Как выполняется бетонирование колонн: подготовительные работы, сборка металлического основания и установка бортиков

Монтаж ферм

Перед установкой ферму необходимо подготовить – собрать, обустроить лестницами и расчалками. Её разворот поперёк пролета выполняется за счет расчалок. Для временного крепления также используются расчалки, а еще распорки, оттяжки и кондуктора. Ферма выверяется по осевым рискам, которые находятся на торцах.

Для подъема ферм используют траверсы одного или двух кранов, это зависит от массы и размеров поднимаемой конструкции. Их строповка производится исключительно в узлах верхнего пояса, иначе в стержнях могут возникнуть значительные изгибающие усилия. Обычно строповка выполняется в 4 точках при помощи траверс, снабженными полуавтоматическими захватами с дистанционным управлением. Если в процессе монтажа элементы конструкции испытывают значительные нагрузки, то их усиливают стальными трубами или пластинами из дерева.

Первая ферма, поднимаемая краном, разворачивается оттяжками в требуемое положение так, чтобы до верха колонн оставалось 0,5-0,7 м. Ферму опускают на монтажные столики, находящиеся на колоннах. Временное крепление производится болтами, после чего её положение выверяется и конструкция крепится окончательно. Для защиты от раскачивания ферма во время подъема удерживается 4мя гибкими оттяжками.

Последующая работа по монтажу металлоконструкций этого типа проводится аналогично. Вторую установленную ферму соединяют с первой с использованием прогонов, распорок и связей. Там образуется жесткая пространственная конструкция. Фермы соседних рядов соединяются болтами для повышения жесткости.

Устройства фундамента под железобетонные колонны

Монолитные и сборные основания под колонны предусматривают в своей конструкции специальную форму, в которую устанавливается железобетонная колонна. По сути это железобетонная форма, получившая в строительстве название «стакан».

Фундамент стаканного типа

Непосредственно сами фундаменты под железобетонные колонны могут быть представлены в двух основных вариантах конструкции:

• в монолитном исполнении;
• сборные конструкции.

Основой такой конструкции является прямоугольная плита, на которой располагаются другие меньшие плиты, образуя, таким образом, пирамиду в виде ступеней с венчающем ее вверху стаканом под опору. В монолитном исполнении все основание является одним целым, а вот сборная конструкция является чем-то вроде детской пирамидки – снизу самая большая плита, а далее плиты поменьше.

Назначение бетонных колонн

Элемент берет на себя и передает на фундамент нагрузку от вышестоящих конструкционных частей. Столбы из железобетона становятся опорой этажей, связывая конструкцию между основанием и потолочной поверхностью. Столб поддерживает разнообразные террасы, балконы, крыльцо, перекрытия, давая возможность реализовать любую дизайнерскую задумку и значительно увеличивая срок эксплуатации всего здания.

Если речь идет о декоративном оформлении, то в таком случае бетонирование колонн выступает средством украшения фасада и интерьера. Часто их выполняют с подколонниками, консолями, капителями, украшают лепниной, оригинальными узорами, различными видами обработки материала.

Связевая система

Связевая система все вертикальные нагрузки передает на стержневые элементы каркаса (колонны и ригели), а горизонтальные усилия воспринимают жесткие вертикальные связевые элементы (стеновые диафрагмы и ядра жесткости), объединенные между собой дисками перекрытий. В связевом каркасе ограничена прочность и жесткость стыков ригелей с колоннами. Узлы конструируют податливами с помощью стальных связей («рыбок»), ограничивающих защемление.

Внедрение связевой системы в производство элементов сборного железобетонного каркаса позволило провести широкую унификацию его основных элементов (колонн и ригелей) и их узловых соединений.

Разработана номенклатура индустриальных железобетонных изделий серии 1.020-1 (рис. 16.2), позволяющая возводить как гражданские, так и промышленные каркасно-панельные здания любой конфигурации и этажности.

В состав номенклатуры серии помимо колонн и ригелей, включены панели перекрытий, диафрагм жесткости и наружных стен.

Из унифицированных элементов могут быть запроектированы каркасы с продольным и поперечным расположением ригелей.

Подъёмно-переставная опалубка

Такая опалубка стен, перекрытий и фундамента сочетает в себе особенности разборно-переставной и скользящей опалубочной систем. Её составляющие:

• щитовые элементы;
• крепёжные детали;
• средства отсоединения щитов от бетонируемой поверхности;
• приспособления для перемещения.

Рабочая поверхность  данной системы чаще всего опирается на конструктивный элемент для бетонирования. Данный вид опалубочных систем подходит для строительства высоких сооружений с различным сечением по всей высоте. Чтобы уберечь опалубку от неблагоприятных погодных воздействий используются тепляки.

Как собрать опалубку из картона

Возведение колонны с помощью картонной опалубки

Если нужна опалубка круглых колонн, используется специальный картон. Преимущества такого материала:

сравнительно низкая стоимость;
легкий вес;
простота монтажа;
возможность создавать сложные формы;
хорошие теплоизолирующие качества (важно в холодное время года).

Если нет под рукой специального картона, установка опалубки колонн может быть осуществлена из обычного картона. Для этого необходимо соблюдать следующие условия.

1. Мелкоячеистая армировочная сетка из стали сворачивается в рулон (в один слой) заранее рассчитанного диаметра. Края скрепляют проволокой.
2. Из картона сворачивается рулон и укладывается внутри сетки так, чтобы он мог расправиться и плотно лечь на сетку.
3. Готовая опалубка устанавливается на место с подпорками.

Демонтаж картонной опалубки

Разновидности опалубки

Опалубку для колонн можно классифицировать по материалу изготовления и способу применения. По последнему признаку выделяют несъемные, одно- и многоразовые опалубки. Что касается материала изготовления, то в качестве него выступают:

• металл;
• пластик;
• древесина;
• картон.

Среди достоинств первой разновидности – простота монтажа и демонтажа конструкции. Стальная опалубка имеет точную геометрию, поэтому с ее помощью можно сформировать качественную поверхность монолита. Пластиковая опалубка для колонн наиболее часто используется для круглых конструкций. Изготовить ее можно из водопроводной трубы, диаметр которой будет подходить.

А с помощью досок собираются деревянные конструкции — используют для этого бруски и листы фанеры. Изготовить деревянную опалубку для колонны можно самостоятельно, а годится она исключительно для прямоугольных изделий. Недостатком выступает сложность сборки для получения монолита с правильной геометрией. Что касается картонной опалубки, то она является одноразовой. С ее помощью можно создать колонны цилиндрической формы, а использовать следует плотный картон, который покрывается специальными пропитками.

Римские колонны

В Риме в значительной степени утеряла свое конструктивное значение и сделалась декоративной рис. 5.

Излюбленным типом покрытия римской архитектуры были арка и свод, а не архитрав, как в Греции и Египте (рис. 6).

Опирая арки на столбы квадратного сечения, римские зодчие приставляли к ним колонны, выступающие из массы столба на 1/2 или 1/4 своего диаметра и поддерживавшие лишь выступ антаблемента над арками. В других случаях колонны выступали настолько же из сплошной стены в качестве чисто декоративного членения.

Таким образом заимствованная из Греции конструктивная часть в Риме начинает превращаться в декоративную деталь, сохраняя в то же время иногда прежнее конструктивное значение.

Последующая стадия развития архитектуры, обусловленная ремесленным способом производства, использует их в архитектуре исключительно как опорную конструктивную часть, придавая ей размеры и формы соответственно несомой нагрузке. В этот период она очень разнообразна по форме и не руководится никакими канонами кроме соображений конструктивного удобства. Они то очень массивны — толсты и коротки (рис. 7) то тянутся вверх, утоняясь до пределов прочности камня. При разделении нагрузки сводов на отдельные пучки гуртов они группируются также пучками, образуя групповой столб, или пилон, каждая отдельная колонка которого несет нагрузку отдельного гурта.

Можно отметить как общую черту раннего средневековья их большую тяжесть и массивность сравнительно с колоннами позднего средневековья. Арки и гурты воспринимаются обычно непосредственно капителью без промежуточного антаблемента. Но иногда его роль играют т. н. импосты над капителью.

В позднем готическом стиле капитель превращается в орнаментальную тягу, обходящую весь пучок, а иногда гурты, и непосредственно врезывается в тело или служит как бы ее продолжением.

Стволы в византийской и романской архитектуре часто покрываются орнаментом, извиваются спиралью, изламываются в зигзаги и даже у парных переплетаются один с другим, образуя нечто вроде узлов (рис. 8 и 9).

Расчёт основания

Перед расчетом количества колонн всегда необходимо рассчитать вес будущего здания

Перед тем, как приступить к работе, следует составить проект будущей конструкции. Для этого нужно произвести расчёт предполагаемой нагрузки на основание здания. Исходя из этого, можно определить необходимое число опор, их размер, структуру армирования каркаса, выбрать, какой тип фундамента будет наиболее предпочтительным.

При выборе того или иного вида основания также обязательно учитываются особенности грунта, на котором будет производиться строительство. В зависимости от массы постройки и от типа грунта определяется глубина закладки основания.

При проектировании фундамента нужно учитывать следующие нюансы:

1. Более плотный грунт может выдержать большие нагрузки.
2. Чем больше площадь основания, тем большую массу оно может принимать на себя.
3. В случае высокого уровня подпочвенных вод, нижняя точка фундамента должна находиться ниже уровня промерзания грунта.

При составлении проекта будущей постройки нужно стремиться к тому, чтобы вся её масса более или менее равномерно распределялась на все опоры. Кроме того, необходимо учитывать особенности почвы в каждой отдельной точке заложения опор. Все они должны находиться в однородном слое грунта, с аналогичными характеристиками.

Назначение бетонных колонн

Элемент берет на себя и передает на фундамент нагрузку от вышестоящих конструкционных частей. Столбы из железобетона становятся опорой этажей, связывая конструкцию между основанием и потолочной поверхностью. Столб поддерживает разнообразные террасы, балконы, крыльцо, перекрытия, давая возможность реализовать любую дизайнерскую задумку и значительно увеличивая срок эксплуатации всего здания.

Если речь идет о декоративном оформлении, то в таком случае бетонирование колонн выступает средством украшения фасада и интерьера. Часто их выполняют с подколонниками, консолями, капителями, украшают лепниной, оригинальными узорами, различными видами обработки материала.

Расчет фундаментов под колонны

Отправными данными для расчета фундамента под одну колонну здания являются:

• масса непосредственно самой колонны;
• масса перекрытия;
• масса стеновых материалов;
• масса конструкций здания, опирающихся на колонны.

Вычисление давления, которое воздействует на одну опору, проводится с использованием расчета площади опоры непосредственно самой колонны. Так, при размерах опоры 50*50 см. искомая площадь будет составлять 2500 кв. см. Далее проводится суммирование всех масс здания и деления полученного результата на площадь одной опоры.

Для расчета количества самих колон, требуются данные о свойствах грунта, глубине грунтовых вод, их насыщенности, при этом как показывает практика, количество опор рассчитывается с запасом не менее 50% запаса по прочности на каждую из колонн. При получении меньшего результата, как правило, увеличивают количество точек опор.

Ограничения защитного армирующего слоя

Максимальный слой продольного армирования составляет 50 мм. В эту толщину входит и основа стержня, и его конструкционные элементы с покрытием. Возможность применения прутьев с диаметром в 40 мм при сохранении технологических 10 мм обуславливается тем, что сам армирующий слой может требовать дополнительного усиления. В частности, армирование колонн с сечением 600х800 мм предусматривает включение сварной сетки, хомутов и стяжек. Крупноформатные стержни дополнительно скрепляются между собой усиливающими связками. Причем дополнительные элементы укрепления самой арматуры не следует путать с накладками при сварке, которые выполняют ответственную конструкционную задачу соединения двух или нескольких стержней.

Главное ограничение касается толщины защитного слоя, что обусловлено пропорциональным повышением рисков растрескивания колонны в местах прохождения стержней. Напряжение, испытываемое бетонной структурой с инородными включениями, будет чрезмерно высоким и при динамических нагрузках приведет к разрушению. Данный фактор отчасти компенсируется вышеупомянутыми сетками и хомутами, но лучше всего изначально соблюсти нормы формирования армирующего слоя.

Отдельные фундаменты под колонны

Для проектирования и строительства отдельных фундаментов чаще всего независимо от типа почвы, на которой они планируются располагаться, выбираются сборные или монолитные фундаменты. Основанием является плита или несколько плит с дальнейшим расположением на ней ступенчатой конструкции. На особо ответственных участках площадь основания увеличивают, и дополнительно усиливают сварной решеткой из арматуры. В зданиях, где отдельные фундаменты под колонны планируется размещать в центре постройки для обеспечения больших нагрузок, площадь подошвы делают увеличенной, на дополнительно залитой монолитной площадке.

Бетонирование

Схема бетонирования колонн.

Приступая к укладке бетонной смеси, обращают внимание на особенности бетона. Этот состав обладает подвижностью, что играет большую роль при бетонировании колонн

Подвижный бетон легко укладывается и в процессе работы не требует трамбовки вибраторами и привлечения бетононасосов. Бетонирование происходит ровными слоями в горизонтальном положении. Укладывая смесь, ее периодически трамбуют металлическими прутьями.

При необходимости уплотнения раствора. не обойтись без глубинного вибратора. Убирают пузырьки воздуха из бетона с помощью постукивания молотком по выставленной форме опалубки. Бетонируя колонны, периодически выравнивают по центру арматурный каркас. Для укладки раствора выбирают цемент, входящий в состав бетона марки М400, которого потребуется одна часть, также для приготовления смеси берут две части песка и по две части гравия и щебня. Сухие ингредиенты заливаются водой в объеме необходимом до получения однородной густой консистенции. По окончании процесса укладки приготовленной бетонной смеси приступают к монтажу арматуры, которую фиксируют анкерами.

Диаметр арматуры

В случае с продольными стержнями используются элементы толщиной не меньше 16 мм. Монолитные конструкции сборного типа можно укреплять и 12-миллиметровыми прутьями. Также малые диаметры допускаются при использовании арматуры из конструкционной стали с защитным покрытием. Учет диаметра важен и с точки зрения конфигурации ее размещения в теле колонны. Так, продольные прутья можно устанавливать только в один ряд и желательно с выдержкой равного диаметра. Если же планируется армирование колонны стержнями разной толщины, то максимум допускается применение двух форматов без учета конструкционной укрепляющей оснастки. Прутья разных диаметров обычно применяются в целях экономии, но при этом нельзя использовать соседние типоразмеры в одной колонне. К примеру, не допускается закладка стержней диаметром 8 и 10 мм или 10 и 12 мм.

Длина арматуры

При закладке сборной колонны тщательно рассчитываются параметры опалубки, в которую должна органично входить и укрепляющая металлическая оснастка

Важно, чтобы окончания рабочих стержней, не соединяемых с анкерными элементами, находились на следующем расстоянии от торцевой части детали:

• 20 мм, если устраивается монолитная колонна длиной не менее 6 м.
• 15 мм, если колонна имеет длину свыше 18 м. Это же ограничение относится к мачтовым конструкциям и опорам.
• 10 мм, если закладывается сборная колонна длиной менее 18 м.

В каждом случае армирование колонны предполагает оставление части прутка, которая должна быть защищена специальными антикоррозийными средствами или дополнительно изолирована каркасной оснасткой.

Особенности устройства монолитных колонн

До того, как приступать к производству железобетонных опор, необходимо подготовить ровную площадку, позаботиться об инструментах и материалах, все разметить и рассчитать, потом выполнить все строительные работы. Требования к бетонному раствору просты – смесь должна быть пластичной и достаточно прочной.

Форма и сечение бетонных колонн, диаметр металлических стержней, марка бетона зависят от объемов воздействующей на элемент нагрузки (с учетом собственного веса опоры), климатических особенностей региона, этажности здания, назначения объекта.

В строительстве личного здания обычно квадратные опоры устанавливают там, где нужно забрать нагрузку перекрытий и передать ее фундаменту.

Создание монолитных колонн:

• Конструирование опалубки
• Монтаж металлического каркаса
• Заливка колонн бетоном, обеспечение нормальных условий для его высыхания
• Демонтаж опалубки после того, как бетонный раствор полностью высох и набрал прочность

Подготовка инструментов и материалов

Для качественного выполнения каждого из этапов работ по изготовлению колонн из бетона необходимо приготовить такие инструменты и приспособления: бетононасос, молоток, строительный уровень, прямоугольный уголок, деревянные распорки, шуруповерт, вибраторы, бетономешалка, рулетка.

Материалы: металлическая проволока, армированная сетка или металлические прутья, шурупы и гвозди, широкие доски, стальной прут, анкера, цемент, вода, известь, песок.

Бетонную смесь на объект поставляют в сухом виде либо готовят по рецепту: часть цемента, по две части гравия, щебня, песка, вода (в достаточном количестве, чтобы получить однородную пластичную смесь).

Установка опалубки

Опалубку сооружают с четырех сторон опоры, с нужными внутренними размерами. Для работ подходят доски, влагостойкая фанера. Щиты выравнивают вертикально по уровню, крепят шурупами или подкосами и деревянными распорками. Подкосы желательно заякорить опорными блоками в двух направлениях, что позволит не допустить сдвига. Уголком проверяют ровность прямых углов.

Если предполагается сооружать высокую бетонную колонну, опалубку выполняют и монтируют с трех сторон, а четвертую наращивают в процессе заливки раствора.

Многие производители предлагают купить уже готовые конструкции, сделанные из пластика, дерева, металла. Металлические обычно многоразовые, быстро и легко собираются/разбираются, гарантируют правильную геометрию. Деревянные делают из брусков и досок, но из них может быть выполнена лишь квадратная, прямоугольная форма. Круглые формы выполняют из пластика. Одноразовые создаются из картона, их форма может быть только цилиндрической.

Армирование

Для установки колонны из бетона используют вертикальную арматуру с диаметром от 12 миллиметров. Обычно это четыре или шесть стержней, расположенных в углах квадрата или прямоугольника. Если высота арматуры составляет более 3 метров, создают настилы шагов в 2 метра.

Каркас из арматуры собирают различными способами. Если создается квадратная монолитная бетонная колонна с небольшим весом и объемом, каркас собирается в будущую форму опалубки вручную методом кантования. Если же вес велик, то прутья вяжут на местах, устанавливая стержни по отдельности. Готовую конструкцию монтируют с использованием различных подпорок, досок.

Стержни в каркасе больше 2 метров между собой крепят металлической вязальной проволокой с шагом в 20-40 сантиметров. Капители стоит укрепить арматурной сеткой.

Соединительные элементы

Система балочно-ригельной опалубки EUROMONOLIT, включающая в себя стандартные соединительные угловые и компенсационные элементы, экономично и гибко подходит к опалубливанию монолитных конструкций нестандартной конфигурации, позволяя получить бетонную поверхность очень высокого качества. Балочно-ригельная опалубка EUROMONOLIT оправдывает себя на таких конструкциях, как мостовые пилоны и фундаменты, стены и колонны сложной геометрии и др. Данная система позволяет проектирование опалубки с учетом определенного давления бетона и повторное применение щитов с гарантией сохранения качества опалубливания. Кроме того, в балочно-ригельной опалубке EUROMONOLIT используются аксессуары, аналогичные для всей линейки бренда.

Комплект и сборка опалубки

В комплект опалубки входят:

• стальные ригели линейные длиной от 0,7 до 3,45 м;
• ригели угловые со стороной от 83 до 153 см;
• вставки линейные, угловые и шарнирные для наращивания ригелей;
• клинья для соединения вставок с ригелями;
• торцевые пластины для фиксации торцов панелей;
• накладки для наращивания балок;
• профильные деревянные балки;
• ламинированная фанера для палубы;
• регулируемые подпорки и упоры разной длины от 1,1 до 16,5 м;
• стяжные болты, шайбы и гайки для фиксации ширины двухсторонней опалубки;
• консоли лесов, крановые петли, дистандеры, хомуты и подвески, предназначенные для монтажа, обслуживания и транспортировки опалубки.

Сборка опалубки производится квалифицированными специалистами на подготовленной ровной площадке в соответствии с инструкцией по монтажу. Процесс сборки и установки опалубки состоит из следующих этапов:

Каркасы зданий в гражданском строительстве

Каркас представляют собой систему, состоящую из стержневых несущих элементов — вертикальных (колонн) и горизонтальных балок (ригелей), объединенных жесткими горизонтальными дисками перекрытий и системой вертикальных связей.

Основное компоновочное преимущество каркасных систем в свободе планировочных решений, в связи с редко расставленными колоннами, имеющие укрупненные шаги в продольном и поперечном направлениях. Системе присуще четкое разделение на несущие и ограждающие конструкции. Несущий остов (колонны, ригели и диски перекрытий) воспринимает все нагрузки, а наружные стены выполняют роль ограждающих конструкций, иногда воспринимая только собственный вес ( самонесущие стены). Это дает возможность применять материалы прочные и жесткие — для несущих элементов каркаса, и тепло — звукоизоляционные материалы — для ограждающих. Использование высокоэффективных материалов позволяет добиться снижение веса здания, что положительно сказывается на статических свойствах здания.

Каркасы, применяемые в гражданском строительстве, можно классифицировать по следующим признакам: