Виды монолитных фундаментов
Существуют различные типы монолитов, их классифицируют по конструкции:
- Ленточный формируется только под несущими стенами. Достоинства таких оснований – возможность обустройства подвала, погреба, цокольного помещения. Для возведения расходы минимальные. Ленточные фундаменты неустойчиво ведут себя на подвижных, пучинистых грунтах, велик риск деформации бетона, разрушения зданий при сезонных подвижках почвы.
- Плитный представляет собой сплошной монолит по всей площади нижнего этажа. Это непотопляемый плавающий фундамент, который устойчив на рыхлых почвах и подвижных пластах. Не подходит только для сильно заболоченных участков. Для возведения монолитного основания требуются большие денежные затраты, но зато строение будет базироваться на прочной опоре, плита способна нивелировать неустойчивый грунт.
- Свайно-ростверковый тип формируется на винтовых сваях или бетонных столбах, установленных ниже уровня промерзания. Опоры принимают на себя избыточную нагрузку, спасают бетон от разрушения.
Виды монолитных фундаментов
По степени углубления в землю:
- Заглубленный делают для домов с подвалами, цокольным этажом, многоэтажных каменных строений. Когда бетон опирается на плотный, не промерзающий зимой слой почвы, получается устойчивая строительная конструкция.
- Мелкозаглубленный выбирают для легких одноэтажных или полутораэтажных сооружений из бруса, пенобетона. Такой фундамент не рассчитан на большую нагрузку, для него не требуются большие денежные расходы.
В геологических условиях умеренных широт чаще выбирают плитный тип фундаментов, возводят их самостоятельно или с привлечением строительных организаций.
Монтаж балок
На этапе производства в тело изделий, предназначенных для строительства фундамента, встраивают металлические петли, через которые при монтаже можно пропустить трос. Погрузо-разгрузочные работы и монтаж таких железобетонных изделий выполняются при помощи грузоподъемных механизмов (лебедки или крана), поскольку даже изделие серии 1БФ малого размера (с длиной 1,45 м) весит 100 кг.
Схема установки фундаментной балки на опоры
Конструкции используют для сборки ростверка и для строительства ленточных оснований из блоков. В первом случае монтаж железобетонных изделий выполняется с установкой их на сваи или столбы, во втором – непосредственно на подсыпку из песка и гравия («подушку»).
Фундаментные балки с трапециевидным сечением
Шаг установки вертикальных опор выбирают в зависимости от размеров опорных конструкций. Для изделий серии 1БФ-4БФ расстояние между опорами устанавливают в пределах 1,4-6,0 метров. Изделия иных серий требуют установки опор, которые располагаются по периметру основания (шаг – 12 метров). Монтаж и сборка конструкций осуществляется с фиксацией балок хомутами или путем приваривания металлокаркасов балок и опорных столбов.
Область применения балок
Чаще всего такие конструкции применялись для строительства промышленных объектов и зданий общественного назначения при использовании фундаментов стаканного типа. В настоящее время такие опорные элементы используются редко. Но балки не утратили свою актуальность. Они могут быть использованы в качестве ростверка для свайного или столбчатого основания каркасных строений.
Сборная технология имеет ряд преимуществ перед монолитом. Основным плюсом становится сокращение сроков выполнения работ, поскольку отпадает необходимость выжидать время твердения бетона.
Устройство фундаментных балок при возведении жилых частных домов характеризуется некоторыми сложностями:
- часто при строительстве индивидуального жилья используются нетиповые решения, использование элементов, изготовленных по серии (определенные размеры, сечение) затрудняется;
- типовые конструкции имеют слишком большие размеры, для их монтажа необходима большегрузная техника, что удорожает процесс строительства.
Перед началом работ важно учесть эти недостатки и учесть их последствия
Теоретические основы расчета
Согласно СНиП 2.03.01-84 и СП 52-101-2003 расчет тавровых поперечных сечений без арматуры в сжатой зоне рекомендуется выполнять с использованием следующих положений:
а) Если нейтральная плоскость (граница между сжимаемой и растягиваемой зонами сечения) проходит в полке (рисунок 326.1.а), т.е. соблюдаются условия:
RsAs < Rbb’fh’f(326.1.1)
M ≤ Rbb’fh’f(ho — 0.5h’f) (326.1.2)
и
ξ = у/ho < ξR (220.6.1)
то расчет производится, как для балки прямоугольного сечения с шириной b’f. Подробности расчета по такому алгоритму подробно расписаны в статье «Расчет железобетонной плиты перекрытия». Здесь же приведу только основные формулы:
ξR — предельно допустимое значение относительной высоты сжатой зоны бетона, определяемое по следующей формуле:
(220.6.2)
где Rs — расчетное сопротивление арматуры в МПа. Также предельное значение относительной высоты сжатой зоны бетона можно определить по таблице:
Таблица 220.1. Граничные значения относительной высоты сжатой зоны бетона
Примечание: При выполнении расчетов не профессиональными проектировщиками, ограничивающимися только расчетами по первой группе предельных состояний, я рекомендую занижать предельное значение относительной высоты сжатой зоны ξR (и значение аR) в 1.3-1.5 раза. В связи с этим возможный вариант расчета, когда y > ξRho, далее не рассматривается.
При определении сечения арматуры сначала определяется коэффициент am:
(220.6.6)
при аm < aR арматура в сжатой зоне не требуется, значение аR определяется по таблице 220.1.
При отсутствии арматуры в сжатой зоне сечение арматуры определяется по следующей формуле:
(220.6.7)
В формулах (220.6.6) и (220.6.7) значения b заменяются на b’f.
Рисунок 326.1
б) Если нейтральная плоскость проходит в ребре балки (рисунок 326.1.б), то расчет выполняется, исходя из следующего условия:
ГОСТ и размеры
Независимо от того, применяются балки перекрытия ЖБ при возведении промышленных объектов, или для создания жилого фонда, параметры конструкции практически не изменяются. Главное условие, чтобы размеры ЖБ балки перекрытия полностью соответствовали нормативам, описанным в ГОСТ.
К конструкциям выдвигается немного требований:
- длина подбираеться так, чтобы окончание не заходило на несущую стену. Величина подбирается иначе: она должна быть больше длины пролёта на 40 см и заходить за окончания опорных элементов на 20 см;
- балки перекрытия лучше не брать «с запасом». По ГОСТу в конструкциях любого назначения их высота должна составлять 5% от длины;
- в производственных условиях изготовление ширины элемента рассчитывается исходя из пропорции к высоте 5 к 7.
- В строительстве жилых зданий используются обычно ЖБ балки с длиной – 6 м, шириной – 20 см, высотой – 30 см.
Конкретнее выбор делают с учётом типа конструкции: цоколь, чердак или межэтажный шов.
По ГОСТу в конструкциях любого назначения их высота должна составлять 5% от длины
Особенности конструкции
Обычный столбчатый фундамент представляет собой конструкцию в виде отдельных столбов, чаще прямоугольной формы, которые устанавливаются под такими несущими элементами здания, как колонны или стойки. Традиционный ленточный фундамент устраивается в виде протяженной ленты, на которую опираются несущие стены. Если совместить эти два типа фундаментов, то получится конструкция, похожая на свайный фундамент с ростверком, объединяющим сваи. Однако столбчато-ленточный фундамент имеет принципиальные отличия от свайного, которые заключаются в следующем:
- Cвайные фундаменты используются преимущественно в грунтовых условиях со слабыми грунтами, имеющими невысокую несущую способность. Функция сваи заключается в том, что она должна пройти сквозь слой слабого грунта и найти опору в слое с высокой несущей способностью. Чтобы найти этот слой делают геологическое исследование. Поэтому длина свай может достигать 10-ти и более метров. Столбчато-ленточные фундаменты применяются в грунтовых условиях с нормальной несущей способностью основания, при этом заглубление столбов в грунт должно составлять величину, которая всего лишь на 200—250 мм превышает глубину сезонного промерзания грунта, то есть в пределах 1,5 – 2,0 метров.
- Сваи передают нагрузку от здания через нижнюю и боковую поверхность. В отличие от свай, столбы в столбчато-ленточном фундаменте передают нагрузку только через подошву.
- Поперечное сечение свай в большинстве случаев гораздо меньше, чем поперечное сечение подошвы столбов.
- Свайные фундаменты могут применяться практически для любых зданий и сооружений, ленточно-столбчатые фундаменты используются преимущественно для легких строений – одно и двухэтажных жилых домов – каркасных и каркасно-щитовых, деревянных из бруса или бревна, из СИП-панелей, для домов из газобетона, газобетонных и пенобетонных блоков, бань, гаражей, заборов и т.п.
Единственное общее у этих двух типов фундаментов – это ростверк или лента, которые связывают отдельные опорные элементы конструкции. При этом в ленточно-столбчатом фундаменте лента выполняет те же функции, что и ростверк в свайном – играет роль многопролетной балки на опорах, передающей нагрузку от стен здания на столбы, которые в свою очередь передают нагрузку на грунт. В этом и кроется одно распространенное заблуждение: ленту в ленточно-столбчатом фундаменте считают элементом, который передает часть нагрузки на грунт наряду со столбами.
С тем, что лента в столбчато-ленточном фундаменте играет роль висячего ростверка, связан и характер ее армирования. Лента армируется пространственным каркасом, в котором и верхние и нижние арматурные стержни рабочие.
Балки фундаментные: применение, виды, маркировка и монтаж
Любые стены нуждаются в опоре, иначе со временем они станут проседать в землю. В роли таких опор могут выступать железобетонные фундаментные балки, способные выдерживать большие нагрузки. Кроме выполнения опорной функции, конструкция из балок придаст необходимую жесткость фундаменту.
Применение
Из фундаментных балок создаются конструкции, на которые возводятся несущие стены здания. Такие конструкции облегчают начальный этап строительства, сокращая время и затраты на возведение каркаса. Как правило, их используют для постройки крупных сооружений: сельскохозяйственных, промышленных и коммерческих комплексов.
В постройке небольших частных домов они встречаются балка (рандбалка) представляет собой профиль, выполненный из железобетонного материала. Бетон в сочетании с железной арматурой обладает высокими прочностными свойствами при механических нагрузках; стойкостью к агрессивным химическим реакциям внешней среды и воздействию влаги.
Благодаря таким качествам их конструкции могут применяться в строительстве зданий:
- на рыхлых почвах;
- при эксплуатации зданий в низких температурных условиях;
- с повышенной кислотностью почвы, а также с высоким содержанием грунтовых вод;
- с высокими рисками сейсмической опасности.
Сечение и форма балок различная. Она будет зависеть от назначения конструкции фундамента и требований, предъявляемых к нагрузкам балок. По этим признакам их подразделяют на виды.
Конструкция каркаса зданий не обходится без фундаментных балок, которые, в свою очередь, подразделяются на виды:
- Связные. Связными балками соединяют опорные столбы фундамента между собой для обеспечения жесткости каркаса.
- Пристенные. Их монтаж производят по периметру фундамента, обеспечивая надежные опоры для наружных стен сооружений.
- Рядовые. Ими обеспечивают дополнительную прочность всего каркаса, монтируя между связными и пристенными балками.
- Ребристые. Этот вид балок обычно имеет широкую форму и используется для проведения технических и санитарных коммуникаций.
В нормах ГОСТ 28737–90 можно найти полную информацию по техническим характеристикам, методам хранения и их транспортировки.
Следует отметить, что балки в некоторых конструкциях фундамента могут стоять на столбах, опираясь только двумя концами. Поэтому центральная их часть будет иметь существенные ограничения по весу.
Градостроительными нормами предусмотрено возведение облегченных высоких стен на такие опоры. В качестве материала для них могут выступать панельные плиты, заполненные керамзитом или пенополистиролом.
Законом не запрещается использовать и другие, более тяжелые материалы для стен в таких конструкциях. Однако, высота их будет существенно ниже.
К примеру, стена из кирпича шириной в 25 см, не должна будет превышать высоту 15 метров.
Чтобы здание после окончания строительных работ отвечало всем требованиям прочности и износостойкости, важно правильно выбрать тип и размер фундаментных балок. По типам их классифицируют на тавровые и трапециевидные. Их высота по ГОСТ 28737–90 варьируется от 30 до 60 см, а длина от 145 до 1950 см
При этом балки длиною свыше 6 метров обязательно укрепляются арматурой, а те, что меньше — могут обойтись без неё
Их высота по ГОСТ 28737–90 варьируется от 30 до 60 см, а длина от 145 до 1950 см. При этом балки длиною свыше 6 метров обязательно укрепляются арматурой, а те, что меньше — могут обойтись без неё.
Выбор фундаментных балок будет зависеть от масштабов строительства и грунтовых условий.
Выбор размера и маркировка
Длина фундаментных балок должна подбираться в зависимости от расстояния между опорами фундамента. При расчетах необходимо учитывать запас на площадь поверхности ступени опорного столба. Площадь сечения и его тип следует выбирать от величины нагрузки на балку.
При использовании типовых серийных изделий, можно использовать расчетную таблицу ГОСТа 28737–90, в которой приведены максимальные значения нагрузок для тех или иных фундаментных балок.
Если же вы хотите использовать балки определенной длины, встанет необходимость выполнить расчет, или же, запросить его у завода изготовителя.
Чтобы правильно сделать заказ нужной балки знаний о размере и типе ее сечения будет недостаточным. Существуют специальные обозначения для фундаментных балок, которые во многом могут упростить процесс проведения переговоров.
Максимальный пролет монолитного перекрытия
Перекрытия необходимы для разделения здания на этажи, это неотъемлемый конструктивный элемент, воспринимающий различные нагрузки.
Монолитное перекрытие (своими руками залить его достаточно просто) обеспечивает устойчивость дома в целом, позволяя организовать звукоизоляцию и теплоизоляцию помещений.
Положительные характеристики конструкции раскрываются так:
- отсутствие дорогостоящих работ по разгрузке/погрузке;
- высокое качество готовой поверхности;
- возможность свободной планировки помещений;
- прочность, долговечность.
Конструктивно несущая часть перекрытий разделяется на безбалочную (создается из плит или панелей) и балочную (состоит из балок и наполнения)
Перекрытия могут быть:
- монолитными – производятся на месте работ;
- сборными – формируются на основе готовой заводской продукции – ж/б плиты либо панели;
- часторебристыми – изготавливаются на основе пустотелых блоков и ж/б балок;
- конструкциями из облегченного бетона.
Что необходимо учесть?
Конструкция должна соответствовать указанным параметрам:
- плита должна выдерживать динамическую и статистическую нагрузку. В частном строительстве средняя нагрузка составляет 350-400 кг/м²;
- под действием внешних сил перекрытие не должно деформироваться, то есть, должна быть обеспечена соответствующая жесткость;
- в зависимости от места установки перекрытия (подвал, этажи, чердак) и функции помещения устанавливается звукоизоляция, блокирующая как воздушный, так и ударный шум;
- если плита разделяет помещения с различным температурным режимом, например, чердак или подвал от этажа, должна быть обеспечена теплозащита;
- сопряжение конструкции с наружными стенами не должно создавать мостиков холода, что провоцирует потери тепла и образование конденсата;
- устройство монолитных перекрытий может быть реализовано с учетом огнестойкости.
Если строитель возводит монолитные перекрытия, технология проведения работ подчиняется указанной последовательности.
Технология устройства опалубки
Технология устройства монолитного перекрытия начинается с обустройства съёмной опалубки.
Горизонтальный слой может быть изготовлен из влагостойкой фанеры (20 мм) либо обрезных досок ( мм).
Если в системе все-таки образовались щели, поверх щитов выкладывается гидроизоляционная пленка, блокирующая протечку раствора.
Опалубка держится на балках – ригелях, опирающихся на стойки (покупные/арендованные телескопические, или самостоятельно изготовленные брусья 100х100 мм, либо кругляк 8-15 см). Система должна быть смонтирована строго горизонтально.
Укладка и расчет арматуры
Процесс реализуется следующим образом:
- между опалубкой и каркасом соблюдается зазор 25 мм, что можно организовать при помощи покупных фиксаторов или при самостоятельном изготовлении деревянных или фанерных подставок. Фактическая высота закладных элементов зависит от толщины плиты, но чаще всего хватает 2.5 см;
- диаметр прутка определяется по расчету в зависимости от нагрузки и размера плиты и варьируется в пределах 8-20 мм. В частном строительстве используется прут 8-12 мм;
- арматурный каркас может быть однорядным или двурядным, что зависит от необходимой прочности. Ряды вяжутся при помощи гибкой проволоки с размером ячейки 15х15 см – в первом ряду, и 20х20 см – во втором;
- расстояние от верхнего пояса до верха бетонной заливки должно составлять не менее 25 мм.
Шаг хомутов армирующего пояса – 200-400 мм
Чтобы перекрытие надежно взаимодействовало с несущими стенами, необходим монтаж армирующего пояса.
Он формируется на основе стальных прутков и хомутов, к которым крепится арматура перекрытия. Вполне достаточно организовать 4 направляющих диаметром
0 мм, к которым в перпендикулярном направлении крепятся хомуты при помощи вязальной проволоки.
Как залить?
Перед заливкой устанавливается опалубка для всех технологических отверстий, выставляются маячки для контроля толщины конструкции.
Последовательность действий:
Сфера применения и виды ленточного монолитного основания
Выбор конкретного типа основания для будущего здания зависит от множества факторов, основными среди которых выступают вид материала для возведения дома, количество этажей, тип грунта и его свойства, уровень прохождения грунтовых вод и промерзания земли и т.д. Все эти показатели влияют на главный параметр – степень нагрузки несущих конструкций на опору и основание.
Когда строится ленточный монолитный фундамент:
- Большой вес стен дома из камня, кирпича, бетона
- Наличие тяжелых перекрытий в конструкции – металлических, железобетонных
- Наличие неоднородных грунтов на участке для строительства объекта (что, в свою очередь, провоцирует неравномерное распределение нагрузок на основание)
- Закладка в проект цокольного этажа, гаража, подвала в будущем доме
Фундамент ленточно-монолитный являет собой ровную горизонтальную полосу единой формы с единым значением поперечного сечения. Полоса проходит по всему периметру здания, а также под внутренними стенами. Монолитную конструкцию выполняют из железобетона – раствор заливают в опалубку с собранным арматурным каркасом внутри.
По типу сборки конструкции ленточный фундамент может быть:
- Монолитный – бетон заливается в опалубку с арматурой непосредственно на объекте.
- Сборный – составляется из произведенных на заводе блоков, на 25% менее прочный в сравнении с монолитным вариантом.
Монолитные ленточные фундаменты по типу заглубления и конструкции:
- Заглубленный – в грунт уходит 50-70% высоты основания. Данный тип конструкции актуален при возведении коттеджей из разного типа тяжелых материалов. Очень высокая несущая способность дает возможность обустроить в доме хороший цокольный этаж или подвал. Заглубленный фундамент из железобетона предполагает серьезный объем земляных/бетонных работ, поэтому применяется редко.
- Мелкозаглубленный – самый популярный тип конструкции. Лента заглубляется на 20-30% высоты (обычно на 40-70 сантиметров), идеально подходит для зданий из бруса, железобетонных плит, кирпича, пено/газоблоков. Высокая несущая способность, надежность, минимальные трудозатраты – основные преимущества. Предполагает пролегание уровня грунтовых вод глубже метра.
- Незаглубленный – предполагает поднятие пояса цоколя, демонстрирует немалую прочность на изгиб. Обычно высота больше ширины, подходит для срубов, бань, сараев, дач.
- Т-образный фундамент ленточный монолитный (железобетонный) – предполагает уширение подошвы с целью компенсировать боковые смещения. Актуальна конструкция для легких строений, заборов, террас. Обратную засыпку делают песком.
- Пояс ленточного типа – без заглубления, используется для щитовых, каркасных зданий, с целью повышения опорной поверхности делают ширину больше высоты.
Строительство монолитного ленточного фундамента может осуществляться на грунте любого типа. На супесях, сухих песках, суглинках конструкция проектируется выше уровня промерзания. Средне/высокопучинистые почвы предполагают заглубление на 20-30 сантиметров ниже границы промерзания без дренажа. В случае, когда решают заменять пучинистую почву на непучинистую и выполняют дренаж, фундамент допускается заглублять выше границы промерзания.
Если на участке отмечен высокий уровень грунтовых вод, сначала проводят осушительные мероприятия, так как гидростатическое давление будет деформировать фундамент. В таком случае также можно использовать свайную технологию обустройства основания.
Какие бывают колонны?
Эскиз обустройства фундамента под металлической колонной
Железобетонные. Они отличаются прочностью, производятся в промышленных условиях, поэтому соответствуют всем нормам качества, а также марке бетона. Внутри таких колонн уже предусмотрено несущее армирование, но колонны такого типа тяжелые и для их монтажа приходится использовать мощную строительную технику.
Металлические. Они более легкие, чем железобетонные, но при этом тут используются совсем иные методы монтажа. К тому же, при расчете нужно однозначно определиться изначально, какой тип колонны лучше использовать.
Монолитные фундаментные балки — особенности сортамента
Основной нормативный документ, регламентирующий сортамент и размерный ряд железобетонных конструкций для фундамента – ГОСТ 28737-90 – утверждает, что модельный ряд подобной продукции состоит из шести разновидностей балок:
- Изделий типа 1БФ, поперечное сечение которых принимает форму трапеции с 20-сантиметровым верхним основанием.
- Изделий типа 2БФ, поперечное сечение которых оформлено в виде литеры «Т» с 30-сантиметровой верхней площадкой.
- Изделий типа 3БФ — эта серия фундаментных балок является увеличенной версией предыдущего типоразмера (2БФ). Причем верхнее основание балки 3БФ равно 40 сантиметрам.
- Изделий типа 4БФ – самых габаритных фундаментных балок таврового типа, с 52-сантиметрововй верхней гранью.
- Изделий типа 5БФ – усредненного варианта трапецеобразных балок, с 32-сантиметровой верхней гранью и стандартной высотой в 30 сантиметров.
- Изделия типа 6БФ – особой серии балок, высота которых превышает стандартный размер в два раза и равняется на 30, а 60 сантиметрам.
По этому параметру железобетонные фундаментные балки разделяются на две разновидности:
- Изделия с ненапряженным каркасом, состоящим из проволоки не подвергнутой удлинению или нагреву. В эту категорию входят балки длиной не более 6 метров.
- Изделия с напряженным каркасом, состоящим из растянутой или предварительно отожженной проволоки. В эту категорию входят балки любой длины.
Кроме того, железобетонные фундаментные конструкции можно разделить и по типу бетона, используемого в процессе заливки балок. Причем изделия с ненапряженным каркасом изготавливают из бетонов 150-х и 200-х сортов, а напряженные балки изготавливают из бетона 250-го и 300-го сорта.
