Способы и правила установки железобетонных колонн

От правильности возведения каркасной основы зависит прочностные характеристики всего здания.

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

Технология монтажа основания

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

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

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

Работы по установке фундаментных блоков проходят в несколько этапов:

• 

• Создание уплотняющей песчано-гравийной подушки. Необходимость в ней существует только в случае, если грунт имеет низкую плотность, и возможна его усадка.
  Нижним слоем засыпают щебень и тщательно утрамбовывают. Сверху укладывают песок. Его увлажняют и тщательно утрамбовывают.
• Разметка осей фундаментных блоков. Оси фиксируют при помощи пересечения натянутых бечевок или тонкой проволоки. Точки осей переносят на землю, используя отвес. При помощи колышек размечают боковые контуры, попутно проверяя горизонтальность подушки. При необходимости проводят коррекцию.
• Монтаж блоков. Фундаментные блоки перемещают к месту установки и устанавливают в соответствии с разметкой, после чего демонтируют строповку.

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

Как крепить железобетонные опоры?

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

Этапы работ таковы:

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

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

Как крепить металлические опоры?

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

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

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

На стальные подкладки

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

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

На поверхность основания

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

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

На опорные плиты

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

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

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

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

Монтаж сборных фундаментов

Монтаж сборных фундаментов обычно осуществляют отдельным опережающим потоком в период возведения подземной части здания. Разбивку мест установки фундаментов производят с использованием продольных и поперечных осей, фиксируемых с помощью проволоки.

При монтаже фундаментов под колонны на дно котлована отвесом переносят положение осей, фиксируя их штырями или колышками, забитыми в грунт. На фундаментах стаканного типа определяют середину боковых граней стакана и наносят осевые риски на верхнюю грань. При опускании блока на основание контролируют по рискам положение блока.

Установку фундамента стаканного типа необходимо производить сразу в проектное положение, чтобы избежать нарушения поверхностного слоя основания. Положение фундаментного блока по высоте выверяют с помощью нивелира, контролируя отметку дна стакана. Положение блока в плане проверяют при неснятых стропах путем совмещения рисок (установочных и разбивочных осей) по двум взаимно перпендикулярным осям, небольшое отклонение устраняют, передвигая блок монтажным ломиком.

По окончании монтажа фундаментных блоков проводят геодезическую съемку их положения — высотную и в плане. По результатам съемки составляют исполнительную схему, на которой указываются возможные смещения блоков.

Монтаж фундаментов:

1 — гусеничный кран; 2 — положение блока фундаментов до подъема; 3 — блок фундамента при установке

Допускаемые отклонения установленных фундаментных блоков стаканного типа от проектного положения: смещение осей блоков относительно разбивочных осей не более ± 10 мм, отклонение отметок дна стаканов — 20 мм.

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.

Подготовительные работы: на что обратить внимание?

Перед выполнением установочных работ на колонны по всем четырем граням (при этом и сверху, и снизу) наносятся специальные риски, которые обозначают оси.

Железобетонные элементы необходимо разложить около зоны монтажа таким образом, чтобы спецтехника, а точнее – кран, делал минимум передвижений, а рабочие могли безопасно осматривать и закреплять конструкции.

Обратите внимание: допустим монтаж только тех строительных железобетонных изделий, которые не имеют:

• ржавчины или жировых пятен на лицевых сторонах;
• трещин на внешних сторонах, за исключением местных поверхностных усадочных повреждений, при этом их ширина должна составлять до 0,1 миллиметра;
• наплывов бетона на выпусках арматуры, а также открытых поверхностях закладочных стальных изделий и монтажных петель.

Узел присоединения

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

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

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

Монтаж плит покрытия

Как правило, плиты покрытия имеют длину 6 м при ширине 1,5 и 3 м и длину 12 м при ширине 3 м. Строповку плит производят четырехветвевым стропом типа «паук» или, что чаще, траверсами. Монтаж плит осуществляют в одном потоке с фермами (балками покрытия), поэтому сразу после установки очередной фермы укладывают очередной ряд плит.

При бесфонарной кровле плиты покрытия рекомендуется укладывать от одного конца фермы к другому, начиная со стороны ранее смонтированного пролета, при наличии фонарей — от концов ферм к середине пролета. Плиты покрытия укладывают по разметке на верхних поясах ферм (балок) с целью обеспечения проектного положения их в плане на стропильной конструкции.

Первая плита покрытия, установленная на стропильные конструкции, приваривается в четырех опорных узлах. Закладные детали каждой последующей плиты не менее чем в трех узлах опирания должны быть приварены к закладным деталям верхнего пояса фермы (четвертый угол плиты оказывается недоступен для сварки).

При укладке в каждой ячейке первой плиты один монтажник находится на плите, уложенной в смежной ячейке, второй — на лестнице-площадке, навешенной на колонну. В дальнейшем оба монтажника перехо­дят на вновь уложенную плиту для приемки и укладки следующей.

Крайние плиты покрытия должны оснащаться инвентарной конструкцией ограждения. Швы между плитами заделывают цементно-песчаным раствором на быстротвердеющем цементе или мелкозернистой бетонной смесью.

В одноэтажных промышленных зданиях могут быть предусмотрены в качестве элементов покрытия болышеразмерные плиты-оболочки, плиты 2Т, другие индустриальные изделия, которые чаще всего поступают на объект с уже выполненным утеплителем и кровлей.

Складирование плит покрытия осуществляется в рабочей зоне монтажного крана вместе с другими элементами, входящими в монтажный поток. Плиты укладываются в штабели до 8…9 шт., иногда устраивают штабели с двух сторон от монтажного крана. Необходимо, чтобы на этих штабелях все плиты укладывались полностью в монтируемом пролете. Только для плит покрытия, как наиболее легких элементов каркаса, допустимо изменение вылета крана при укладке элементов на две соседние фермы. Оптимальным решением является применение в качестве монтажного крана с удлиненным гуськом, что позволит на основном крюке поднимать и монтировать фермы и балки, на другом крюке на гуське — плиты покрытия.

Распорку между фермами снимают после укладки и приварки к ферме закладных деталей плиты, уложенной у распорки. Монтаж же­лезобетонных плит покрытия по стропильным балкам выполняют в той же последовательности и теми же приемами, как по фермам.

Монтаж стеновых ограждений

Стеновые панели устанавливают в самостоятельном монтажном потоке после монтажа каркаса и покрытия всего здания или части его. Панели наружных стен приняты длиной 6 и 12 м при высоте 1,2 и 1,8 м.

Монтаж стеновых ограждений обычно выполняют самоходными стреловыми кранами на гусеничном или пневмоколесном ходу с прямыми стрелами, со стрелами с гуськом или со специализированным башенно-стреловым оборудованием. Наибольшее применение находят гусеничные краны, так как для них проще подготавливать основание под проезды.

Для выгрузки с транспортных средств и установки панелей стен в кассеты применяют самостоятельный кран, чаще автомобильный. Располагать кассеты в несколько рядов вдоль здания и тем самым рас­ширять монтажную зону нерационально. Поэтому, если стена по высоте включает более 12 панелей, монтаж стенового заполнения осуществляют за 2…3 проходки крана по длине захватки.

Панели стен монтируют участками между колоннами на всю высоту здания. Для выгрузки и установки панелей в кассеты обычно применяют автомобильный кран. При этом строповку панелей длиной 6 м производят двухветвевым стропом, а панелей длиной 12 м — траверсой. Ширина зоны монтажа, проезда для транспортных средств, доставляющих стеновые панели, зоны работы крана зависят от технологии выполнения монтажных работ, от места расположения кассет с панелями и других факторов. Наименьшая ширина зоны для производства монтажных работ будет в случае, когда кассета со стеновыми панелями расположена между краном и монтируемой стеной; при этом в кассете должно быть достаточно панелей для устройства стены на всю высоту.

Навеска наружных стеновых панелей при разном складировании конструк­ций:

а — при расположении кассет между краном и стеной; б — то же, за краном; в — при расположения крана между двумя кассетами;

1 — кран; 2 — кассеты со стеновыми панелями; 3 — оттяжки; 4 — стропы;

5 — стеновые панели; 6 — панели покрытия; 7 — стропильные фермы

По существующей технологии монтажники выверяют и крепят устанавливаемые панели с внутренней стороны здания. При возможности проезда внутри здания в качестве рабочих мест монтажников целе­сообразно использовать два подъемника на базе автомобилей. Это позволяет монтажникам принимать каждую панель в местах ее соединения с колоннами. При отсутствии подъемников в качестве рабочего места можно применять подмости и люльки. В случае невозможности проезда внутри здания в качестве рабочих мест могут быть использованы самоподъемные люльки.

Находит применение технология монтажа наружных стеновых панелей с применением крана со специализированным башенно-стреловым оборудованием. Основными технологическими особенностями применения этого оборудования являются:

— совмещение грузоподъемного крана с монтажной площадкой;

— возможность перемещения монтажной площадки по вертикали (вверх и вниз по башне крана) и по горизонтали (от башни к стене и обратно);

— размещение панелей в кассетах, устанавливаемых между краном и монтируемой стеной;

— ширина зоны монтажа по периметру здания, составляющая не менее 8,5 м.

При установке наружных панелей особое значение имеет точность монтажа для выполнения панелями не только ограждающих, но и эстетических функций. Поэтому необходимы соблюдение размеров швов, должное качество их отделки, сохранение граней лицевых поверхностей.

При геодезической проверке точности выполнения работ контролируется: для панелей первого ряда — совмещение нижней грани панели с рисками разбивочных осей; совмещение граней устанавливаемых рядом или одна над другой панелей; вертикальность граней устанавливаемого ряда стеновых панелей.

Для расшивки горизонтальных швов или нанесения герметизирующих мастик снаружи, заделки вертикальных швов между панелями используют подмости или подъемные люльки, которые располагают с наружной стороны пролета после передвижки монтажного крана на следующую стоянку.

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. 

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.