Учимся правильно делать фундамент стаканного типа

В качестве основы любого капитального сооружения чаще используют плитные или ленточные системы. Но для крупных промышленных и сельскохозяйственных объектов площадью более 5 тысяч кв. м заливать такие фундаменты не имеет смысла.

Такие постройки требуют серьезного столбчатого основания. Такого как фундамент стаканного типа. Что это за система, какими преимуществами обладает, как выполнить монтаж своими руками — ответы содержатся в этой статье.

Устройство фундамента стаканного типа

Фундамент стаканного типа представляет собой сборную конструкцию из железобетонных блоков заводского производства. Такое блоки состоят из двух частей — базовой опорной плиты и выходящего из нее подколонника (башмака) пирамидальной формы с полостью в центральной части, в котором фиксируется ЖБ колона.

Рис 1.1: Железобетонные блоки для стаканного фундамента

Важно! Стаканные блоки, в зависимости от места монтажа колонны, могут иметь центральную и боковую нагрузку. Опорная плита в блоках, предназначенных для центральной нагрузки, имеет квадратное сечение, для боковой нагрузки используются прямоугольные плиты, обладающие соотношением сторон не меньше 0.6.

Сечение башмака зависит от размеров устанавливаемой в него колонны. Стандартные изделия выпускаются под колонны сечением 300 и 400 мм, их габариты увеличиваются с шагом в 100 мм. Минимальная толщина нижней стенки башмака составляет 20 сантиметров.

Изготовление фундаментов стаканного типа регулируется требованиями ГОСТ № 24476-80 «Сборные фундаменты из железобетона». Данный нормативный документ выдвигает к стаканным основаниям следующие требования:

Все элементы сборной конструкции должны изготавливаться из бетона марки М200, который соответствует группе водонепроницаемости В2 (впитывание влаги не более 5% от собственного объема);
Подошва и подколонник подлежат обязательному армированию. Для укрепления плиты используется арматурная сетка серии 1.410-3, для укрепления подколонников — горячекатаная арматура класса А2 и А3.

Важно! В дополнение к стержневому армированию подколонники также укрепляются арматурной сеткой, из которой формируется объемный каркас, расположенный по четырем стенкам башмака на всю их высоту. Армокаркас при укреплении стаканного фундамента утапливается вглубь бетона минимум на 5 сантиметров.

Рис 1.3: Схема армирования стаканного фундамента

Строительство домов

Строительство любого дома или здания начинается с возведения его фундамента. Различают большое количество видов фундамента, каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки. Предлагаем ознакомиться со стаканным фундаментом, который относится ко столбчатому виду. Об особенностях его монтажа рассмотрим далее.

Фундамент стаканного типа: особенности, сфера использования
Фундамент стаканного типа — размеры, преимущества и недостатки
Поэтапная технология монтажа фундаментов стаканного типа
Выбор места монтажа фундамента стаканного типа
Устройство фундаментов стаканного типа

Фундамент стаканного типа: особенности, сфера использования

Фундаменты стаканного типа относят ко столбчатым фундаментам, из-за схожести с ними по конструкции. Начнем знакомство с данным фундаментом, со сферы его применения. Стаканные фундаменты используют:

в процессе сооружения производственных зданий;
при строительстве подземных гаражей и автомобильных стоянок;
при строительстве мостов;
в процессе сооружения индивидуальных каркасных строений (довольно редко);
при сооружении атомных промышленных зданий.

В конструктивном составе стаканного фундаменте присутствуют такие элементы:

фундаментная или опорная плита, которая устанавливается на предварительно подготовленную песчано щебенчатую подушку;
подколенник — элемент, напоминающий стакан;
колонны — опорные элементы для всего строения;
бетонный столб — основной функцией которого является удерживание железобетонной балки, на которую опирается все строение.

После соединения данных элементов в единую систему получается конструкция стаканного фундамента. Данный фундамент отличается наличием подошвы, она бывает различной площади, чаще всего не превышающей 55 квадратных метров.

Различают два варианта стаканного фундамента:

сборный фундамент стаканного типа;
монолитный стаканный фундамент.

Первый вариант отличается наличием уклонной поверхности, а второй — горизонтальной. Более легкие в изготовление и удобны в использовании монолитные фундаменты. Однако, у любого из вариантов стаканного фундамента, монолитный столб должен находиться выше по отношению к стакану.

Для изготовления подколонных стаканов используют бетонный раствор и армированные каркасы с усиленной схемой укрепления. Из-за этого, данные конструкции имеют высокую прочность и отличаются длительным сроком эксплуатации.

Рекомендуется обустраивать стаканный фундамент только на устойчивой почве. Если грунт характеризуется высокой пучинистостью или дает такую усадку, следует применить другой тип фундамента.

Принцип действия таких фундаментов основан на том, чтобы равномерно распределить нагрузку на грунт, получив при этом надежное и долговечное сооружение.

Фундамент стаканного типа — размеры, преимущества и недостатки

Среди преимуществ стаканных фундаментов отмечают:

высокие качественные характеристики: такие фундаменты чаще всего изготавливают на заводах, а потому их качество соответствует всем требованиям ГОСТа;
легкость установки — еще одно немаловажное преимущество, сборка готовой конструкции производится очень быстро;
длительность эксплуатации и хорошие технический свойства фундамента делают его довольно популярным в его сфере использования.

Однако, у фундаментов стаканного типа имеются определенные недостатки, среди них отметим:

высокую стоимость изготовления такого фундамента, это объясняется тем, что для его сооружения необходимо большое количество бетона, арматуры, специализированной техники и рабочей силы;
сложность транспортировки готового заводского фундамента к месту назначения.

Размеры стаканных фундаментов зависят от типа сооружения, под которым их изготавливают. Кроме того, от размера фундамента напрямую зависит количество арматуры и качество бетона, используемого во время его изготовления.

Поэтапная технология монтажа фундаментов стаканного типа

Существует множество рекомендаций по проектированию и сооружению стаканных фундаментов. Фундамент стаканного типа ГОСТ основывается на таких основных технологических аспектах:

1. Выполнение подготовки основания под строительство фундамента. Перед началом монтажных работ проводится разметка почвы и ее выравнивание. Следите за тщательностью выравнивания, так как в итоге должно получиться идеально ровное основание. На него будут устанавливаться балки из железобетона. При наличии небольших неровностей, они устраняются с помощью засыпания площадки песком или щебнем. Учтите, что слой песка, который насыпается на поверхность должен составлять около 25-30 см. Со всех сторон это значение должно быть одинаковым. При этом, песчаная подушка должна быть качественно утрамбованной специальным оборудованием. После хождения по песку, не должно оставаться следов.

Читать еще: Набор метчиков – накрутим новую резьбу!

2. Далее выполняется разметка осевых участков фундамента. Для этого, на обноске фиксируется проволока, которая протягивается по направлению к цифровой буквенной оси. Между пересечением двух осей устанавливается отвес, определяющий центральную часть фундамента.

3. В соотношении с ранее сделанным шаблоном на поверхности обозначаются контуры. Для их обозначения используйте колышки. После этого, в нужных местах выкапываются ямы, на их дне обустраивается песчаная подушка.

4. После завершения утрамбовки и подготовки ям устанавливаются блоки. При выполнении данного процесса следует проявить максимальную точность, так как все элементы должны располагаться горизонтально. Для того, чтобы проверить поверхность на ровность воспользуйтесь нивелиром или уровнем.

5. После предварительного выставления всех элементов, производится их защита от загрязнения.

Учтите, что по ходу выполнения монтажных работ следует соблюдать особую точность особенно к морозоустойчивости и к прочности перед сжатием. Именно от этого зависит качество получившегося фундамента и длительность его эксплуатации.

Основные рекомендации по изготовлению и расчету фундамента стаканного типа:

в процессе выполнения всех работ, используйте только высококачественный бетон, марка которого составляет более 200 единиц, таким образом, несущие колонны приобретут необходимую для них прочность;
в обязательном порядке, колонны должны быть армированы металлом, желательно использование арматуры с антикоррозийным покрытием;
в процессе изготовления конструкций уровень их влагопоглощения не должен превышать пяти процентов;
трещины, в процессе высыхания не должны быть более 0,01 см;
после монтажа колонных элементов, в обязательном порядке производится удаление монтажных петель.

Учтите, что монтаж стаканного фундамента осуществляется только в теплую погоду при плюсовой температуре. Установка фундамента на замерзшую почву — недопустима.

Предлагаем ознакомиться с требованиями по ГОСТу к фундаментам стаканного типа:

характеристика водонепроницаемости бетона В2;
транспортировка готовых бетонных блоков осуществляется только после полного застывания бетона и набирания им нужных прочностных характеристик;
арматурные прутья, устанавливаются в обязательном порядке, при этом, каждый прут заливается бетоном, минимум на 3 см;
если в блоке имеются прутья арматуры, которые обнажились при его эксплуатации, то применение такого блока для строительства стаканного фундамента запрещено.

Учтите, что бетонные блоки, которые изготавливаются на заводе имеют более высокое качество, нежели конструкции, сооруженные на строительном участке.

Для выполнения монтажа фундаментов стаканного типа потребуется наличие:

сварочного аппарата;
строительного уровня;
рулетки;
болгарки;
нивелира;
перфоратора.

Установка сборного фундамента не может осуществляться вручную, так как все работы должны контролироваться специалистами, которые сопоставляют порядок действий с ГОСТом.

Существует несколько этапов изготовления фундамента стаканного типа. Прежде всего, сначала производится выравнивание поверхности, ее утрамбовка. Далее обустраиваются углубления, во внутрь которых будут установлены бетонные блоки.

Учтите, что после готовности ям, производится их уплотнение, выполнить этот процесс поможет гравий. Далее следует процесс утрамбовки и установки балок из бетона. Балки должны быть установлены на идеально ровное основание, так как в последующим, изменить их положение не удастся.

Контролировать горизонтальную ровность основания помогут геодезические инструменты. Учтите, что от качества выполнения стаканов, зависит длительность эксплуатации фундамента, так как именно они равномерно распределяют нагрузку от здания. Соблюдение всех технологий и требования ГОСТа при выполнении монтажных работ, является залогом получения качественного фундамента, который прослужит его владельцам длительное время.

Выбор места монтажа фундамента стаканного типа

Для того, чтобы увеличить длительность эксплуатации готовой конструкции следует придерживаться определенных правил по выбору места для установки фундамента. Если по каким-то причинам данный фундамент не подходит для вашего участка, то от его сооружения лучше отказаться.

1. При возможности, строительные работы следует начинать на идеально ровной поверхности.

2. Наличие вблизи участка подземных вод или водоемов не приветствуется, так как пода способствует пучению почвы, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках фундамента.

3. Не следует экономить на услугах геологов, для того, чтобы как нельзя лучше изучить почву и особенно уровень ее промерзания.

4. Наличие лесистой местности вблизи участка также затрудняет работы.

5. Вначале строительства в обязательном порядке проводится проектирование, в готовой документации указывается размер фундамента и основания под ним, проводятся расчеты количества материалов, необходимых для строительства.

Устройство фундаментов стаканного типа

Стакан, который лежит в основе такого фундамента еще называется башмак, так как у него имеется индивидуальная форма. Чаще всего, данный элемент фундамента имеет вид ступенчатого квадрата, у которого имеется широкое основание и узкая верхняя часть. Каждый объект строительства подразумевает проведение индивидуальных расчетов под размеру стакана. Данные параметры зависят прежде всего от площади здания, его веса, количества этажей. Однако, минимальное значение, указанное в ГОСТе составляет 1,2 м, а максимальное 2,1 м. Поперечное сечение колонн из железобетона составляет 30, 40 см.

Среди преимуществ использования сборных колонн, отметим:

высокий уровень грузоподъемности;
низкое влагопоглощение;
хорошая морозостойкость;
быстрота установки, при использовании специализированного технического оборудования.

В качестве основных частей стаканного фундамента выступают:

основание в виде плиты;
элемент в виде стакана.

Расчеты по изготовлению фундамента выполняют в соотношении с типом почвы. Существует несколько характеристик фундамента, которые различаются по:

высоте стаканов;
количеству оснований;
способу состыковки колонны и башмака.

Читать еще: Строительство бассейна из бетона – плаваем у себя дома

В соотношении с материалом из которого сооружен столб, выбирают способ по которому он соединяется с основанием. Одним из самых распространенных способов соединения башмака и колонны является их бетонирование, при этом, используется высокопрочный вариант бетона марки 200 или 300.

Венгерские строители используют другой способ соединения башмака с колонной. Они выпускают арматурные прутья, соединяя их между собой. Анкерные болты или стальные стержни способны соединить башмак и колонну в США. При строительстве сборных фундаментов, в которые будут устанавливаться колонны из метала, они соединяются между собой при помощи анкерных болтов.

При этом, расположение болтов регламентируется ГОСТом. В процессе выполнения монтажных работ, следует обратить внимание на:

сопоставление стаканных осей и разбивочных линий;

наличие идеально ровного покрытия, в опорных ямах и на основе фундамента, при этом, песок должен быть тщательно утрамбован;
фундамент опирается на основание по всей площади.

Основные процессы установки стаканного фундамента:

подготовка котлована;
установка в нем подушки из песка или гравия, размер подушки определяется индивидуально;
установка стаканных оснований, для этих целей используется подъемный кран;
установка колонны в башмаке, выполняется также с помощью подъемного крана.

Установка колонн осуществляется в соотношении с осями, которые обозначаются по торцам стакана. Для нанесения рисок используется несмываемая краска, при этом, тщательно проверяется их расположение. Обозначить разбивочные оси поможет отвес и струны или проволока с гвоздями. Учтите, что в процессе выполнения монтажа башмака, следует в точности следить за сопоставлением ранее установленных отметок.

Этапы работы по монтажу фундамента стаканного типа под колонны

При монтаже фундаментов стаканного типа необходимо придерживаться всех предусмотренных правил и стандартов. Проводить их сборку будет несложно, если соблюдать последовательность выполнения работ:

Подготовка поверхности площади под проведение работ. Перед монтажом почву нужно разметить и выровнять. Выравнивание необходимо для точной установки железобетонных балок, которые потом смещать нельзя. Если площадка неровная, то ее подсыпают песком или щебнем и тщательно утрамбовывают. Надо следить, чтобы выровненная или насыпанная площадь со всех сторон на 30 см была больше подошвы фундамента.
При проведении разметки осей такого основания на обноске закрепляют проволоку и протягивают ее в направлении буквенных и перпендикулярно находящихся к ним цифровых осей. На их пересечениях подвешивают отвес, далее центр фундамента переносят на подготовленное основание.
Проводят нанесение контуров по шаблону и обозначают их колышками. После выполнения подготовительных работ выкапывают ямы в соответствующих местах и уплотняют их дно песком и щебнем.
Завершив утрамбовку ям, производят установку блоков. При их укладке необходима точность. Все элементы и поверхность должны быть горизонтальными. Для проверки горизонтальности используют строительный уровень или нивелир. Когда все элементы под такие фундаменты правильно выставлены, нужно защитить их от загрязнений.

При проведении монтажа необходимо строго соблюдать показатели морозоустойчивости и прочности сжатия. Неукоснительное их выполнение обеспечит высокое качество основания, защитит строение от трещин, деформаций стен. При изготовлении изделий необходимо:

использовать бетон не ниже марки М200 В2 (это обеспечивает прочность несущей способности колонн), монтаж выполнять при достаточной прочности;
проводить металлическое армирование колонн;
толщина слоя вокруг элементов должна быть не менее 3 см;
при возведении конструкции необходим уровень водопоглощения не более 5%;
трещины при высыхании не должны превышать 0,1 мм;
после установки колонн удаляются монтажные петли.

Все монтажные работы необходимо проводить в теплое время, так как установка плит на заснеженную и мерзлую землю запрещается.

Как видно из вышеизложенного, возведение фундамента стаканного типа под колонны для индивидуального строительства, из-за большого веса и габаритов элементов, стоимости и необходимости тяжелой техники при монтаже, применяется очень редко.

Защита фундамента стаканного типа от воздействия влаги

Даже незначительная площадь соприкосновения стаканного основания с грунтом может стать причиной разрушения бетонного блока под воздействием влаги. Поэтому внешний контур монолитной плиты необходимо защитить с помощью гидроизоляционных материалов. Для этого выполняют следующие действия:

Защита фундамента от влаги

Поверхность плиты очищают и выравнивают жидким бетонным раствором.
Затем наносят слой битумной мастики и оставляют до полного высыхания.
На мастику укладывают слой рубероида и промазывают стыки полотен мастикой или жидкой смолой.
При близком расположении грунтовых вод гидроизоляцию укладывают в несколько слоев.

Прочность и надежность фундамента стаканного типа во многом зависит от соблюдения технологии установки блоков. При выполнении монтажа необходимо учитывать все правила и рекомендации.

Пошаговое руководство по возведению стаканов

Подготовка к укладке фундамента

Монтаж фундаментов столбчатого типа происходит с обязательным использованием строительной техники – экскаваторы, подъемные краны, лебедки.

Подготовительный процесс, направленный на тщательное очищение поверхности под фундамент. Она должна быть ровной. Происходит рытье котлована заданного размера. Уровень закладки монолитной плиты не должен быть меньше одного метра, как и при заделке подошвы ленточного основания.
Трамбование траншеи при помощи щебня и песка. Благодаря этому можно получить достаточно ровную и равномерную поверхность.
Столбчатый фундамент следует возводить, используя строительные мерительные инструменты, постоянно контролируя горизонтальность и вертикальность сборных конструкций. Нужно пользоваться уровнем и нивелиром.
Обязательная разбивка и разметка при помощи колышков подготовленной постели осей, на которых будет находиться каждый отдельный стакан.
Стаканы, которые уже доставлены на место строительства, следует очистить от возможного мусора. При помощи подъемного крана происходит захват элементов за монтажные петли и доставка его к монолитной опоре. Следует отцентровать положение стакана и медленно установить его на подготовленное место. Проверяется совпадение рисок.
Наведение своеобразной сетки при помощи нити между действительно расположенными элементами.
Сборные железобетонные фундаменты требуют постоянной проверки геодезическим инструментом. После каждой установки стакана нужно делать замеры.
Грунт, который был выкопан, засыпают обратно в котлован до верха блока. После этого проводится установка опорных балок на стаканы или на специальные столбики. Размеры котлована полностью зависят от типа строения и его площади. Иногда приходится выкапывать большое количество земли, если предполагается масштабное строительство.

Под колонны промышленных зданий используют стальные, железобетонные или деревянные клинья, расположенные вокруг элемента по два с каждой грани. Их использование является обязательным. Они поддерживают колонну в процессе бетонирования. Позже деревянные клинья вынимают, а стальные не трогают для большей прочности армировки.

Установка фундаментов стаканного типа ориентирована на постоянное выравнивание поверхностей сборных элементов. Нельзя допустить малейшие смещения, поскольку вся конструкция – это каркас из тяжелого бетона. При работе следует соблюдать все проектные расчеты. Те изделия, которые не соответствуют нормам и гост, нельзя использовать. Это может быть небезопасно.

Читать еще: Преимущества и недостатки труб из нержавеющей стали

Все работы, которые связаны с проектированием, проведением необходимых измерений, анализом грунта при помощи специального геодезического оборудования, следует проводить с четким соблюдением норм и требований, которые предъявляются к столбчатому фундаменту. Чаще всего для основания используют железобетонные сборные части. Расчет их прочности и состава выполняют на заводе-изготовителе. Работой занимаются технические специалисты, поэтому изделия просто обязаны соответствовать заявленным проектным требованиям.

Подготовка к возведению

Подготовка включает:

планировку – опоры монтируют по углам, на участках примыкания и пересечения стен, на протяжении несущей стены через 3–6 м и под каждой колонной;
разметку и выемку земли на необходимую глубину;
если глубина залегания велика, то на дно ям укладывают песчаную или бетонную подложку;
сооружение опалубки.

Глубина залегания и высота бетонной подложки определяется весом здания и рыхлостью почвы.

Инструменты и материалы

Для строительства нужны:

доска или фанера для опалубки;
песок, битый кирпич, гравий для подушки;
бетон марки М300, М400, М600;
рубероид или другой пленочный материал для гидроизоляции;
анкерный крепеж для металлических колонн.

Для работы понадобятся следующие инструменты и приспособления:

капроновый шнур и деревянные колья для разметки;
совковая и штыковая лопаты;
отвес, строительный уровень, рулетка;
ручная трамбовка.

Если бетон изготавливают самостоятельно, то нужна бетономешалка или емкость для размешивания раствора.

Как рассчитать?

Исходными данными для расчета служит нагрузка, которую оказывает колонна, и результаты инженерно-геологических исследований.

К первым относятся:

Вертикальная нагрузка – вес колонны и величина нагрузка, передаваемая на нее стенами и кровлей.
Изгибающий момент.
Поперечная – приходящаяся на опору от базы колонны.
Нагрузка при действии крутящих моментов в 2 плоскостях.
Полная ветровая и снеговая – рассчитывается по погодным данным региона.

К инженерно-геологическим данным относятся:

свойства грунта;
уровень грунтовых вод;
глубина промерзания грунта.

По полученным данным рассчитывают величину опорных столбов для колонн.

Пример расчета под монолитную колонну

Вычисляют глубину залегания и сечение основания. В простых случаях параметр определяет максимальная глубина промерзания.

Для более точных вычислений используют формулу: df=kh*dfn, где:

kh – коэффициент, принимаемый для фундамента отапливаемого дома;
dfn – глубина промерзания.

Размеры основания рассчитывают по формуле: А=N/(R0-ȳd), где:

N – вертикальная нагрузка, ее получают при расчетах каркаса здания;
R0 – сопротивление грунта — величина представлена в справочнике СНиП 2.02.01-83;
ȳ – средний удельный вес фундамента;
d – глубина.

Для зданий выше 3 этажей расчет производят более сложные, с учетом краевой нагрузки.

Пример расчета под металлическую колонну

Материал не влияет на методику вычислений. Учитывать нужно глубину заглубления самой колонны. Поэтому используется та же самая методика расчета.

Для удобства исчислений непрофессионалам лучше воспользоваться онлайн-калькуляторами в Интернете.

В них указаны все требуемые параметры для вычислений. Расчет производится автоматически.

Достоинства и недостатки стаканных оснований

Какими особенными преимуществами обладают такие стаканные основания?

Колонны для них изготавливаются промышленным способом, что обеспечивает им долговечность, высокое качество и надежность;
При наличии необходимой техники установка их довольно проста и не занимает много времени, что позволяет ускорить сроки монтажа и сократить расход средств.

К недостаткам применения данного типа оснований
можно отнести необходимость применения специального тяжелого оборудования:

как для доставки изделий,
так и для их размещения и установки.

В настоящее время активно используются различные железобетонные опоры: разница состоит и в их размерах, и в массе.

Монтаж колонн

Предварительно привезенные колонны необходимо разложить так, чтобы спецтехника смогла с легкостью добраться до них и переставить на необходимое место. Колонны замеряют, чтобы узнать, где выполнить захват стропами.

Установка колонн подразумевает нанесение специальных рисок. Кран передвигается вдоль ряда и может монтировать на одной стоянке одновременно два этих элемента. Соосность колонн и основания обязана быть максимально точной, чтобы в дальнейшем избежать смещения балок.

Монтируются фундаментные балки. Выполняют заново разметку и определение проектных показателей места установки колонн. Затем удаляют грязь с монтажных элементов, крепят их тросом, приподнимают и навешивают над колонной.

Балки вначале фиксируются болтами, заново проверяется соосность и, лишь затем прочно закрепляются в консоли колоны.

Сфера применения стаканного фундамента довольно обширна, но в частном домостроении имеется ряд ограничений. Прочность стаканного основания значительно зависит от соблюдения всех правил и технологии монтажа бетонных плит. Во время проведения монтажа нужно обязательно учесть все требования ГОСТ и рекомендации производителя.

Учимся правильно делать фундамент стаканного типа