Железобетонные монолитные колонны: особенности изготовления
Колоннами называют стоящие вертикально строительные конструкции, у которых размер поперечного сечения значительно меньше длины. На сленге профессионалов это стержневые сжатые элементы, так как они служат опорами для балок, перекрытий, прогонов, испытывая значительные нагрузки на сжатие по направлению длины. Среди множества видов подобных конструкций железобетонные монолитные колонны являются одними из самых надежных и долговечных.
Назначение и виды
Колонны бетонные могут выполнять не только несущую, но и декоративную функцию, являясь открытой опорой для террас, балконов, мостов. В качестве декоративного элемента они используются и в интерьерах.
Они могут отличаться формой сечения — быть квадратными, прямоугольными, круглыми или фигурными, с сечением, изменяющимся по длине. А в зависимости от способа изготовления колонны из бетона подразделяются на сборные и монолитные.
Метод заливки используется как в промышленном и гражданском, так и в частном строительстве. При этом необходимо руководствоваться требованиями СНиП на бетонирование колонн.
Для справки. В первую очередь это СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции». А также ГОСТ 26633—91. Бетоны тяжелые и мелкозернистые и ГОСТ 7473—94. Смеси бетонные.
Особенности монтажа
В частном строительстве довольно часто прибегают к бетонированию колонн своими руками. Чтобы выполнить эту работу качественно, нужно знать, как делать это правильно.
Краткое описание всех этапов выглядит так:
Теперь о каждом этапе подробно.
Инструменты и материалы
Набор необходимых инструментов зависит от того, какую опалубку вы будете использовать: самодельную или готовую. Проще и быстрее работать с универсальными съемными щитами, в комплекте с которыми идет и весь крепеж.
Для самодельной опалубки потребуется обрезная доска или листы фанеры, бруски для подпорок и стяжек, а также следующие инструменты и расходные материалы:
Для армокаркаса потребуются стальные пруты диаметром 1,2 см или более и вязальная проволока. Если принято решение замешивать бетон под колонны бетонные своими руками, не обойтись без мощной и производительной бетономешалки (рецептура бетонной смеси будет дана ниже).
Совет. Также очень желательно иметь глубинный вибратор для уплотнения и трамбовки бетонной смеси. Но можно обойтись и без него, используя для трамбовки металлические прутья.
Требования к качеству материалов
Насколько прочной, надежной и долговечной получится конструкция, зависит не только от соблюдения технологии, но и от качества используемых материалов. В первую очередь это касается бетонной смеси.
Обратите внимание! Согласно СП 52-103-2007, минимальный класс бетона для колонн сечением 30 см и более – В25, максимальный – В60.
При самостоятельном замешивании для получения качественного бетона М400 класса В30 используют следующие пропорции компонентов:
После перемешивания к сухим ингредиентам добавляется вода в таком количестве, чтобы получилась однородная подвижная смесь.
Дополнительно в состав можно ввести пластифицирующие добавки, облегчающие укладку, или фиброволокна, повышающие прочность материала. Колонны из фибробетона лучше противостоят внешним воздействиям, на них образуется меньше усадочных трещин.
При большом объеме работ проще и быстрее заказать готовый бетон и закачать его в опалубку с помощью бетононасоса.
Это важно! Бетон должен быть доставлен на строительную площадку не позднее, чем через 90 минут после отправки. При транспортировке он должен быть защищен от солнечных лучей, ветра и атмосферных осадков.
Обратите внимание! Расслоившуюся смесь перед применением необходимо перемешать. Добавлять в неё воду при утере подвижности запрещается! Если возникли сомнения в качестве бетона, вы имеете право затребовать контрольную проверку по ГОСТ 1081-2002.
Монтаж опалубки
Возводя опалубку, необходимо следить за уровнем конструкции и правильностью углов. Её надежность и прочность обеспечивается шурупами и распорками, установленными с четырех сторон.
При этом нужно помнить, что технология бетонирования колонн допускает сбрасывание бетонной смеси с высоты не более 5 метров. Если вам нужна более высокая конструкция, то опалубку монтируют только с трех сторон, наращивая четвертую постепенно по мере заполнения формы бетоном.
Армирование
Армирующий каркас не делают только в одном случае: когда выполняют обетонирование металлических колонн в качестве огнезащиты или декоративного оформления.
Каркас собирается минимум из четырех вертикально стоящих стержней, расположенных в углах конструкции. Между собой их связывают вязальной проволокой, а при размещении в опалубке используют различные подпорки.
Как видно на последней схеме, расстояние между металлическим каркасом и стенками опалубки должно быть около 40 мм. Учитывайте это, изготавливая бетонные колонны своими руками.
Заливка бетоном
Технология производства железобетонных колонн требует выполнения следующих правил:
Обратите внимание. Рабочие швы при необходимости могут устраиваться только вверху колонны, чуть ниже уровня примыкания к ним балок перекрытия, или внизу, у фундамента.
После окончания укладки бетона его оставляют в опалубке до высыхания, стараясь создать для этого оптимальные условия: положительную температуру воздуха и нормальную влажность. Открытую поверхность периодически смачивают водой и закрывают пленкой для защиты от осадков и воздействия солнечных лучей.
Демонтаж опалубки
Снимать опалубку можно только после застывания раствора и набора им требуемых прочностных характеристик.
В идеале показатели прочности определяются в лаборатории при испытании образцов рабочей смеси. В условиях частного строительства демонтаж осуществляют примерно через месяц после заливки колонн.
Заключение
Посмотрев видео в этой статье, вы получите более полное представление о последовательности и технологии возведения монолитных опорных конструкций из железобетона.
В принципе, изготовление колонн из бетона – не самое сложное дело, но оно требует внушительных трудозатрат и отнимает много времени, необходимого для набора прочности. До тех пор нагружать элементы строго запрещено.
Пример выполнения чертежа монолитных железобетонных колонн
В этой статье я хочу привести разбор чертежа, на котором разработаны колонны. Если вас интересует чертеж схемы расположения колонн, прочтите эту статью Пример выполнения схемы колонн с пояснениями. Колонны монолитные железобетонные, разных сечений – квадратного, прямоугольного и уголкового.
Как правильно оформить чертеж монолитных железобетонных колонн?
Итак, что должно быть чертеже?
Рассмотрим подробнее чертеж колонн.
В руководстве есть конкретное требование: при определенных размерах колонн нужно устанавливать шпильки, которые удержат арматуру в проектном положении в процессе заливки бетона. На рисунке выше показано два сечения колонн с разными размерами. А у нас сечение затесалось где-то между: 250х900 мм. При ширине 250 мм ромбовидные шпильки ставить не рационально, они не сработают, поэтому мы останавливаемся на варианте рисунка слева – одна шпилька посередине. Но у нас нет стержня посередине. Поэтому мы принимаем решение чередовать шпильки между двумя имеющимися стержнями и устанавливаем их в шахматном порядке, так конструкция будет максимально сбалансированной.
Что должно быть в спецификации к чертежу колонн?
Ведомость расхода стали на чертеже колонн.
После того, как закончена спецификация, нужно сделать ведомость расхода стали или же, по-простому, выборку. В ведомость расхода стали выбирается весь металл, включая закладные детали, если такие имеются. Таблица довольна простая, цифра в каждой ячейке вычисляется математически. По сути, мы должны вычислить, сколько всего арматуры каждого диаметра и каждого класса стали пойдет на одну колонну. Именно по информации из выборки и из сметы осуществляется потом закупка металла. Ошибки в количестве и в весах чреваты лишними или недостаточными закупками материалов, что обычно не радует заказчика и рождает дополнительные индексации чертежей.
Ведомость деталей на чертеже колонн.
Узел А типичен для хомутов. В чем его важность? Во-первых, указан радиус изгиба арматуры. Во-вторых, показано, что размер хомута дан по внутренним граням арматуры. Последнее очень важно, и мы должны правильно вычислить этот размер и дать его с округлением до 5 мм (можно и без округления, если для вашей колонны каждый миллиметр играет роль, но лучше все-таки не создавать ситуации, когда миллиметры так важны). Вот у нас между стержнями арматуры 170 мм в осях, диаметр арматуры 16 мм (это номинальный диаметр, а с учетом ребер уже 18 мм), значит внутренний размер хомута равен 170 + 18/2 + 18/2 = 188 мм (мы округляем до 190 мм).
Отступление. Хоть в этом чертеже нет такого примера, но хочется обратить ваше внимание, что если в хомутах всегда указывается внутренний размер, то в гнутых стержнях рабочей арматуры указывается уже наружный размер. Почему именно так? Потому что обозначается обычно самый важный размер – тот, который дает нам самую ценную информацию, изменение которого приводит к самой грубой ошибке. Внутренний размер хомутов дает нам понимание о расстоянии между рабочими стержнями арматуры и о защитном слое бетона (если мы вычтем из опалубочного размера колонны 250 мм размер хомута 190 мм и разделим на 2, мы узнаем защитный слой бетона для арматуры колонны: (250 – 190)/2 = 30 мм. А наружный размер гнутых рабочих стержней дает нам представление о габарите этой арматурной детали – прибавьте к ней защитный слой и получите опалубочные габариты элемента. Вроде бы мелочь, но дает четкое представление о габаритах и облегчает отлавливание ошибок.
Вернемся к узлам. Узел Б характерен для шпилек, в нем также показывается размер по внутренней грани шпильки, этот размер тоже напрямую связан с рабочей арматурой и защитным слоем. Размеры 18 (для номинального диаметра 16 мм) и 14 (для номинального диаметра 12 мм) соответствуют диаметрам охватываемых шпилькой стержней.
Важно! Всегда при конструировании нужно учитывать не номинальные диаметры стержней, а их реальные размеры, которые больше номинальных за счет выступающих ребер. Чем больше диаметры арматуры, тем больше их реальные размеры отличаются от номинальных (допустим у стержня d25 (ДСТУ 3760) реальный размер 25+1,6∙2 = 28,2 мм). И если вы не учтете реальные размеры, арматура может банально не влезть в сечение или мешать друг другу.
Размер 75 мм в узле Б взят из рисунка 2 руководства по конструированию:
Шпилька – это не хомут, но работу ее «крючок» выполняет ту же – удерживает арматуру в проектном положении. Поэтому для диаметра шпильки 6 мм и диаметра охватываемого ею стержня меньше 25 мм мы берем размер одной добавки 75 мм.
Внимание! Не стоит путать крюки шпилек с крюками рабочей гладкой арматуры с рисунка 2 руководства по конструированию. Если вы сделаете крюки по рисунку 2, они не смогут охватить рабочую арматуру, и длины анкеровки для удержания стержней в рабочем положении будет не достаточно.
Расстояние между рабочей арматурой, которую охватывает хомут 170 мм в одном направлении и 520 мм в другом. Диаметр охватываемых стержней 16 мм, реальный диаметр 18 мм (реальный диаметр для арматуры по ДСТУ можно узнать из самого ДСТУ, вычислив по таблице 2). Тогда внутренние размеры хомута равны:
170 + 18/2 + 18/2 = 180 мм – округляем до 190 мм;
520 + 18/2 + 18/2 = 538 мм – округляем до 540 мм.
Но у хомута есть еще хвостики, которые закручиваются вокруг рабочего стержня и не дают хомуту раскрыться. На величину этих хвостиков по таблице 2 руководства по конструированию прибавляем по 75 мм:
Общая длина арматурной заготовки для хомута равна:
Первый размер у арматуры – это высота колонны 2920 мм плюс 20 мм перекрытия (чтобы изгиб стержня не начинался в колонне, а прятался в плите). Верхний размер 1300 мм – это величина нахлестки, которая отсчитывается от верха перекрытия. Сумма 2940 + 160 +1300 = 4400 мм должна быть равна сумме «высота колонны» + «толщина перекрытия» + «длина нахлестки». В нашем случае толщина перекрытия 180 мм, проверяем себя 2920 + 180 +1300 = 4400 мм – сходится.
Стержень поз. 1 не прямой. Он изогнут так, что верхняя часть (выпуск в следующую колонну) смещена относительно оси стержня на 20 мм. Для чего это делается? Чтобы установке арматуры колонны верхнего этажа не мешали выпуски из колонны нижнего этажа. Диаметр наших стержней 16 мм, реальный диаметр – 18 мм. То есть нам нужно отогнуть выпуск минимум на 18 мм, но для запаса мы округлили до 20 мм.
Ну и конечно радиусы загиба стержней. Указываем обязательно. Для определения радиуса удобно пользоваться табличкой (я ее списала когда-то из какого-то справочника), она удобнее рисунка 8 из руководства по проектированию: