Коротко
База колонны состоит из опорной плиты, рёбер или траверс, фундаментных болтов и подливки под плитой. Бывает шарнирной: передаёт на фундамент вертикальную и горизонтальную силу, но не момент. Бывает жёсткой: передаёт ещё и изгибающий момент. Схему выбирает конструктор вместе со всей расчётной схемой каркаса. С шарнирными базами каркас держат вертикальные связи. С жёсткими колонна сама работает как консоль, зато фундамент воспринимает момент и выходит крупнее.
Материал проверен
Шарнирная или жёсткая: что меняет выбор
У шарнирной базы анкеры стоят близко к оси колонны, обычно два или четыре. Плита небольшая, рёбер нет или они минимальные. Узел дешёвый и простой в монтаже, но колонна на нём не стоит сама: пока не поставлены связи и прогоны, её раскрепляют расчалками. В готовом здании устойчивость обеспечивают вертикальные связи между колоннами.
У жёсткой базы анкеры разнесены как можно дальше от оси: чем больше плечо, тем меньше усилие в болте от момента. Плиту усиливают рёбрами или траверсами, иначе она изогнётся раньше, чем анкеры дойдут до своего усилия. Такую базу ставят, когда связи мешают технологии (ворота, проезды) или когда их нет в архитектуре вовсе.
Пример из нашей практики: навес над теннисным кортом пролётом 17 м. Эскиз не допускал связей между колоннами, поэтому колонны из трубы 250 × 8 работают консолями на жёстких базах. Сечение колонн в этом навесе задала гибкость, а не прочность.
Шарнирная и жёсткая база
Схемы показывают, чем отличаются две базы: расстановкой анкеров, рёбрами и тем, что каждая передаёт на фундамент.
Из чего состоит узел
- Опорная плита. Распределяет давление на бетон. Размер в плане задаёт смятие бетона, толщину задаёт изгиб свесов плиты.
- Рёбра или траверсы. Делят свесы плиты на короткие участки и передают момент на анкеры.
- Фундаментные болты. Конструкция и размеры — по ГОСТ 24379.1-2012. Мы ставим на каждый болт шайбу и две гайки: вторая работает контргайкой.
- Подливка. Слой безусадочного раствора между верхом фундамента и плитой, обычно 50 мм.
- Упор на сдвиг. Нужен, когда горизонтальную силу не удаётся передать трением и анкерами, например в зданиях с кранами.
Как считается база
Порядок расчёта в нашем калькуляторе каркаса такой же, как в ручном расчёте по СП 16.13330.2017 и СП 63.13330.2018.
- Размер плиты. Давление под плитой не должно превышать расчётное сопротивление бетона местному смятию. Для фундамента из бетона B25 это около 14,5 МПа с повышающим коэффициентом на местное смятие. Если не проходит, плиту увеличиваем с шагом 10 мм.
- Толщина плиты. Считаем свес плиты за рёбрами как консоль под давлением бетона. Рёбра уменьшают свес, и плита выходит тоньше.
- Анкеры на растяжение. Для жёсткой базы усилие даёт момент. Для лёгкого здания решает отрыв: 90 % постоянной нагрузки плюс ветровой отсос кровли. Здание из профлиста весит мало, и в таком сочетании колонна тянет фундамент вверх.
- Шаг и заделка анкеров. Конусы вырыва соседних болтов не должны перекрываться. Мы держим шаг не меньше 1,5 глубины заделки и проверяем, что болт помещается в подколонник, а не уходит в плитную часть фундамента.
- Сварные швы колонны к плите и рёбер к колонне считаем на тот же момент и поперечную силу.
Пример: жёсткая база из нашего раздела КМ
Навес над кортом, колонна-консоль из трубы 250 × 8, высота 6,5 м, связей нет. Узел базы из листа КМ:
| Элемент | Что принято | Почему |
|---|---|---|
| Опорная плита | 450 × 450 × 20 мм | смятие бетона и изгиб свесов при моменте от ветра |
| Рёбра | 4 шт., t = 12 мм, высота 150 мм | делят свесы плиты и передают момент |
| Анкеры | 4 × М24, длина 900 мм | растяжение от момента консоли |
| Отверстия в плите | Ø30 мм | допуск на установку анкеров в бетон |
| Шайба на сварке | 80 × 80 × 20, отверстие Ø26 | закрывает увеличенное отверстие после выверки |
| Подливка | 50 мм | плита опирается на раствор всей площадью |
Увеличенное отверстие в плите и толстая шайба на сварке — рабочий приём для анкеров, которые бетонирует другая бригада. Отклонение болта в пределах нескольких миллиметров не требует ни рассверливать плиту, ни гнуть анкер.
Подливка и выверка колонны
Колонну выставляют по высоте и вертикали на установочных гайках или стальных подкладках, затягивают анкеры и только потом подливают раствор. В расчёте плита опирается на подливку всей площадью. Без подливки нагрузка идёт через гайки и подкладки в несколько точек, и анкеры получают сжатие и изгиб, которых в расчёте не было.
Подливку делают безусадочной смесью с плотным заполнением под всей плитой. Для крупных плит в них оставляют отверстие для заливки и выхода воздуха.
Ошибки, которые мы видим на объектах
- Анкеры забетонированы без кондуктора, отклонение больше отверстия в плите. Болт гнут или режут, прочность узла никто не проверяет.
- Шарнирную базу ставят под колонну, которая по расчёту должна быть жёсткой, потому что так проще монтажникам. Каркас теряет устойчивость до монтажа связей.
- Нет контргайки. Гайка откручивается от вибрации ворот или крана.
- Подливку не сделали или сделали обычным раствором, который дал усадку. Плита висит на гайках.
- Фундамент проектировали отдельно от каркаса, и под жёсткую базу стоит стакан, рассчитанный на шарнир.
Частые вопросы
Какую базу выбрать для склада или ангара?
Обычно шарнирную с вертикальными связями: она дешевле, фундамент меньше. Жёсткую ставим, когда связи мешают воротам и проездам или их нет в архитектуре.
Какой толщины делают опорную плиту?
Толщину определяет расчёт: давление бетона и длина свеса плиты за рёбрами. В наших узлах лёгких зданий это обычно 20–30 мм, рёбра позволяют сделать плиту тоньше.
Зачем две гайки на анкере?
Вторая гайка работает контргайкой и не даёт первой открутиться от вибрации. Шайбу под гайку подбирают по отверстию в плите.
Можно ли обойтись без подливки?
Нет. В расчёте плита опирается на подливку всей площадью. Без неё давление передаётся через гайки и подкладки в несколько точек, и анкеры работают так, как их никто не считал.
Источники и границы материала
Материал объясняет принцип. Размеры плиты, число и диаметр анкеров для конкретного здания определяет расчёт на ваши нагрузки и марку бетона фундамента.