Фундаменты под металлические колонны перераспределяют на грунт все нагрузки от вышележащих конструкций и обеспечивают общую устойчивость сооружения. Без такого фундамента металлическая колонна, являющаяся основной несущей вертикальной конструкцией, не сможет выполнять свои функции.
Основными функциями таких фундаментов являются:
- передача нагрузок от колонны и вышележащих конструкций здания на грунтовое основание;
- обеспечение необходимой устойчивости металлических колонн и здания в целом;
- защита подземной части колонн от коррозии и температурных воздействий.
Кроме того, фундамент защищает металл основания от прямого контакта с грунтом, а значит от возможной подземной коррозии, что существенно увеличивает срок службы всей конструкции.
Таким образом, наличие фундамента является обязательным условием для возведения любого здания или сооружения с использованием металлического каркаса. Правильный выбор и расчет фундамента напрямую влияют на безопасность и долговечность всего объекта.
Типы фундаментов под металлические колонны
В основном при возведении зданий применяют монолитный фундамент под металлические колонны. Каркасом для монолита служит армированная конструкция, по верху которой в соответствии с размерами подошвы стальной колонны и в заданном порядке устанавливают анкерные болты. Но также имеет свое применение и сборный – набирается такой фундамент из железобетонных блоков, скрепляемых между собой раствором.
Существует несколько основных видов фундамента, применяемых в современном строительстве под колонны из металла:
- Столбчатый фундамент под металлическую колонну представляет собой отдельно стоящие опоры в виде бетонных столбов или плиты с бетонными стаканами, в которые заделываются металлические колонны.
- Ленточный фундамент выполняется в виде сплошной ленты, проходящей под рядом колонн. Этот тип обеспечивает большую жесткость всей конструкции.
- Свайный фундамент применяется при слабых грунтах и использует забивные или буронабивные сваи, соединенные в единую систему ростверком.
- Стаканный фундамент под металлическую колонну – монолитная плита из бетона с формованными стаканами для заделки опорных частей металлических колонн.
Каждая разновидность фундаментной основы имеет свои особенности и области применения. Выбор конкретного типа зависит от нагрузок, грунтовых условий строительной площадки и конструктивных решений здания.
При возведении высотных сооружений с большим количеством колонн часто используют комбинированные решения, включающие фундамент стаканного типа под металлическую колонну, а также столбчатый и свайный виды конструкций. Разные типы фундаментов применяют в различных частях объекта.
Особенности ленточного фундамента
Фундамент представляет собой сплошную ленту из монолитного железобетона, укладываемую вдоль всего ряда колонн или стен здания. Конструктивно он состоит из фундаментной плиты толщиной 400-600 мм, армированной сетками или отдельными стержнями. В фундаментной плите оставляются проемы для заделки опор колонн каркаса или стеновых панелей. Высота ленточного фундамента обычно составляет 0,5-1 м.
Преимущества и недостатки использования ленточного фундамента
Рассмотрим основных критерии выбора подобного фундамента. А именно.
Преимущества:
- высокая несущая способность;
- распределение нагрузки на грунт по большой площади;
- дополнительная жесткость всего каркаса здания.
Недостатки:
- большой расход материалов на кубометр здания;
- трудоемкость устройства опалубки;
- подверженность неравномерным осадкам при плохой подготовке основания.
Свайно-столбчатый фундамент и его особенности
Свайно-столбчатый фундамент состоит из забивных или буровых свай, объединенных сверху столбчатым ростверком. Сваи передают нагрузки на грунты, расположенные ниже зоны сжимаемости.
Ростверк распределяет нагрузки между сваями. Особенность такого типа фундаментов – возможность воспринимать большие нагрузки при сложных грунтовых условиях за счет глубокого заглубления свай.
Когда целесообразно применять этот тип фундамента
Свайно-столбчатые фундаменты наиболее эффективны в следующих случаях:
- наличие слабых, водонасыщенных грунтов в верхнем слое;
- необходимость воспринимать высокие нагрузки на фундамент;
- строительство на подрабатываемых или намывных территориях;
- резко пересеченный рельеф строительной площадки.
Такой тип фундамента обеспечивает надежность и устойчивость зданий даже в самых неблагоприятных грунтовых условиях.
Отличия плитного фундамента
Плитный фундамент представляет собой сплошную монолитную железобетонную плиту, которая по всей площади облегает здание. Толщина плиты - 400-1000 мм. Армируется она сетками или отдельными стержнями по расчету. Особенность этого типа фундамента в том, что он опирается всей нижней поверхностью на грунт и передает на него нагрузки от сооружения равномерно по всей площади.
Критерии выбора для применения плитного фундамента
Плитные фундаменты целесообразно применять в следующих случаях:
- при наличии скальных и полускальных грунтов;
- если под зданием предполагается оборудовать подвал;
- когда здание имеет большую площадь застройки и равномерно распределенные нагрузки.
Данный вид фундаментного основания имеет высокую несущую способность и выдерживает большие нагрузки при значительных размерах сооружений.
В чем особенности стаканных фундаментов
Стаканный фундамент имеет конструкцию монолитной плиты из бетона с формованными стаканами для заделки опорных частей металлических колонн.
Глубина заделки колонны в стакан составляет 400-600 мм. Стаканы армируются каркасами или армсетками. Для надежной фиксации колонн из стали в них устанавливаются анкерные болты, расположенные в строго определенном проектом порядке.
Стаканные фундаменты наиболее часто используются в каркасном строительстве под отдельно стоящие колонны при средних нагрузках (5-7 МПа). Они не требуют большого расхода материалов, просто изготавливаются и удобны при монтаже готового каркаса здания. Преимуществами стаканных фундаментов являются технологичность, экономичность, универсальность конструктивных решений. К недостаткам можно отнести ограничения по несущей способности и необходимость выравнивания опор по высоте при монтаже.
Процесс выбора и установки фундамента под колонну из стали
Закладка и возведение фундамента являются одними из наиболее важных этапов возведения любого здания с металлическим каркасом. Правильный выбор типа фундамента и технологии его устройства определяют надежность и долговечность всей конструкции сооружения.
Процесс выбора и устройства фундамента включает следующие основные этапы:
- Инженерно-геологические изыскания грунтов основания.
- Выбор типа и конструкции фундамента по результатам расчета нагрузок.
- Расчет и конструирование фундамента с учетом нагрузок и свойств грунтов.
- Подготовка котлована, устройство и армирование фундамента под металлическую колонну.
- Гидроизоляция фундамента.
- Установка анкерных болтов и заделка опор металлических колонн.
От правильного соблюдения технологии на каждом этапе зависят прочность и устойчивость всего сооружения в целом.
Расчет нагрузок и выбор типа фундамента
Расчет нагрузок на фундамент под металлическую колонну производится исходя из веса самой колонны, веса вышележащих конструкций (балок, ферм, перекрытий и т.д.), временных нагрузок от людей, оборудования, а также учитываются ветровые и сейсмические воздействия для данной местности. В результате расчета определяется итоговая расчетная нагрузка на фундамент в кН/м2, которая передается на него колонной.
Выбор оптимального типа фундамента в соответствии с нагрузками
На основании полученной расчетной нагрузки подбирается тип фундамента, который способен ее выдержать с запасом прочности. Выбор также зависит от конструктивных особенностей сооружения, грунтовых условий площадки и технико-экономической целесообразности.
Например, при небольших нагрузках может подойти столбчатый фундамент, при больших - свайный или плитный, где-то будет необходима серия фундаментов под металлические колонны разного типа и т.д.
Установка и закрепление металлической колонны на фундаменте
Монтаж и фиксация колонны на фундаменте. Колонну устанавливают в проектное положение при помощи крана с монтажными ломиками для точного позиционирования. После выверки вертикальности оси колонна закрепляется на анкерных болтах с помощью гаек с подкладками. Стыки колонн укрупнительной сборки свариваются.
Проверка стабильности и правильности установки. После монтажа и нивелирования по отметкам контролируют: вертикальность колонны, положение плоскостей опорных плит колонны и фундамента, расположение анкерных болтов в допуске по осям и отметкам. Несоответствие параметров недопустимо и колонна должна быть демонтирована. Проведение приемочного контроля и корректировок на всех этапах фундаментных и монтажных работ является обязательным.
