Столбчатые фундаменты для каркасных зданий

Расчет и строительство столбчатого фундамента для каркасного дома

Столбчатый фундамент — это фундамент из нескольких столбов, заглубленных в грунт в определённом порядке и связанных в единую раму посредством деревянной, металлической обвязки или железобетонного ростверка.

Столбчатые фундаменты применяются в основном для возведения деревянных или каркасных домов высотой не более 2-х этажей, бань, хозяйственных построек, удельная масса которых не превышает 1000 кг/м³. Более тяжёлые дома на таких фундаментах строить нецелесообразно, в связи с относительно невысокой прочностью столбов и недостаточно большой суммарной площадью подошвы.

Столбчатый фундамент хоть и является самым дешевым, но в случае его правильного проектирования он также будет надежной опорой.

Достоинства столбчатого фундамента:

1. экономия денежных средств и трудовых затрат за счёт уменьшения объёма земляных и бетонных работ;
2. высокая скорость строительства нулевого цикла.

Основной недостаток столбчатого фундамента:

1. непредсказуемое поведение отдельных столбов фундамента при легкомысленном отношении застройщика к исследованию свойств грунта на участке (особенно для фундаментов без монолитного ростверка).

Отличия столбчатого фундамента от ленточного:

1. подходит для построек, относящихся к облегченному типу (деревянные строения без подвального помещения, колонны и т.д.);
2. представляет собой ряд опор, находящихся в наиболее нагруженных точках.

Виды столбчатого фундамента:

1. по особенностям конструкции:
   • монолитный, который имеет большую прочность, т.к. изготовлен из армированного бетона.
   • сборный, который состоит из отдельных элементов, поэтому имеет слабые места по швам (стыкам).
2. по глубине размещения основания:
   • заглубленный — размещен ниже уровня промерзания, обязателен на глинистых почвах.
   • малозаглубленный — выполненный на глубине до 700 мм, целесообразен на песчаных или скалистых грунтах.

Расчет столбчатого фундамента каркасного дома

Исходные параметры для расчета столбчатого фундамента:

1. тип грунта и перепад высот в месте будущего строительства;
2. глубина залегания подземных вод;
3. уровень промерзания грунта;
4. проект дома (расположение несущих и внутренних стен).

Самым главным противопоказанием для выбора столбчатого фундамента является высокий уровень грунтовых вод. Нельзя допускать, чтобы он подходил ближе чем на 50 см к подошве столбов. Кроме того, столбы обязательно должны быть заложены глубже слоя плодородных неустойчивых органических грунтов.

Сначала необходимо исследовать грунты на месте будущего строительства. Подробно об этом говорится в статье по ссылке http://moi-domostroi.ru. Запомните: приняв решение строить столбчатый фундамент, в обязательном порядке необходимо делать пробное бурение на 0,5-0,6 метров ниже предполагаемой глубины заложения столбов для выявления водонасыщенных слабых грунтов (плывунов).

После исследования грунтов необходимо определить нагрузку, которую дом с фундаментом будут оказывать на несущий грунт, проще говоря, расчёт веса дома. Оценивается примерная масса будущей постройки (точную считать бессмысленно, однако при подсчетах постарайтесь учесть и нагрузки из-за домашней утвари), после чего выбирается вид столбчатого фундамента. Если есть сомнения, то лучше взять более прочный вариант.

Примечания:

1) При угле наклона скатов крыши больше 60º снеговая нагрузка принимается равной нулю.

2) При расчёте фундамента к весу дома прибавляется и ориентировочный вес самого фундамента. Высчитывается его примерный объём и умножается на удельный вес железобетона, равный 2500 кг/м³.

После определения веса дома рассчитываем минимально необходимую суммарную площадь (S) оснований всех столбов фундамента:

где 1,3 — коэффициент запаса надёжности;

Р — общий вес дома вместе с фундаментом, кг;

Rо — расчётное сопротивление несущего грунта, кг/см².

Значение Rо, называемое ещё несущей способностью грунта, ориентировочно можно принять по таблице ниже:

Примечание:

Значения расчётных сопротивлений даны для грунтов расположенных на глубине около 1,5 метров. У поверхности несущая способность почти в полтора раза ниже.

Рассчитав значение суммарной площади оснований всех столбов, мы теперь можем определить их необходимое число в зависимости от диаметра или размеров сечения.

Итак, спроектированный мной каркасный дом с мансардой имеет размеры 8 на 8 м, высота потолков 1-го этажа 2.5 м, площадь крыши 108 м 2 , стены толщиной 200 мм с утеплением пенопластом или минватой (окончательное решение еще не принято).

Для расчета нагрузки возьму следующие параметры массы 1 м 2 конструкций:

1. цокольное перекрытие 75 кг;
2. чердачное 75 кг;
3. стены 70 кг;
4. кровля 30 кг;
5. снеговая нагрузка 190 кг;
6. полезная нагрузка помещений (мебель и люди) 210 кг;
7. фундамент 2500 кг/м 3 ;

При расчете массы стен просуммировал площадь всех стен, включая внутренние перегородки, получив следующий результат: площадь стен первого этажа 121.5 м 2 , площадь внутренних стен мансарды 41.5 м 2 . Таким образом, масса всех стен дома равна (121.5 + 41.5)*70 = 11 410 кг.

Площадь перекрытий (цокольного и первого этажа): 8 * 8 = 64 м 2 . Масса перекрытий 64*2*75 = 9 600 кг.

Полезная нагрузка помещений: 64 * 210 = 13 440 кг.

Масса чердачного перекрытия (мансарда с утеплением): 108 * 200 = 21 600 кг.

Масса снеговой нагрузки (при самых худших условиях): 108 * 190 = 20 520 кг.

Общая масса дома равна примерно 77 тонн.

Масса фундамента (22 опоры): 4 м 3 * 2500 = 10 000 кг.

Итого, масса дома с фундаментом составляет около 87 тонн.

Так как по проекту у меня запланирована установка 22 столбов-опор, теперь необходимо определить потребную площадь их основания (грунт: 50 см плодородный слой, далее — 10 см суглинка, ниже — песок с гравием, грунтовые воды расположены ниже 2 м).

Минимально необходимая суммарная площадь (S) оснований всех столбов фундамента:

S = 1.3 * 87 000 (кг) / 3,5 = 32 314 см 2

Теперь находим потребную площадь одной опоры: 32 314 / 22 = 1 468 см 2 , что соответствует квадрату со сторонами 38 см.

Если принять размер опоры 0.6 м х 0.6 м (площадь основания 3600 см 2 или 0.36 м 2 ), то суммарная площадь основания всех опор будет равна 7,92 м 2 , а нагрузка на грунт составит не более 1,3 * 87 000/79200 = 1,42 кг/см 2 , что обеспечивает необходимую несущую способность фундамента (ведь под подошвами опор у моего фундамента будет насыпной грунт с уплотнением, т.е. R₀ должно быть не более 1,5 кг/см 2 ).

Строительство столбчатого фундамента

Инструмент, который понадобится при возведении столбчатого фундамента:

1. Лопата.
2. Опалубка.
3. Рулетка.
4. Рубероид.
5. Геотекстиль плотностью 200 гр/м 2 .
6. Армирующий каркас.

Разметка столбчатого фундамента

О разметке столбчатого фундамента довольно подробно можно почитать по ссылке http://fundamentprofi.ru.

В связи с тем, что я собираюсь строить столбчатый мелкозаглубленный фундамент (а устройство этого типа основания предполагает, что глубина его заложения не будет превышать 80 см), то технология будет следующей:

1. на месте строительства снимается плодородный слой почвы;
2. в минеральном грунте в местах нахождения опор по проекту копаются ямы размером 0,6 х 0,6 м 55-60 см глубиной;
3. ямы застилаются геотекстилем 200 гр/м 2 и засыпаются щебнем 5-20 слоем 25-30 см, который трамбуется, далее геотекстиль нужно завернуть и положить сверху слой рубероида;
4. связать армирующий каркас для подошв из арматуры 12мм, уложить на дно ям (прутья арматуры не должны соприкасаться с грунтом), обеспечить вверх вывод концов (до 15 см) для связи с армированием столбов;
5. залить подошвы столбов (в моем случае опалубкой будут выступать стенки ям).

В качестве опалубки самих столбов я буду использовать старые доски и фанеру, оставшиеся после разборки старой постройки), хотя некоторые предлагают использовать безнапорную асбоцементную трубу диаметром 300 мм. Армирование столбов — арматура 12 мм.

Для заливки фундамента буду использовать товарный бетон марки М-300 В22.5. Для самостоятельного замеса 1 м 3 мне потребуется, кг (части) ( подробнее . ):

1. Портланд цемент М400 — 382 кг (1)
2. Щебень — 1080 кг (2,83)
3. Песок — 705 кг (1,85)
4. Вода — 220 л (0,58)

Далее — обязательное устройство отмостки и забирки (из листов АЦП) с утеплением Пеноплексом ( подробнее об утеплении фундамента).

Ошибки при строительстве столбчатого фундамента для каркасного дома

Самой распространённой ошибкой частных застройщиков при возведении столбчатого фундамента является отсутствие хоть какого, даже приближённого расчёта. Количество столбов, также как и площадь их оснований, берутся «с потолка». Практически на всех строительных сайтах написано одно и тоже — ставьте столбы по углам и на пересечении стен, при необходимости на длинных стенах добавляйте ещё, чтобы расстояние между ними было от 1,5 до 2,5 метров. Нормальный такой разброс! К тому же про площадь основания практически нигде ни слова. А ведь именно от этих показателей зависит, будет ли Ваш дом стоять на месте или со временем начнёт перекашиваться и садиться.

Теорию, изложенную в этой статье, я практически опробовал и на практике (подробнее — в статье Строительство опорно-столбчатого фундамента под каркасный дом ).

Источник

Устройство столбчатого фундамента своими руками для каркасного дома

Столбчатый фундамент для каркасного дома представляет собой одно из самых экономичных и простых оснований, на котором в последующем возводится само строение. Соорудить его можно своими руками из подручных материалов, без использования сложных технологий.

Разновидности столбчатого фундамента для каркасных строений

Если рассматривать данные основания с точки зрения технологии, то они могут различаться по используемым материалам, габаритными размерами, площадью поперечного сечения, глубиной установки и способами производства.

Материалы, которые применяются при установке столбчатого фундамента каркасного дома или здания, находятся на любой стройке, поэтому столбы могут быть:

• железобетонными (внутри которых находится арматура) или просто бетонными;
• бутовыми (основной компонент – бутовый камень);
• бутобетонными;
• блочными;
• кирпичными.

Выбор материала осуществляется после того, как произведён расчёт максимальных нагрузок каркасного дома. Кроме этого, здесь необходимо учитывать состав почвы, а также на какую глубину будет углубляться столбчатый фундамент.

В зависимости от способа производства основания подразделяются на:

• монолитные конструкции, где бетон заливается в заранее приготовленную опалубку;
• сборный вариант, которые изготавливаются из составных частей (блоков, кирпича, камней и т.д.).

По форме поперечного сечения столбы фундамента могут быть:

• квадратные или прямоугольные (являются наиболее популярным вариантом);
• круглые или овальные.

Расчёт на глубину заложения основания является обязательным. Исходя из этого все столбчатый фундамент классифицируются:

1. Незаглубленный – нижняя поверхность колонн находится в одной плоскости с грунтом и располагается на песчаной подушке. Данный тип фундамента очень прост в монтаже, а также менее затратный из всех. Однако он подходит исключительно для лёгких конструкций (одноэтажный деревянный каркасный дом, сарай, беседка, бытовка и т.д.).
2. Мелкозаглубленный. Данные основания применяются на непучинистой или слабопучинистой почве. Максимальная глубина их установки обычно не превышает 0,6-0,7 м. глубины промерзания грунта. Мелкозаглубленный фундамент являются оптимальным вариантом для строительства загородного многоэтажного каркасного дома или подобного здания, т.к. не требуют серьёзных денежных затрат, а время их постройки относительно не долгое.
3. Заглубленный. Применяются на глинистых и пучинистых почвах, а также где рядом с поверхностью проходят грунтовые воды. Столбы углубляются в землю до уровня её промерзания и ниже. Данный тип столбчатого фундамента является наиболее затратным, как с точки зрения сил, так и в денежном эквиваленте. Для того, чтобы определить максимальную глубину основания, используют калькулятор и производят соответствующий расчёт.

Отдельной разновидностью столбчатого основания является фундамент с ростверком (или фундаментной балкой). Данная конструкция устанавливается сверху колонн и обеспечивает более равномерное распределение нагрузки от всего строения на столбы, а также препятствует их горизонтальному перемещению при усадке грунта.

Несмотря на очевидные плюсы, ростверк значительно увеличивается расход материалов и время на установку основания. Поэтому, в большинстве случаев, здания устанавливаются просто на столбчатый фундамент, покрытый слоем гидроизоляции. Однако здесь необходимо учитывать состав почвы и возможное её проседание. Нужен ли ростверк в каждом конкретном случае, должен показать расчёт столбчатого фундамента на прочность и устойчивость.

Строительство столбчатого фундамента: подготовительные работы

Производить установку фундамента здания можно лишь после того, когда будут выполнены все подготовительные и организационные работы. Они включают в себя: составление генерального плана, расчёт на прочность, подготовка схем и чертежей, покупка необходимых материалов и инструментов.

Изначально необходимо составить план будущего столбчатого фундамента. Это можно сделать самостоятельно или нанять соответствующего специалиста. Здесь нужно будет выехать на местность, произвести все необходимые замеры, взять пробы грунта на экспертизу, и уже по полученным данным, используя калькулятор, произвести необходимый расчёт.

После утверждения плана будущего фундамента и здания, а также после подготовки всех чертежей, приступают к земляным работам, а именно к копке ям под столбы.

Как правильно составить план фундамента

Фундамент на чертеже представляется в виде горизонтального сечения. Оно проходит по нижней части основания и должно отображать всю конструкцию (раскладку блоков, бетонную подушку и т.д.). Если у дома планируется создание подвала, то это также указывается на схеме.

Кроме основных габаритов, чертёж фундамента должен включать координатные оси и все необходимые размеры, которые позволят определить расстояние между основными его элементами. Также, на чертеже должны быть обозначены марки всех материалов, которые применяются в строительстве.

Изначально может показаться, что и без чертежа, можно построить правильное основание и сам каркасный дом. Однако это далеко не так. В процессе возведения фундамента может возникать множество спорных моментов, на обдумывание которых тратится значительная часть времени. Поэтому, на данном этапе не следует жалеть денег и составлять план «абы как». Ведь правильно составленный чертёж и расчёт– это залог надёжности и долговечности будущей конструкции.

После изготовления чертежа происходит его перенос в виде плана непосредственно на участок. Этот процесс заключается в установке своими руками столбов по периметру здания, а также указание основных осей и размеров. С помощью теодолита осуществляется разметка низа канавы. Здесь особенное внимание следует уделить низу траншеи и в местах пересечения внутренних перегородок каркасного дома с наружными стенами. В большинстве случаев, между фундаментными столбами закладывают расстояние в 2-2,5 метра.

Столбчатый фундамент устанавливается под дом, поэтому к его проектированию нужно подойти со всей ответственностью и сделать его максимально качественно и подробно. Перед его созданием, у вас должен быть расчёт будущего строения, данные об уровне залегания подземных вод, глубина промерзания грунта и т.д. Только обладая подробными сведениями можно переходить к следующему этапу и непосредственно к строительству.

Подготовительные этапы

Непосредственно перед возведением основания своими руками необходимо произвести подготовительные работы. Они заключаются в расчистке и подготовке участка.

Если под срезанным слоем почвы находится песок и камни, то на них сразу можно устанавливать столбчатый фундамент. Однако, если под верхним слоем расположена глина, то фундамент придётся заглублять ещё ниже и дополнительно засыпать в ямы од столбы песок или щебень.

После проведения подготовительных работ, на участок можно завозить все необходимые материалы и инструменты.

Возведение фундамента

Первая операция – это выкапывание прямоугольных ям (вручную или при помощи экскаватора). Их глубина должна быть обозначена на общем чертеже, в зависимости от строения грунта и максимальной нагрузки от каркасного дома или здания). Если ямы будут менее 1 метра в глубину, то их разрешается оставлять без дополнительно укрепления. Если же запланированная глубина составляет больше метра, то к ним необходимо сооружать опалубку.

Опалубка представляет собой обрамление стенок ямок, которое выполняется из досок, не обструганных с одной стороны. Именно эту сторону и планируется устанавливать к бетону. Для опалубки подойдёт древесина с влажностью менее 25%. Ширина досок может быть в пределах 100-150 мм, а толщина – 30-40 мм. Более широкие и толстые доски использовать нежелательно, т.к. при их установке образуются щели, через которые будет вытекать бетонная смесь.

В случае строительства столбов круглого сечения своими руками, в качестве опалубки могут использоваться трубы сечением не меньше 100 мм.

Заливка бетона и армирование

Если калькулятор показывает, что на фундамент будут действовать большие нагрузки, то нужно будет произвести его дополнительно армирование. Данный процесс включает в себя установку в столбы металлической арматуры, которая впоследствии заливается бетонным раствором. Рекомендованный диаметр прутков – 10-12 мм. Кроме этого необходимо учитывать, что если у фундамента планируется делать ростверк, то прутки необходимо выпускать над поверхностью на 15-20 см. Это необходимо для последующей связки всей конструкции.

После монтажа арматуры своими руками можно приступать к заливке бетона. В большинстве случаев для этого используется цемент марки М400-500, из которого производят смесь в соответствующих пропорциях (1 часть цемента, 3 части песка и 5 частей щебня). Приготовленная и тщательно перемешанная смесь заливается в приготовленные ямы с опалубкой. После этого, раствор оставляют сохнуть на 30 дней. Именно за такой период, он набирает необходимые прочностные характеристики. По прошествии определённого времени по верху застывшего фундамента укладывают гидроизоляционный слой и переходят к постройке самого строения.

В процессе установки фундаментных столбов дома своими руками могут возникнуть следующие ошибки:

• глубина рассчитана неправильно;
• некоторые опоры заглублены на разную величину;
• на каждую опору фундамента приходится различная нагрузка;
• использование материалов низкого качества;
• неправильно определён тип почвы.

Расчёт этих моментов необходимо ещё раз уточнить на подготовительном этапе.

Важные моменты при возведении фундамента

Опытные строители советуют устанавливать фундамент своими руками в середине лета – начале осени. Именно в это время грунт уже полностью прогрет и высушен. При этом ещё останется достаточно времени, чтобы столбчатый фундамент успел полностью застыть и набрать прочность до наступления холодов. В процессе застывания бетон ни в коем случае нельзя нагружать и начинать возведение строения. Если даже изначально всё будет выглядеть нормально, то со временем он может деформироваться и повредить сам дом.

В большинстве случаев, для изготовления стандартного загородного дома используется бетон марки М400. Он обладает достаточными прочностными характеристиками, а также приемлем по цене.

Как видно, столбчатый фундамент своими руками для каркасного дома устанавливается относительно не сложно. Однако изначально необходимо сделать качественный расчёт, тщательно следовать правильной технологии и использовать только качественные материалы.

Источник