АПЗ Лек 03_Фундаменты

1. Лекция 3

Фундаменты и фундаментные балки
промышленных зданий

2. План лекции

• 1. Монолитный столбчатый фундамент под железобетонную колонну.
• 2. Сборные железобетонные фундаменты.
• 3. Фундамент под металлические колонны.
• 4. Железобетонные фундаментные балки.
• 5. Свайные фундаменты

3. Классификация фундаментов промышленных зданий

Строительство зданий промышленного назначения ведётся на фундаментах,
проекции которых в целом повторяют конфигурацию элементов конструкций
надфундаментных.
С учётом этого существующие конструкции оснований принято подразделять
следующим образом:
- Фундаменты, возводимые для массивных объектов (монументов, опор мостов).
Они изготавливаются в виде нескольких отдельных массивов;
- Фундаменты под единичные опоры, которые выполняются в следующих вариантах:
• Отдельностоящие фундаменты под колонны промышленных зданий(столбовые);
• Ленточные (общие для 2-х и более колонн);
• Плитные (безрёберные и ребристые);
• Ленты перекрёстные;
Стеновые (ленточные) фундаменты для строительства изготавливаются в версиях:
• Отдельностоящих фундаментных столбов, обвязанных рандбалкой;
• Стенок, выполненных ниже уровня поверхности в месте строительства (подземных).
Наземная часть здания повторяет их конфигурацию.
Потребность в использовании железобетона определяется наличием в строящемся
основании скалывающих либо растягивающих напряжений. Именно этим объясняется его
применение при возведении сборных или гибких вариантов.

4. Типы фундаментов промышленных зданий: а — монолитный; б — сборный составной; в — свайный; г — сборный ребристый; д — сборный

пустотелый;
е — с подколонником
пенькового типа;
1 — ростверк;
2 — свая

5.

В зависимости от величины нагрузки на колонны, ее сечения и глубины заложения
подошвы фундаментов предусмотрено несколько типоразмеров фундаментов.
Высота фундаментных блоков 1,5 и от 1,8 до 4,2 м, с градацией через 0,6 м;
Размеры подошвы в плане от 1,5х1,5 до 6,6х7,2 м с модулем 0,3 м;
Размеры подколонника в плане от 0,9х0,9 до 1,2х7,2 м с модулем 0,3 м.
Глубина стакана принята 0,8; 0,9; 0,95 и 1,25 м, а высота ступеней — 0,3 и 0,45
м.
Сборные фундаменты могут состоять:
из одного блока (подколонника со стаканом)
или быть составными из подколонника и опорной фундаментной плиты.
По расходу бетона, стоимости и затратам труда на возведение сборные
фундаменты экономичнее монолитных, но на них больше расходуется стали.
Подколонник устанавливают на плиту по слою цементно-песчаного раствора.
При действии на фундамент изгибающего момента соединение подколонника с
плитой усиливают сваркой закладных элементов; места сварки заделывают бетоном.
Площадь подошвы составных фундаментов может быть доведена до 27 м2.
В целях уменьшения веса и снижения расхода стали под колонны
рекомендуется применять сборные ребристые или пустотелые фундаменты. Такие
фундаменты достаточно жестки, прочны и трещиноустойчивы.

6. Устройство фундамента

Основой любого фундамента является профессионально выполненная грунтовая подготовка.
1. На дно котлована выстилается геотекстиль, он представляет собой специальное полимерное полотно,
которое не дает насыпным грунтам смешиваться с грунтами природного сложения.
2. Далее, в зависимости от условий участка строительства, укладывается песчаная подушка
необходимой толщины, обязательно с послойным уплотнением. За счет этого происходит выравнивание дна
котлована или траншеи, уменьшение давления на несущий грунт, компенсация подвижек грунта в период паводков,
кроме того песок отводит грунтовые воды в дренажную систему и предотвращает чрезмерный подъем
капиллярной влаги к фундаменту, защищает от промерзания и пучения грунта и выполняет роль
демпферной подушки.
3. Прослойка щебня, щебень завершает исключение капиллярного эффекта и более качественно отводит
поверхностные воды, либо бетонная подготовка, которые завершают «пирог» прочного и надежного основания под
любой тип фундамента. Этот слой необходим, чтобы избежать проседания будущего фундамента и более
качественно распределить нагрузку на несущий грунт основания.
4. Возведение самого фундамента.
Очень важную роль играет качественная гидроизоляция, которая защитит нашу конструкцию от
проникновения грунтовых вод и последующего разрушения. Гидроизоляция под фундаментом может быть
наплавляемая (по бетонной подготовке) либо рулонная (можно уложить непосредственно на грунтовое
основание), существует много современных рулонных гидроизоляционных материалов как, например, мембрана
Planter, выполняющих одновременно функцию и гидроизоляции, и опалубки.
5. Далее возводится непосредственно фундамент, он может быть: монолитный, железобетонный или
сборный.

7. О фундаментах промышленных зданий

Прочность и надежность любого сооружения зависит от надежности
фундамента и грунтового основания.
При строительстве предприятий и производственных помещений очень
важно правильно решить вопрос с выбором основания для их возведения.
Фундаменты промышленных зданий изготавливаются с обязательным
учётом характеристик грунта в месте выполнения работ, а также геологических и
инженерных процессов, происходящих в районе строительства.
Параметры фундамента строящегося объекта подбираются так, чтобы
средняя величина давления на его подошве, формируемая расчётными
нагрузками, была ≤ расчётного.
А расчётные величины разностей осадок различных фундаментов одного
здания были ≤ предельных величин, задаваемых проектными нормативами.

8.

9.

По способу возведения фундаменты делят на монолитные и сборные.
Под колонны каркасного здания устраивают, как правило, столбчатые фундаменты с
подколонниками стаканного типа, а стены опирают на фундаментные балки.
Ленточные и сплошные фундаменты предусматривают редко, как правило, на слабых,
просадочных грунтах и при больших ударных нагрузках на грунт технологического оборудования.
Унифицированные монолитные железобетонные фундаменты имеют ступенчатую форму с
подколонником стаканного типа для заделки колонн.
Сборные фундаменты экономичнее монолитных, но на них больше расходуется стали.
Более легкими и экономичными по расходу стали, являются сборные фундаменты
ребристой или пустотной конструкции.
При близком расположении уровня грунтовых вод (УГВ) и при слабых грунтах устраивают
свайные фундаменты. Наиболее распространены железобетонные сваи круглого и квадратного
сечений. По верху сваи связывают монолитным или сборным железобетонным ростверком, который
служит одновременно подколонником.
Ступени плиты всех фундаментов имеют единую унифицированную высоту 300 мм или
450 мм.
В верхней части подколонника устроен стакан для установки в него колонны.
Дно стакана располагают на 50 мм ниже проектной отметки низа колонны для того, чтобы
компенсировать подливкой раствора неточности в размерах и заложении фундаментов.

10. Общий вид монолитного фундамента ступенчатой формы с подколонником стаканного типа под крайнюю колонну

Колонны с фундаментом соединяют
различными способами.
В основном с помощью бетона.
Для обеспечения жесткого закрепления
колонны в стакане фундамента на боковых
поверхностях
железобетонной
колонны
устраивают горизонтальные бороздки.
Зазор между гранями колонны и
стенками стакана:
- по верху составляет 75 мм,
- по низу стакана 50 мм
Обрез фундамента:
под
железобетонные
колонны
располагают на отметке -0.15 м,
под стальные колонны – на отметках
-0.7 м или -1.0 м.

11. Детали фундаментов крайнего ряда колонн: 1 — песок; 2 — щебеночная подготовка; 3 — асфальтовое покрытие толщиной 20—40 мм;. 4 —

гидроизоляция; 5 — колонна; 6 — шлак или крупнозернистый песок;
7 — железобетонные столбики; 8 — фундаментная балка

12. Фундаменты под смежные колонны в температурных швах делаются общими, независимо от числа колонн в узле. Для каждой сборной

железобетонной колонны в этом случае устраивают
отдельный стакан
Монолитные
фундаменты
железобетонных
колонн в
местах устройства
деформационных
швов

13. В фундаментах под стальные колонны подколонник делают сплошным (без стакана) с анкерными болтами

Траверса - конструктивный элемент в опорной части стальной колонны в виде вертикальных
стальных листов, предназначенный для равномерной передачи нагрузки на опорную плиту.

14. Фундаментная балка (ФБ, рандбалка)

Это специализированная железобетонная конструкция, которая служит
основанием под стену здания с отдельно стоящим фундаментом.
Основной функцией рандбалок является обеспечение опоры под
стену и связывание нескольких опор в единый блок.
Горизонтальный конструктивный элемент столбчатых фундаментов,
воспринимающий нагрузку от ограждающих конструкций.
Как правило,
выполняется из железобетона.
Возможен как в сборном, так и в монолитном исполнении, с
шарнирной или жесткой заделкой в вертикальные элементы фундаментов
(столбы, подколонники), собирающие и передающие на грунт основные
эксплуатационные нагрузки здания.
Монолитная железобетонная балка, отливаемая на месте по столбам
или сваям фундамента с перевязкой арматуры балки с арматурными выпусками
из столбов фундамента
Столбы-сваи, как правило, объединяют монолитным ростверком,
используют усиленные перемычки или специальные рандбалки.

15. Сферы применения фундаментных балок (ФБ)

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ФУНДАМЕНТНЫХ БАЛОК (ФБ)
Применяют при строительстве зданий с использованием стаканных фундаментов.
Сегодня эти опорные конструкции применяют довольно редко, но рандбалки всё равно остаются
востребованными. Их часто применяют в качестве ростверка свайных или столбчатых оснований
каркасных сооружений.
Применение сборной технологии имеет важные преимущества перед монолитными
конструкциями, в частности, минимальные сроки выполнения работ, так как отсутствует
необходимость ждать, пока затвердеет бетон.
Положительные стороны сборной технологии с применением ФБ:
• восприятие рандбалками всей нагрузки от строительных объектов;
• в случае просадки отмостки балочная конструкция, заложенная в основании, предотвращает
тепловые потери;
• если проектная документация предусматривает установку навесной стеновой панели, благодаря ФБ
обеспечится значительное продление эксплуатационного периода нижнего участка панелей;
• благодаря монтажу рандбалок сокращаются трудозатраты, необходимые для строительства
оснований под здания;
• ФБ имеют повышенную прочность, устойчивость к изменениям температуры окружающей
среды, стойкость к воздействиям влаги и защиту от коррозийного разрушения;
• использование рандбалок целесообразно при строительстве промышленных объектов и прочих
сооружений в сейсмически активной местности.

16. Фундаментные балки: а — типы балок; б — опирание балок на столбики; в — то же, на выпуски арматуры; 1 — набетонка высотой 120

мм;
2 — подливка из раствора
толщиной 20 мм;
3 — железобетонный
столбик;
4 — стеновая панель;
5 — выпуски арматуры

17. Какие существуют фундаментные балки

КАКИЕ СУЩЕСТВУЮТ ФУНДАМЕНТНЫЕ БАЛКИ
ФБ под стену подразделяются на следующие виды, которые
характеризуются особыми размерами сечения:
• 1БФ: в виде трапеции, нижняя грань - 160 мм, верхняя – 200 мм; высота - 300
мм, длина – 145-595 см;
• 2БФ: конструкции с тавровым сечением, ширина основания - 160 мм, верхняя
часть – 300 мм; ширина балки - 300 мм при длине 145-595 см;
• 3БФ: рандбалки таврового сечения с опорой 200 мм и верхней гранью 400 мм;
высота/длина аналогичны;
• 4БФ: изделия в виде тавра, основание - 200 мм, верх - 520 мм; высота/длина –
30/145-595 см;
• 5БФ: балка в виде трапеции, низ - 240 мм, верх - 320 мм; высота 300 мм, длина
10300-11950 мм;
• 6БФ: трапеция, низ - 240 мм, верх - 400 мм; высота - 600 мм, длина аналогична
5БФ.
Отметим, что изделия могут иметь отклонения по ширине до 5-6 мм, а по
высоте – 7-8 мм.

18.

КРИТЕРИИ ВЫБОРА РАНДБАЛОК
Длина ФБ выбирается, с учётом расстояния между отдельными элементами фундаментов.
Габариты сечения подбираются, исходя из нагрузки на опоры.
МАТЕРИАЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
Основным сырьём для изготовления рандбалок являются тяжёлые марки бетона, которые подбираются,
исходя из расчётных нагрузок, длины изделий, вида арматуры.
Армирование бывает без предварительного напряжения (рандбалки длиной не более 6 метров) или с ним
(при длине изделий более 6 метров).
Для армирования используются следующие стальные стержни:
• А-III (А-400), Вр-I и Врп-I – предварительное напряжение отсутствует;
• А-III (А-400), А-IV (А-600) – с предварительным напряжением.
ОСОБЕННОСТИ УПОРА ФБ
Рандбалки под несущую или ненесущую стену требуется надёжно закреплять.
При обустройстве стаканных фундаментов элементы опирают на ступени с боковой стороны. По
необходимости под изделия возводят кирпичные либо бетонные столбы (при разной высоте ступеней и балок).
Если возводится столбчатый фундамент, то упор идёт сверху.
Для монтажа ФБ используется грузоподъёмная техника.
ФБ при монтаже не закрепляются. Серийно изготовленные изделия не имеют закладных деталей,
которые позволили бы приваривать их к опоре. Риск смещения рандбалки исключается благодаря её собственному
весу и нагрузке от вышележащего сооружения.
При монтаже необходимо соблюдать минимальную площадь упора. При грамотном выборе и монтаже
фундаментных балок можно обеспечить достаточную прочность и долговечность возводимых зданий и сооружений.

19. Стены каркасных зданий опирают на фундаментные балки, укладываемые между подколонниками фундаментов на бетонные столбики

необходимой высоты,
бетонируемые на уступах фундаментов.
Сечения фундаментных
балок:
а) для шага колонн 6 м;
б) для шага колонн 12 м
ФБ имеют тавровое или трапецеидальное поперечное сечение.
Номинальная длина составляет 6 и 12 м.
Конструктивная длина ФБ выбирается в зависимости от ширины подколонника и местоположения балок.
Верхняя грань балок располагается на 30 мм ниже уровня чистого пола.

20. ФБ служат для восприятия нагрузки от стен каркасных зданий. Длина ФБ определяется - в зависимости от шага наружных колонн

Ширина по верху - должна соответствовать толщине стены
Конструкция сборного
железобетонного фундамента и
тип ФБ можно подобрать по
территориальным каталогам
унифицированных ЖБК для
промышленного строительства.
На архитектурно-строительных
чертежах подземные конструкции
показываются пунктирной
линией.
Устройство ФБ под стены каркасных зданий

21. ФБ устанавливают на подливку из цементно-песчаного раствора толщиной 20 мм. Этим раствором заполняют зазоры между торцами балок

ФБ устанавливают на
подливку из цементнопесчаного раствора толщиной
20 мм.
Этим раствором заполняют
зазоры между торцами балок
и стенками подколонников.
По балкам для
гидроизоляции стен
укладывают 1-2 слоя
рулонного
водонепроницаемого
материала на мастике.
Во избежание деформации
балок вследствие пучения
грунтов снизу и с боков балок
предусматривают подсыпку
из шлака, песка или
кирпичного щебня.
Деталь цоколя одноэтажного промышленного здания

22.

В промышленных зданиях конструкция фундамента зависит от
конструктивной схемы здания.
В каркасных зданиях чаще всего устраивают столбчатые
фундаменты под отдельно стоящие колонны.
Они могут быть сборными или монолитными.
Глубина заложения фундаментов выбирается в зависимости:
от глубины промерзания грунтов в данном районе строительства,
от глубины залегания несущего слоя основания,
от наличия или отсутствия подвала.
Обрез фундамента под жб колонны должен иметь отметку -0,150 м,
под металлические колонны - 0,500 м; -0,700 м или -1,000 м в
зависимости от конструкции башмака.

23.

Фундаменты под колонны а) - под железобетонные колонны, б) – под металлические колонны

24. Монолитный столбчатый фундамент под железобетонную колонну

Экономически выгодным и не требующим значительных расходов на гидроизоляцию видом фундамента
под легкие каркасные, щитовые или рубленые сооружения является столбчатый.
В современном строительстве эффективно используют несколько его разновидностей:
• сборный;
• монолитный;
• сборно-монолитный.
Главное его достоинство - при смещении грунта фундамент перемещается вместе с ним, защищая
постройку от разрушения. Помимо надежности, монолитный столбчатый фундамент считается:
• легковозводимым;
• позволяющим сократить материальные и временные расходы. Согласно подсчетам, трудозатраты и стоимость
монолитного столбчатого основания будет почти в 2 раза ниже.
• В строительстве различают колонны:
• металлические,
• железобетонные.
В зависимости от вида колонны выбирается фундамент: монолитный или сборный.
Монолитный отливают из бетона прямо на месте, сборный – заводского изготовления.
Конструктивно они похожи: делаются из армированного железобетона, но монолитные основания
обладают главным преимуществом – универсальностью. Они поддерживают любые колонны, независимо от их вида и
формы, в то время как сборные опоры чаще всего применяются только для бетонных столпов.
Железобетонные колонны подразумевают возведение так называемого стаканного фундамента,
металлические – укрепление анкерными болтами.

25. Типы монолитных фундаментов под колонны

При обустройстве монолитного фундамента учитываются в первую очередь
особенности почвы и вес будущего здания. Чем плотнее грунт и чем больше площадь
основания, тем более внушительную нагрузку оно выдержит.
По типу устройства монолитные фундаменты под колонны делятся на:
• плитные,
• ленточные,
• столбчатые,
• свайные.
Самый популярный вариант – монолитный столбчатый фундамент под
колонну.
Его преимущества:
идеально подходит для легких каркасных, щитовых или деревянных
сооружений, когда нагрузка на фундамент не слишком велика.
надежность (при смещении грунта опора на столбах перемещается вместе с ним,
защищая постройку от разрушения),
экономичность (трудозатраты и стоимость монтажа примерно вдвое ниже по
сравнению с другими вариантами, например, «лентой»).

26. Фундаменты сборных железобетонных колонн

Фундаменты сборных железобетонных колонн
Типовые чертежи фундаментов по сериям 1.412-1, 1.412-2 разработаны для
сборных железобетонных колонн любого вида и типоразмера при нормативном давлении на грунт 0,15-0,45 МПа.
• Фундаменты выполняют на строительной площадке, используя, как правило,
деревянную опалубку.
• Фундаменты состоят из подколонника и одно-, двух- или трехступенчатой плитной
части.
• Фундаменты спроектированы по высоте 1,5м в пределах 1,8-4,2м с интервалом 0,6м.
• Обрез фундаментов под железобетонные колонны располагается чаще всего для одноэтажных зданий на отметке -0,15 м, для многоэтажных зданий-на отметке -0,2 м.
• Фундаменты выполнены с уступами, высота которых 0,3м и 0,45м.
• Все размеры их в плане унифицированы и кратны модулю 0,3м.
• Площадь подколонников принята в шести вариантах начиная от 0,9х0,9м (акхбк).
• В последующих вариантах размер подколонника в направлении шага
колонн бк установлен 1,2м, а размер в направлении пролета между колоннами
ак составляет 1,2; 1,5; 1,8; 2,1 и 2,7м.

27.

Фундаменты сборных железобетонных колонн:
(1-подколонник стаканного типа;
2-железобетонная колонна;
3-плитная часть; 4-подошва фундамента)

28. Фундаменты сборных железобетонных колонн: 1-подколонник стаканного типа; 2-железобетонная колонна; 3-плитная часть; 4-подошва

фундамента)

29. Фундамент под металлические колонны

Фундаменты под стальные колонны принимают по типу фундаментов
под железобетонные колонны. При этом подколонник устраивается
сплошным (без стакана) и имеет анкерные болты, заделанные в бетон.
База стальной колонны крепится к фундаменту гайками,
навинчивающимися на верхние выступающие из бетона концы анкерных
болтов.
Размеры фундамента выбирают как для сборной железобетонной
колонны, имеющей размеры сечения, близкие к размерам сечения стальной
колонны.
Для заглубления развитых баз стальных колонн (с траверсами) обрезы
фундаментов располагают на отметке -0,7 или -1,0м.
Для стальных колонн, у которых траверсы отсутствуют, отметку верха
подколонника назначают порядка -0,25 м.
Сечение подколонников под базы стальных колонн выбирают так, чтобы
расстояние от оси анкерных болтов до грани подколонника было не менее
150мм.

30. Монолитные железобетонные фундаменты под стальные колонны: (1-стальная колонна; 2-анкерный болт; 3-анкерная плита; 4-опорная

плита;
5-цементная подливка; 6-железобетонный фундамент)

31. Свайные фундаменты

Конструкции монолитных фундаментов железобетонных и стальных колонн могут
применяться совместно со сваями.
При устройстве фундаментов использование свай целесообразно в тех случаях, когда
непосредственно под сооружением залегают слабые грунты, не способные выдержать
нагрузку от сооружения, или когда применение свай позволяет получить экономически
наиболее выгодное решение.
В отечественной практике известно более 150 видов свай,
которые классифицируются:
- по материалам (железобетонные, бетонные, деревянные и т. д.),
- по конструкции (цельные, составные, квадратные, круглые, с уширением и без него и
т.д.),
- по виду армирования,
- по способу изготовления и погружения (сборные, монолитные, забивные,
завинчиваемые, буронабивные, виброштампованные и т. д.),
- по характеру работы в грунте (сваи-стойки, висячие сваи).
Сваи забивают до проектных отметок.
В том случае, если по каким-либо причинам отметки свай разные, осуществляют
срубку свай ручными или механическими инструментами до заданных проектных
отметок.

32. Свайные фундаменты: 1-железобетонная колонна; 2-подколонник; 3-плитная часть фундамента; 4-свая