Технология крепления колонны к фундаменту

При строительстве зданий и сооружений, в качестве несущих элементов используют железобетонные или металлические колонны.

Они представляют собой своеобразный каркас, на который опираются фермы свода, перекрытия, продольные и поперечные балки.

От правильности возведения каркасной основы зависит прочностные характеристики всего здания.

Даже минимальные отклонения от проектных расчетов не допустимы. Избежать их помогает фундаментная основа под колонну, обеспечивающая строго вертикальное расположение и удержание веса всей конструкции. Виды крепления могут различаться в зависимости от материала колонны, ее размера, а также способа восприятия нагрузки.

Технология монтажа основания

Перед началом монтажных работ, еще на этапе проектирования, решают вопрос о выборе основания под колонны. Правильно подобранные фундаментные блоки обеспечивают надежность конструкции и равномерное распределение нагрузки по поверхности грунта.

В зависимости от типа несущих колонн применяют монолитные или сборные фундаментные блоки. Несмотря на различие в технологии монтажа, они позволяют надежно зафиксировать нижние концы несущих колонн в нужном положении:

• Монолитные блоки представляют собой цельную конструкцию с углублением в центре под колонну.
• Сборный вариант блоков состоит из опорной плиты и подколонника.

Работы по установке фундаментных блоков проходят в несколько этапов:

• Подготовка участка. После расчистки территории от мусора роют котлован (отдельно для каждого блока или общий, ограниченный границей будущего здания).
• Создание уплотняющей песчано-гравийной подушки. Необходимость в ней существует только в случае, если грунт имеет низкую плотность, и возможна его усадка.

  Нижним слоем засыпают щебень и тщательно утрамбовывают. Сверху укладывают песок. Его увлажняют и тщательно утрамбовывают.

• Разметка осей фундаментных блоков. Оси фиксируют при помощи пересечения натянутых бечевок или тонкой проволоки. Точки осей переносят на землю, используя отвес. При помощи колышек размечают боковые контуры, попутно проверяя горизонтальность подушки. При необходимости проводят коррекцию.
• Монтаж блоков. Фундаментные блоки перемещают к месту установки и устанавливают в соответствии с разметкой, после чего демонтируют строповку.

Начиная монтировать колонны, фиксируют геодезическую разметку, после чего выносят оси здания на верхние грани фундамента и колонн. Технология крепления железобетонных и металлических колонн к фундаменту несколько различается.

Как крепить железобетонные опоры?

Железобетонные колонны устанавливают в специальные углубления в фундаментных блоках, после чего производится заливка образовавшихся зазоров бетоном или подливочной строительной смесью.

Этапы работ таковы:

1. Железобетонную конструкцию крепят к крюку монтажного крана таким образом, чтобы при подъеме стрелы она встала вертикально. Используют специальные штыревые или фрикционные захваты.
2. После того как колонна доставлена к месту установки и опущена в стакан фундамента, риски на колонне и фундаменте сопоставляются. При помощи нивелира выверяют правильное положение конструкции, затем производят временное закрепление.
3. Таким же образом устанавливают остальные колонны.
4. Еще раз производят тщательную выверку положения колонн. Корректировку вертикали производят с использованием специальных клиновых вкладышей.
5. Замоноличивают конструкцию, следя, чтобы бетон заполнил все пространство между стаканом фундамента и колонной. Для этого при помощи глубинного вибратора производят проталкивание бетона с каждой стороны.
6. Ожидают застывания бетона на 70%, после чего производят срезание клиньев.

После полного затвердевания цементной смеси подают нагрузку на конструкцию. Важно тщательно соблюдать технологию монтажа. Малейшие ошибки недопустимы. Они могут обернуться тяжелыми последствиями, вплоть до снижения прочностных характеристик сооружения и сокращения его срока службы.

Как крепить металлические опоры?

Установку металлических колонн производят на монолитные или сборные фундаменты на поверхности которых нанесены метки осей колонн. На фундаменты заранее устанавливают анкерные болты так, чтобы место их расположение совпало с отверстиями в основаниях металлических колонн для последующего их крепления.

Резьбу болтов смазывают и проверяют путем навертывания гаек. После окончания монтажа конструкцию заливают бетонным раствором, придавая ей дополнительную прочность. Возможен и другой способ соединения: при помощи сварки арматуры подколонника.

Вертикальное положение осей колонн гарантирует надежность соединения. Крепление металлических колонн к фундаменту может осуществляться тремя способами:

• на стальные подкладки;
• на поверхность фундамент;
• на опорные плиты.

На стальные подкладки

Колонны крепят на стальные подкладки толщиной от 4 до 5 см, размещаемые между колонной и фундаментом. При этом фундамент не доводится до отметки указанной в проекте. Метод имеет недостатки: он недостаточно точен, а в процессе подгона может наблюдаться перерасход материала (на дополнительные подкладки).

Стальные подкладки с высокой точностью устанавливают заранее, еще до бетонирования фундамента (допустимая погрешность ±5 мм). После того, как колонна выверена и установлена, ее закрепляют при помощи болтов, а зазор заполняют бетоном.

На поверхность основания

При этом методе фундамент должен доводиться до проектных отметок. Крепление происходит при помощи анкерных болтов, но цементная смесь не применяется. Важно соблюдать точность размеров фундамента (отклонение поверхности, на которую устанавливается колонна не должно превышать полсантиметра).

Поверхность фундамента доводят до проектного значения с допустимым отклонением ±5 мм. Колонны должны иметь фрезерованные подошвы.

На опорные плиты

Данный метод считается преимущественным и может использоваться при установке тяжелых колонн. Жесткое крепление колонн к фундаменту происходит с большим процентом точности. После установки колонн делают подливку бетоном.

При этом методе длина резьбы анкерных болтов должна обеспечивать возможность нахождения верхней поверхности гайки на одном уровне с низом опорной плиты.

Точностью расположения гаек обеспечивается вертикальное положение столба. В случае необходимости производится корректировка подкручиванием. После того, как колонны установлены, их положение фиксируется установкой шайб и цементным раствором.

Готовя колонны к монтажу, их раскладывают на деревянные настилы рядом с местом установки, параллельно или под наклоном к оси ряда. При помощи монтажного крана, конструкции переводят в вертикальное положение и перемещают к месту установки. Наведя на анкерные болты, осторожно опускают, после чего проводят выверку при помощи двух теодолитов.

Посредством стяжных приспособлений закрепляют колонны временными креплениями. После окончательной выверки опоры закрепляют при помощи болтов или сваркой.

Способы монтажа

Типы крепления колонны к фундаменту могут иметь различные конструктивные решения. В частности, в разных ситуациях, используют 2 типа соединения:

1. Жесткий. Обеспечивает плотную связь элемента с основой. Элемент в точке опоры не имеет возможности сдвинуться или повернуться (как, например, при заделке железобетонной колонны в глубокий стакан фундамента).
   
2. Шарнирный. При шарнирном креплении элементы обладают достаточной степенью свободы, чтобы повернуться или переместиться относительно основы под действием внешней силы (крепление на двух болтах). Рассмотрим, в каких случаях выбирают шарнирные, а в каких – жесткие соединения.

Шарнирное

Варианты крепления:

• Узел крепления состоит из опорной плиты, на которую установлен фрезерованный торец колонны. Закладная пластина заранее установлена в бетонный фундамент.

  Данный тип крепления применяют для крепления стоек фахверка, при строительстве небольших одноэтажных зданий, там, где применяются центрально-сжатые колонны (продольная сила прикладывается по оси колонны, равномерно распределяясь по сечению).

• Опорная плита, на которую смонтирована колонна, укреплена на фундаменте при помощи анкерных болтов. Дополнительно, колонна укреплена к каркасу здания.

  Последним этапом крепления залит бетон. Данный тип крепления используют для центрально-сжатых колонн.

• Опорная плита укреплена к основанию фундамента двумя анкерными болтами. Колонна смонтирована на металлическую пластину и дополнительно укреплена к каркасу.

  Это увеличивает степень устойчивости. Последним этапом залит бетон до проектной отметки.

Жесткое

Варианты крепления:

• Опорная плита крепится к фундаменту четырьмя анкерными болтами. Такая конструкция может применяться для монтажа основных колонн зданий, поскольку болты надежно удерживают колонну в фиксированном положении.

  Подливка бетоном используется как заключительный этап установки для повышения прочности. Данный тип креплений подходит для сжато-изгибаемых колонн (работающих на сжатие с изгибом).

• Опорная плита крепится к фундаменту анкерными болтами. Дополнительно установлены ребра жесткости, регулирующие толщину опорной плиты.

  Данный тип соединений обладает большой надежностью, поэтому может использоваться для несущих конструкций здания. Тип колонн – сжато-изгибаемый.

• Соединение с траверсой (вертикальные стальные листы для равномерной передачи нагрузки), жестко скрепленное четырьмя болтами. Используется для основных колонн, эстакад, опор.

  Узел крепления такого типа воспринимает и изгибающий момент, и силу поперечного направления. Подходит для сжато-изгибаемых колонн.

• Опорная плита усиливается ребрами жесткости и крепится к фундаменту анкерными болтами. Узел крепления используется для монтажа основных колон, стоек, эстакад.

  Очень надежный тип крепления: легко выдерживает изгибающий момент и поперечную силу любой мощности. Подходит для сжато-изгибаемых колонн.

Узел присоединения

Узел крепления колонны к фундаменту представляет собой базу колонны с опорной плитой, траверсой, анкерными болтами, центрирующим устройством.

База колонны установлена на фундамент и отцентрована. Винтовой упор размещен в отверстии центрирующей прокладки, которая нижней частью упирается на кольцевую часть винтового упора.

При опускании колонны на фундамент, ее совмещают с центрирующим устройством. Базу колонны опускают на центрирующее устройство до положения, когда верхний конец винтового упора совместится с отверстием прокладки. Закрепляют колонну в проектном положении при помощи опорной плиты и базы колонны.

Материалы для работы

Для крепления колон к фундаменту подходят бетонные растворы класса В15 (М200) или В22.5 (М300). Сегодня большой популярностью пользуются подливочные строительные и ремонтные смеси с отличными показателями текучести. Благодаря высокой прочности и адгезии, составы после затвердевания становятся единым целым с элементами конструкции и надежно закрепляют их.

Отсутствие в составе металлов и солей хлора обеспечивает химическую пассивность, что позволяет использовать их вместе с металлическими частями. Важны и такие свойства, как огнеупорность и водонепронецаемость.

Вот несколько видов подливочных смесей:

1. Starmex FM7 – безусадочная смесь. За короткое время застывает образуя одно целое с конструкцией, не токсична, не агрессивна, не реагирует на перепады температуры, не боится воздействия воды, масел, смазки.
2. Маногард Фер 133 – образует специальный защитный слой на поверхностях после нанесения. Благодаря этому может применяться для металлических колонн, защищая их от ржавчины.
3. РЕКС Граут М – отличается высокими показателями прочности и текучести, обладает высокой степенью щелочности, благодаря чему защищает элементы от процессов коррозии. Надежно заполняет все пустоты и фиксирует элементы конструкций, поскольку расширяется на стадии пластичного состояния.
4. Mapefill – обеспечивает высокоточную фиксацию колонн в фундаменте, качественно омоноличивает стыки железобетонных конструкций. Материал полностью готов к применению и представляет с собой смесь высокопрочного цемента, песка и специальных расширяющих добавок. Хорошо течет, не расслаивается, не токсичен.

Заключение

Любая неточность в расчетах, ошибки монтажа, неудачный выбор материалов могут привести к серьезным последствиям уже тогда, когда здание будет сдано в эксплуатацию. Чтобы не допустить этого, следует обращаться только к высококлассным специалистам с большим опытом строительно-монтажных работ.