно разработанному проекту. Сначала экскаватором, а потом выравниваются по нивелиру вручную лопатами.

На дно обязательно насыпается минимум 30 см песчано-гравийной подушки, которая должна быть больше будущей плиты основания на 30 см. Сначала – гравий, который трамбуется и выравнивается по уровню. Потом такой же толщины слой увлажненного песка. Если песок поливается со шланга, нужно быть предельно аккуратным, чтобы не намочить земляное дно. Если дно котлована и песчаная подушка не выровнены, не добиться равномерного распределения веса. Согласно проекту, размечается центральная точка для каждого котлована, по которой будет выверяться положение плиты основания и башмака. С помощью крана блоки переносятся к котловану, а два строителя на весу выравнивают их согласно разметке и после этого кран опускает блок.

Выбранным из котлованов грунтом производится обратная засыпка установленных стаканов.

После того, как все стаканы засыпаны, с помощью крана устанавливаются железобетонные колонны.

Фундаментная балка укладывается на стаканы между колоннами – для нее не нужно дополнительно заливать ленточный фундамент. А уже на эту балку будет ставиться бетонная стеновая панель.

Скорость установки готовых стаканов действительно впечатляет – за неделю можно поставить до 130 стаканов и сразу же приступать к возведению стен, не дожидаясь застывания фундамента, как это происходит при заливке.

Устройство монолитного фундамента

Несмотря на то, что стоимость готовых стаканных блоков не так и высока, практически всю денежную выгоду нивелирует сложная и дорогостоящая доставка многотонных башмаков. В некоторых случаях гораздо проще залить фундамент на месте, заказав несколько бетономешалок с готовой смесью. Самостоятельно замешивать бетон не стоит – добиться нужной марки не получится. Процесс устройства не очень отличается от установки готовых блоков:

Выкапываются котлованы, выравнивается дно, укладывается и трамбуется песчано-гравийная подушка.
Делается подбетонка – тонкий и ровный слой цементного раствора, который предотвратит потерю бетонного молочка.

На подбетонку устанавливается армирующий каркас для будущего стакана. Сваривать можно арматуру только с соответствующей маркировкой, если арматурные пруты не предназначены для сваривания, их связывают поволокой.

Вокруг армирования устанавливается опалубка, повторяющая форму стаканного блока. Если же планируется установка железных колонн, вместо пустой ниши внутри башмака делается монолитный стакан с вмурованными анкерами из высокопрочного металла.

Когда опалубка готова, можно приступать к заливке бетона. Не стоит забывать вибрировать бетон погружным вибратором до полного исчезновения пузырьков воздуха, поднимающихся из глубины. Если этого не делать, под весом стен и перекрытий основание может начать трескаться.

Снимается опалубка после того, как бетон затвердеет – ориентировочно на третий день после заливки. Остаточную прочность бетон набирает только через месяц, все это время фундамент нужно поливать и укрывать.

Только после того, как фундамент остаточно затвердеет, можно приступать к обратной засыпке и установке колонн.

Для понимания процесса, на видео показано, как заливается подобный тип фундамента:

Где применяют стаканный фундамент?

Расчёты основания

Для индивидуального строительства жилых домов малой этажности, а также комплексного возведения многоуровневых новостроек используют только ленточные или монолитные фундаменты. Использовать точечное стаканное основание в этом случае нельзя. Его следует применять для строительства следующих зданий:

объекты промышленного назначения – мосты через водоемы, конструкции для переходов и переездов над железнодорожными путями;помещения социальной инфраструктуры – подземные гаражи и автомобильные стоянки;машинные отделения на теплостанциях и электростанциях;складские ангары для хранения готовой продукции или сырья;спортивные и торговые комплексы одноуровнего типа с малым весом строения.

Чаще всего столбчатое основание представляет собой железобетонный фундамент стаканного типа. Его главным отличием является то, что обычно заказчиком сооружений выступают государственные структуры, муниципальные власти или крупные промышленные предприятия.

Это подразумевает полное соответствие оснований заявленным техническим требованиям и ГОСТам. Для характеристики используемого при строительстве материала, а также места, где может располагаться стаканное основание, используется специально разработанная серия фундаментов определенной версии, утвержденная и проверенная проектными институтами. В серии четко прописаны все нормы и требования, которым должно соответствовать основание.

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.

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:

Монолитный – готовое сооружение, в которых столбы установлены по определенной схеме. Колонны закрепляют на фундамент болтами.
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:

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.
Кирпичные – выдерживают меньшую нагрузку и используются для малоэтажных зданий.
Деревянные – подходят только для деревянных или каркасных зданий.
В частном строительстве встречаются опоры из бетонных или асбестовых труб.

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:

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.
Затем нужно узнать массу перекрытий. Как правило, это фабричные изделия и каждый производитель уже указывает их массу. Поэтому, достаточно связаться с поставщиками.
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.
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.
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.
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.

Монтаж колонн

Большинство металлических колонн размещается на сплошном фундаменте из бетона. Кода они готовятся к монтажу, на них наносят отметки, обозначающие продольную ось и верх фундамента. При установке колонны удерживают одним из таких способов:

При помощи анкерных болтов, которые заделаны в фундамент. После того, как колонна выверена по двум перпендикулярным осям, места соединения заливаются цементным раствором.
Напрямую фундаментной поверхностью, которая возводится до отметки фрезерованной подошвы у колонны. В этом случае цементный раствор дополнительно не подливается.
С использованием стальных опорных листов. У них верхняя поверхность строгается. Заливка цементного раствора выполняется при необходимости.

Для удержания колонн с широкими башмаками и высотой до 10 м достаточно использовать одни только анкерные болты. Колонны с большей высотой и узкими башмаками необходимо также поддерживать расчалками в той плоскости, где жесткость конструкции минимальна.

Крепление расчалок выполняется в верхней части колонны до того, как она будет поднята и размещена.
Другой конец расчалок крепится к якорям или элементам фундамента, расположенных неподалеку.
После того, как расчалки полноценно натянуты, стропы с колонны можно убирать.
Полностью снимать расчалки разрешается только после того, как колонна закреплена при помощи постоянных элементов. Обеспечить устойчивость колонне можно подкрановыми балками или связями, которые размещаются после монтажа первых двух колонн, соединенной подкрановой балкой.

Когда выполняется монтаж колонн, размещаемых на фундаменте, то в ходе процесса их крепят анкерными болтами. Любые металлические прокладки, подкладываемые под основание, обязательно привариваются. В свою очередь, колонны, на верхних ярусах также скрепляются болтами или сваркой. На это соединение приходится высокая нагрузка, поэтому его прочность тщательно просчитывается при проектировании.

крепление металлических колонн при помощи анкерных болтов

Монтаж элементов металлических конструкций с помощью выверки достаточно трудоемкий и длительный по времени. Поэтому в последнее время все больше используется способ монтажа, который не требует выверки. Такой метод позволяет, как улучшить качество конструкции, так и сократить сроки, требуемые для возведения здания.

Безвыверочный монтаж требует подготовки металлоконструкции в процессе изготовки и непосредственно на стройплощадке. Чтобы увеличить точность конструкции, используются следующие технологические приемы:

Раздельное изготовление башмака и опорной плиты;
Фрезерование торцов двух ветвей колонн;
Строгание опорных плит;
Наличие 4 приваренных планок на опорной плите с нарезанными отверстиями для размещения болтов;
Наличие осевых рисок на ветвях колонн.

Опорная плита размещается при помощи регулировочных болтов на опорных планках, которые бетонируются полностью в фундамент заподлицо, по аналогии с закладными деталями. Опорная поверхность плиты выставляется гайками таким образом, чтобы разница фактической отметки от проектного положения составляла не более 1,5 мм.

Когда ведется установка колонны, то осевые риски, нанесенные на ветвях, совмещаются с рисками на опорных плитах. Это обеспечивает достаточную точность размещения, после чего колонну крепят анкерными болтами. В этом случае не требуется дополнительно выверять колонну по высоте или осям. После того, как установлены расчалки, на колонны можно монтировать подкрановые балки. Когда подкрановые балки совмещены по осевым рискам с колоннами, их не требуется дополнительно выверять. После закрепления балок с колонн снимаются расчалки.

Столбчатое основание

Сравнительно недорогой, хорошо проявивший себя на сложных почвах столбчатый фундамент подходит для строительства легких деревянных строений. Технология возведения такого основания проста. В почве бурятся скважины, в которые помещается арматура и заливается цементом. Чтобы бетонное молочко не впитывалось в стенки скважин, неоходимо их гидроизолировать. Сделать это можно с помощью рубероида.

Фундаменты столбчатого типа делятся на заливные и забивные.

Первые изготавливаются путем заливки бетоном скважины, подготовленной с помощью ручного бура или специальной техники. Обычно глубина скважина ниже точки промерзания грунта.

Вторые — это сваи, которые забиваются специальной техникой, что приводит к удорожанию строительства.

Столбы основания должны быть такой длины, чтобы могли достигать несущих слоев грунта. Если на участке этого сделать нельзя, то используются висячие сваи, на них вся нагрузка падает на сцепление боковых стенок сваи с почвой. При изготовлении заливных свай наличие арматуры обязательно. Столбчатые сваи с ростверком, изготовленным по методу монолитного ленточного фундамента, служат надежным основанием для домов небольшой этажности.

К столбчатым относятся свайные фундаменты. Они широко применяются в промышленном и частном строительстве.

Типы свайных фундаментов зависят от расположения свай.

Одиночные сваи применяются при строительстве легких деревянных домов.
Ленточные — для строительства больших построек.
Свайные кусты применяются для сооружения колонн, отдельно стоящих опор.
Свайные поля применяются при сооружении многоэтажных построек.

Этапы монтажа

Фундаменты стаканного типа предъявляют повышенные требования к механическому составу грунта. Вечномёрзлые, насыпные и проседающие земли непригодны, так как под полной массой здания возможны проседания и разрушение всего строения. Подвижки также возможны на пучинистых грунтах в зимний период.

Перед выбором типа фундамента проводят геологические изыскания, в которых кроме прочности определяют гидрологическое состояние, минимальный и максимальный уровень грунтовых вод по данным многолетних наблюдений.

При необходимости местность осушают, изготавливают дренаж. От высоты залегания воды зависит возможность углубления в грунт.

При положительном решении об использовании стаканного фундамента приступают к предварительным мероприятиям.

Подготовка к монтажу

Подготовка участка к строительству

Участок строительства очищают от строительного мусора и всей растительности, деревья выкорчёвывают с корнем. Проводят планировку местности с помощью бульдозеров. Если проектом предусмотрен котлован, проводят выработку грунта тяжёлыми экскаваторами. Помимо общего, может быть вырыт котлован по периметру здания или для каждого стакана по отдельности.

Уплотняющая подсыпка, если она предусмотрена проектом, должна выступать за пределы опорной плиты на 300 мм с каждой стороны. Исходя из этого проводят выборку грунта.

По окончании выборки земли дно котлована выравнивают и трамбуют с помощью механических средств.

На грунтах, склонных к проседанию, устраивают уплотняющую подушку из щебня мелкой фракции и песка. Вначале насыпают слой щебня, который трамбуют с помощью механических приспособлений или навесного оборудования на строительные механизмы. Следующий слой — песок. После проливки водой песчаную подушку трамбуют аналогично щебёночной.

Следующий этап – разметка мест установки фундаментов. С помощью обносочных досок, шнура (проволоки 2 мм) и отвеса отмечают точную точку установки блоков. Далее с помощью размерного шаблона на грунте вымеряют положение боковых сторон фундаментов. Для удобства установки фундамента в грунт забивают колышки, которые соединяют бечёвкой.

Монтажные работы

Установку проводят с помощью тяжёлой строительной техники, так как масса блоков может быть от 1,5 до 5,8 т.

К монтажу допускаются работники, прошедшие обучение и имеющие разрешения на работу с подъёмными механизмами.

Проверяют состояние и исправляют при необходимости монтажные петли. Краской наносят положение сторон согласно проекту.
Строповку выполняют двумя или четырьмя крюками с зависимости от массы изделия.
После подъёма, нижнюю часть опорной плиты очищают от налипшего грунта.
Точную ориентацию фундамента проводят вручную на высоте 15–20 см от земли.
Окончательная корректировка проводится ломами после опускания блока на землю.
Перед засыпкой грунта проводят защиту фундамента от влаги. Используют клеевой метод или обмазку специальными составами.
После установки всех стаканов начинают монтаж колонн.