Крепление колонн к фундаменту

Монтаж подкрановых балок

Данные балки устанавливаются после монтажа пары колонн. Во время подъема балка удерживается при помощи двух оттяжек. Для приема её на высоте монтажники располагаются на подмостках, площадках и монтажных лестницах. Задача рабочих – удержать балку от касания с установленными ранее элементами конструкции и придать ей нужное положение. Для контроля над спуском балки имеются риски на консоли. Для устранения вертикального отклонения используются стальные подкладки, размещаемые под балкой. Для временного крепления балки используются анкерные болты.

монтаж подкрановых балок

Если производится монтаж подкрановых балок на колонны с фрезерованными подошвами, фундамент которых забетонирован до проектного значения, или колонны на строганных металлических плитах, то достаточно выверить положение балок по главной оси.

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

• 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).

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

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

Жесткое

• 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).

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

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

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

Жёсткое и шарнирное опирание колонны на фундамент.

Простейшие стальные колонны прикрепляются к фундаментам с помощью опорных плит (относительно толстых стальных листов) и анкерных болтов. Они не обеспечивают жесткого защемления внизу и обладают податливостью, поэтому такое закрепление считается шарнирным

Шарнирное крепление колонны к фундаменту: а) конструктивная схема; б) расчетная схема; 1 — колонна; 2 — траверса; 3 — опорная плита базы колонны; 4 — анкерные болты (гайки, шайбы не показаны); 5 — фундамент

Жесткое крепление колонны к фундаменту: а) конструктивная схема; б) расчетная схема; 1 — колонна; 2 — траверса; 3 — опорная плита базы колонны; 4 — анкерные болты (гайки, шайбы не показаны); 5 — фундамент

Фундамент для колонны – устройство, разновидности, применение

Для установки вертикальных опор в современном строительстве применяется специальный тип фундамента. Состоит он из следующих основных частей:

• Плитного основания с несколькими ступенями.
• Подколонника.
• Стакана (полого или монолитного – в зависимости от вида устанавливаемой колонной части).

Колонна выполняет функцию несущей конструкции – берет нагрузку здания от кровли до основания. При этом не исключено, что она может одновременно быть частью декора.

В большинстве случаев применяются 2 разновидности колонн:

Металлические.

Состоят из базовой поверхности, соединяемой с основанием, стержня и оголовка, к которому крепятся балки. Изготавливаются из прокатного профиля. Материал может быть сплошным и перфорированным, облегченным.

К основанию крепятся посредством болтового соединения. Для этой цели фундамент изготавливается уже с готовыми крепежными элементами.

Металлическая колонна устанавливается и закрепляется посредством болтового соединенияИсточник ytimg.com

Железобетонные.

Производится с различной формой сечения – круглой, прямоугольной, квадратной. Внутри имеет стальной армирующий каркас. Заливается бетоном марки от М200 и выше. Главный недостаток – большой вес. Однако в отличие от металлического аналога – не боится влажной среды.

Монтируется путем вставки подошвы опоры в посадочное место фундамента. Далее крепится с помощью заливки пустот высокомарочным бетонным раствором.

Тип, размеры и конструкция основания определяется не только материалом опоры, но также ее массой, размером, создаваемой нагрузкой и особенностями грунта.

Разновидности

Существуют специально изготавливаемые промышленным способом основания для колонн – так называемые «стаканы». По устройству они подразделяются на 2 вида:

• Монолитные. Представляют собой готовый блок для установки вертикальной опоры. Характеризуются универсальностью – могут служить базой для колонн различных форм, размеров и типов материала (металла и железобетона).
• Сборные. Все 3 элемента основания изготавливаются по-отдельности. Применяются, как правило, для установки ж/б-опор.

Фундамент монолитного типа под колонну, изготовленный на ЖБИ-заводеИсточник predstavitelstvo-gbi.ru

Кроме того, нестандартные фундаменты для металлических или железобетонных колонн могут изготавливаться в следующих видах:

1. Столбчатый. По сути, представляет собой вмонтированный на определенную глубину железобетонный столб. Применяется на зыбких, болотистых почвах, а также на обычных грунтах в целях экономии.
2. Ленточный. Данный тип фундамента обустраивается, когда пространство между опорами планируется заполнять тяжелым материалом – кирпичом, газоблоками. От классической ленты такое основание отличается более укрепленными местами под установку колонн.
3. Монолитный. Это сплошная усиленно армированная железобетонная плита. В местах монтажа опор фундамент усиливается или углубляется. На практике такое основание достаточно дорого, поэтому применяется при изготовлении промышленных объектов – складов, ангаров, цехов.
4. Свайный. Под каждую опору устанавливается отдельная свая. Вариант пригоден в тех случаях, когда другие виды основания в силу особых свойств грунта сделать нельзя. Это, например, насыпной, сыпучий, болотистый участок.

На неустойчивом грунте применяется свайный фундаментИсточник tinkoffjournal.ru

Крепление металлический колонны к фундаменту

Металлические и стальные колонны к фундаменту крепятся тремя основными способами:

• колонна устанавливается на стальные подкладки, в данном варианте фундамент не доводится до проектной отметки;

• фундамент возводится до проектных отметок и колонну устанавливают непосредственно на его поверхность;

• установка на опорные плиты.

Первый способ предполагает дополнительный расход металла, он сложен и не слишком точен. Второй способ требует точного выведение фундамента до нужно уровня, что временами сделать крайне сложно. Именно поэтому для установки тяжелый колонн часто используют именно третий способ, который позволяет осуществить жесткое крепление стальных колонн к фундаменту.

После замоноличивания колонн производится крепление анкерными болтами для придания колоннам дополнительной устойчивости.

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.

Узлы сопряжения металлических балок

Такие соединения классифицируются по конструктивному признаку. Это могут быть узлы опирания металлических балок сверху или же примыкание сбоку. Последнее соединение подразделяется на жесткое и шарнирное.

Боковое примыкание выполняется в виде фланцевого соединения. Шарнирное передаёт опорную реакцию. В этом случае само крепление не препятствует свободному повороту балки в опорном узле. В большинстве случаев в качестве опоры, которая отдаёт опорное давление на саму колону, используют плиту (плоская подушка).

В зависимости от назначения балка может примыкать как к стенке колонны, так и к её полке. Сама передача опорной реакции тут осуществляется посредством болтового фланцевого соединения либо же при помощи опорных столбиков, которые выполнены в виде плоской пластины. Последний вид считается более удобным.

Монтаж металлических конструкций ферм

Специфической проблемой при монтаже ферм является их повышенная гибкость. Это делает конструкцию фермы крайне уязвимой при подъеме и монтаже. Ферма состоит из тонких стержней, рассчитанных на перераспределение усилий от равномерной нагрузки верхнего пояса фермы при опорах на концах нижнего пояса. Вследствии больших габаритов, закрепление фермы стропами за опорные части невозможно. Поэтому напряжение в стержнях фермы при монтаже отличается от предусмотренного проектом. Поэтому для монтажа ферм практикуют следующие методы.

• Монтажное усиление фермы дополнительными стержнями.Стержни крепят таким образом, чтобы они воспринимали вес фермы от точек закрепления строп. Стропы крепятся в двух или четырех точках верхнего пояса в зависимости от пролета ферм.
• Использование плоскостной траверсы.Эта рамная конструкция фиксирует ферму по поясам, придавая ей необходимую жесткость.

Монтаж ферм выполняют после полного закрепления колонн со всеми предусмотренными проектом пространственными связями. Первую смонтированную ферму крепят расчалками. Каждую последующую крепят пространственными связями к предидущей. После монтажа и раскрепления ферм, выполняют покрытие ребристыми железобетонными плитами, укладывая их поперек ферм. Таким образом образуется жесткий диск по верхнему поясу ферм и их окончательная фиксация.

Узел крепления металлической балки к кирпичной стене

Самым важным этапом во время строительства любого дома или здания является перекрытие.

В конструкцию могут входить балки и плиты. В свою очередь они могут быть металлическими, деревянными или бетонными.

Многих интересуют узлы крепления металлических балок к кирпичной стене. Обусловлено это тем, что сегодня строительство кирпичных домов очень популярно.

Правильное опирание балки на такую стену влияет на безопасность и надёжность всего перекрытия.
Главным признаком в данном случае является возможность достаточно свободной допустимой деформации концов металлической балки во время её прогиба.

Высокий уровень надёжности и безопасности может быть достигнут исключительно при формировании правильного узла крепления балки со стеной и при исключении опасного напряжения в используемом материале. Относится это и к эксплуатации в различных температурных режимах.

Фундамент для металлической колонны

В целом алгоритм обустройства фундамента для металлической колонны схож с выше приведенной инструкцией для основания ж/б-аналога. Однако, ввиду того, что крепление осуществляется анкерным способом, некоторые отличия все же есть:

Прежде чем заливать опалубку раствором, устанавливаются специальные метки, по которым в дальнейшем определяется местоположение крепления стальной опоры.

Схема крепления металлических колонн к фундаментуИсточник metgroop.ru

• После заливки в поверхность бетонного массива вставляются болты, фиксированные между собой стальными перемычками. Далее посредством их будет крепиться металлическая колонна.
• В ходе установки крепежных элементов соблюдается высокая точность и проверка в соответствии с разметкой.

Видео-инструкция по изготовлению фундамента под колонну:

Ошибки монтажа

При обустройстве основания под вертикальные опоры возможны следующие ошибки:

1. Неправильный расчет по нагрузке. В результате опора проседает, а стены сооружения трескаются.
2. Неграмотное определение глубины. Отклонение в большую сторону ведет к перерасходу материалов, а в меньшую – к разрушению основания.
3. Монтаж блоков на разной глубине. Из-за этого каждая колонна будет иметь разную степень проседания.
4. Недостаточная прочность бетона – марки М200 и ниже.
5. Неправильное определение характеристик грунта.
6. Отсутствие центровки армирующего каркаса при монтаже.
7. Сборка прямо на почве – без обустройства подушки.
8. Соединение элементов каркаса с помощью сварки.

Видео-обзор заливки фундамента под колонну:

Коротко о главном

Фундамент под колонну состоит из плитного основания, подколонника и полого или цельного стакана. Колонны могут быть как металлическими, так и железобетонными. Промышленно выпускаемые фундаментные блоки называются «стаканами». Разделяются они на сборные и монолитные.

В нестандартных случаях применяются такие виды оснований, как:

• Столбчатые.
• Ленточные.
• Монолитные.
• Свайные.

Монолитный фундамент под колонны

Монолитные основания, выливаемые одним монолитным сооружением, имеют грани ступеней под углом 90 градусов. Такие фундаменты в основном оборудуются непосредственно на строительной площадке сооружения. Для заливки на дне котлована на заранее оборудованном и подготовленном месте проводится разметка осей будущих колонн. Под каждое основание сооружается опалубка либо собирается съемная конструкция опалубки, использование которой значительно упрощает работу, поскольку не требуют дополнительных затрат на проверку правильности установки.

Для опалубки, согласно, технологических карт, проводится установка положения, как по вертикали, так и по горизонтали. Последним этапом проверки перед заливкой бетоном монолитного основания является проверка на соответствие правильности размещения по монтажным осям. После установки опалубки нижних ярусов, проводится проверка и установка подколонника (стакана).

При заливке основания под сложную форму железобетонной колонны используется усиление каркаса металлической сеткой или сварным арматурным каркасом. Для установки на легких грунтах, сложных почвах, там, где требуется повышенная прочность под фундаментом возможно устройство дополнительной площадки или устройство свайного фундамента, обеспечивающего большую прочность.

Типы очертания ферм. Основные системы решеток ферм Очертание ферм

Выбор очертания ферм является первым
этапом их проектирования. Очертание
ферм в первую очередь зависит от
назначения сооружения. Оно должно
отвечать принятой конструкции сопряжений
с примыкающими элементами. Так, очертание
стропильной фермы производственного
здания зависит от назначения цеха, типа
кровли, типа и размера фонаря, от типа
соединения ферм с колоннами (шарнирное
или жесткое) и т. п.

Вместе с тем очертание ферм должно
соответствовать их статической схеме,
а также виду нагрузок, определяющему
эпюру изгибающих моментов. Например,
выступающие консоли рационально
проектировать треугольными, с одним
скатом; однопролетныё фермы с равномерной
нагрузкой — полигонального очертания.

Фермы треугольного очертания.
Треугольное очертание придается
стропильным фермам, консольным навесам,
а также мачтам и башням.

Стропильные фермы треугольного
очертания применяют, как правило, при
значительном уклоне кровли, вызываемом
или условиями эксплуатации здания, или
типом кровельного материала. Стропильные
фермы треугольного очертания имеют ряд
конструктивных недостатков. Острый
опорный узел сложен, допускает лишь
шарнирное сопряжение фермы с колоннами,
при котором снижается поперечная
жесткость одноэтажного производственного
здания в целом. Стержни решетки в средней
части ферм получаются чрезмерно длинными,
и их сечение приходится подбирать по
предельной гибкости, что вызывает
перерасход металла. Треугольное очертание
в стропильных фермах не соответствует
параболическому очертанию эпюры
моментов.

Однако в ряде случаев треугольные фермы
приходится применять, несмотря на
заведомо нерациональное с точки зрения
распределения усилий очертание, исходя
из общих требований компоновки и
назначения сооружения. Примером могут
служить треугольные фермы шедовых
покрытий, применяемые в зданиях, где
необходим большой и равномерный приток
дневного света с одной стороны.

Фермы трапецеидального очертания
со слабо вспарушенным верхним поясом
пришли на смену треугольным фермам
благодаря появлению кровельных
материалов, не требующих больших уклонов
кровли.

Трапецеидальное очертание балочных
ферм лучше соответствует эпюре изгибающих
моментов и имеет конструктивные
преимущества. В сопряжении с колоннами
позволяет устраивать жесткие рамные
узлы, что повышает жесткость здания.
Решетка таких ферм не имеет длинных
стержней в середине пролета.

Фермы полигонального очертания
наиболее приемлемы для конструирования
тяжелых ферм больших пролетов, так как
очертания фермы соответствуют эпюре
изгибающих моментов, что дает значительную
экономию стали. Дополнительные
конструктивные затруднения из-за
переломов пояса в тяжелых фермах не так
ощутимы, ибо пояса в таких фермах из
условий транспортирования приходится
стыковать в каждом узле.

Для легких ферм полигональное очертание
нерационально, так как получающиеся в
этом случае конструктивные усложнения
не окупаются незначительной экономией
стали.

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.

Узел крепления металлической балки к металлической колонне

С точки зрения технологичности монтаж металлических конструкций – процесс довольно специфический. Обусловлено это физическими характеристиками самого металла. В связи с тем, что данный материал обладает высоким уровнем прочности, сечение самой конструкции (балки, колонны, стержня ферм, сайдинга) характеризуется довольно большой площадью поперечного сечения.

Данные особенности позволяют формировать металлическую конструкцию намного легче по сравнению с аналогичной из железобетона. Именно поэтому данные конструкции пользуются большим спросом во время строительства ферм, высота которых превышает 30 метров.

Однако изготовление металлических конструкций сопровождается дополнительными сложностями у самих монтажников. К примеру, подъём, установка и узлы металлических рам и ферм возможны лишь при слаженной работе нескольких кранов. Эта задача сама по себе очень трудная. Давайте рассмотрим всё по порядку.

Выводы

Применение металлоконструкций заметно ускоряет строительство зданий и капитальных инженерных сооружений вне зависимости от их вида и назначения. Эта технология удешевляет процесс строительства. Но надежность и прочность объектов капитального строительства можно гарантировать только в случае точного следования технологии монтажа. В процессе эксплуатации здание будет подвергаться серьезным нагрузкам. Оно выстоит и не приведет к аварийным ситуациям, если будет обладать достаточной прочностью и несущей способностью. Из этих соображений монтаж металлических конструкций часто применяют параллельно с монолитным устройством колонн.

Проектирование объектов, для строительства которых необходима сборка металлических каркасов, важно доверять опытным проектировщикам с лицензией на подготовку проектной документации. Только в таком случае можно будет говорить о гарантиях устойчивости, прочности и надежности опорных конструкций и всего здания