Столбчатый фундамент для бетонного дома

Столбчатый фундамент из бетона

Под определенное сооружение (например, дом) предполагается обустройство конкретного фундамента. Столбчатые основания относятся к самым дешевым и простым в строительстве. Чаще на таком фундаменте сооружают малоэтажные производственные и общественные здания, одноэтажные загородные постройки. Ряд особенностей опорных фундаментов предполагает некоторые ограничения в их применении, которые нельзя не учитывать.

Что такое столбчатый фундамент?

Такой тип основания для дома конструируется из опорного каркаса, где колоды несут основную нагрузку. Опоры монтируются по периметру под несущими стенами. На них укладывается первая обвязка дома. Следовательно, установка колод осуществляется в нагружаемых местах: в углах, на стыке стен, под перекрытиями и пролетами более 2,5 метра в длину.

Размеры и расстояние между столбами определяются расчетным путем, учитывая категорию стройматериала, тип конструкции опорных элементов, характер и общую массу постройки. Среднее расстояние между опорами варьируется в пределах 1,5—2,5 м, внутренний срез прямоугольных изделий составляет 25—40 х 25—40 см, круглых — 20—25 см. Высота наземного элемента конструкции над фундаментом не должна превышать 50 см. Этот параметр для части, распложенной под землей, подбирается в зависимости от величины заглубления.

Особенности

Опоры столбчатого основания следует располагать так, чтобы столбы упирались в устойчивый и прочный земляной слой. Не допускается размещение опорных колод на мягкие гумусные почвы. Верхняя часть колод делается в одной горизонтальной плоскости. На них будет опираться ростверк.

При возведении легких построек ростверк не нужен. Вместо него используют металлические или деревянные балки. Возвышение оголовков должно располагаться минимум на полметра выше над землей. Это позволит избежать проникновения влаги в дом.

Если предполагается соединение колонны со столбом, в верхней его части делают углубление «стакан» или устанавливают крепежные анкера для обеспечения жесткого крепления опоры и опираемой конструкции.

Особенности обустройства опираемых фундаментов и выбор типа колод определяются видом постройки, характером грунта и прочими эксплуатационными требованиями. Колоды бывают разных размеров и сечений. Встречаются прямоугольные, квадратные, круглые опоры.

Столбики могут быть выполнены из бетона (железобетона), бутобетона, блочного материала, бутового камня, кирпича. Согласно применяемой технологии изготовления, фундаменты на колодах классифицируют на такие типы, как:

• монолитные, когда роются ямы, монтируется опалубка и послойно заливается бетонный раствор марки не ниже М400;
• сборные, когда используются готовые элементы из блоков, кирпича или камней определенной марки.

Схема устройства столбчатого фундамента.

Глубина заложения определяет отдельные виды опорных оснований:

1. Незаглубленные фундаменты на столбах, когда подошва располагается на земле или песчаной подушке. Отличаются такие основы экономичностью возведения, но используются исключительно для строительства одноэтажных зданий из легких материалов на слабо- и непучинистых почвах.
2. Заглубленные основы, при сооружении которых столбики закладываются на глубину до или ниже точки промерзания грунта. Такую конструкцию используют на пучинистых грунтах с суглинками или глинами. Отличаются наименьшей экономичностью.
3. Мелкозаглубленные, глубина заложения которых составляет 0,5 – 0,7 части глубины от точки промерзания почвы. Половина фундамента — монолит определенной формы, а вторая — подушка из песка и гравия. Пригодны для обустройства на мало- и неглинистых землях.

По конструкционным особенностям фундаменты бывают с крепежной балкой или без нее. Ростверк крепится к столбу и распределяет нагрузку от общей массы дома равномерно по основанию. Ростверковые балки препятствуют опрокидыванию колод из-за горизонтального движения почвы. Однако этот элемент существенно удорожает строительство, увеличивает время обустройства фундамента.

Большинство немассивных зданий возводят на опорных фундаментах без ростверка. В этом случае первая обвязка монтируется прямо на колодах, сверху гидроизоляционного слоя. Однако эта конструкция отличается меньшей устойчивостью к горизонтальным сдвигам почвы и опрокидывающим нагрузкам.

Целесообразность возведения

Целесообразность возведения фундаментов на опорах имеет место, в случаях когда:

• на земляной слой при эксплуатации здания давление от колод меньше, чем от ленточной конструкции;
• возводятся постройки без подвалов на щитовых, деревянных и облегченных каркасах;
• строятся стены из кирпича с требуемой глубиной заложения опоры до двух метров или на четверть метра ниже точки промерзания почвы;
• нужно избежать разрушения фундамента из-за увеличения объемов грунта при низких температурах.

Однако есть случаи, когда применение опираемых основ не оправдано:

1. Из-за неустойчивости опорных колод не рекомендуется их установка на слабые и горизонтально-подвижные почвы.
2. Основания на колодах непригодны для возведения массивных стен из тяжелых материалов: кирпич, железобетон с толщиной блоков более 51 см.
3. Не стоит устраивать фундамент на столбах в местах с сильным перепадом высот (от двух метров).

Вернуться к оглавлению

Строительство

Заливка столбов к фундаменту осуществляется открытым способом в несколько этапов. На первом этапе осуществляется разметка положения опор под фундаментные блоки или монолит. Для этого изначально выбирается вид, форма, размер и глубины заложения опорных колод. Возведение здания по чертежу предполагает внесение в документ предварительно определенного четкого расстояния между опорами.

При самостоятельной разметке на месте строительства следует учитывать факт, что столбы должны находиться от 1,5 до 2,5 метра друг от друга. Большее расстояние может привести к увеличению строительных затрат из-за необходимости сооружать более мощный ростверк. Опоры должны находиться в зонах максимальных нагрузок — в углах, на стыке стен, под перекрытиями.

На втором этапе осуществляются работы по грунту. Роются ямы под прямоугольные бутовые, бетонные, бутобетонные, блочные или кирпичные столбы. Если внизу столб должен иметь подошву, то при рытье ямы учитываются его габариты. Для трубчатых опор нужно подготовить скважины. Бурятся они буровыми машинами, ручным или садовым буром. Скважину следует делать сечением на 5—10 см больше диаметра опорной трубы.

На третьем этапе осуществляется бетонирование столбов. Чаще в качестве опор применяют железобетонные монолиты требуемого сечения. Соорудить монолитные столбы можно самостоятельно. Для этого в подготовленной яме укладывают подушку из песка и гравия высотой 15—20 см. Для возведения надземной части опоры над ямами сооружается опалубка из деревянных досок в соответствии с требуемыми размерами столбов. Опалубочные доски и внутренние стены ямы покрываются рубероидом или полиэтиленом для обеспечения гидроизоляции.

Затем в яму помещается армирующий каркас из прутьев сечением 1—1,2 см. Стержни между собой соединяются отрезками из той же арматуры. Можно использовать для этих целей специальные хомуты из вязальной проволоки. Расстояние между армирующей сеткой и стенками опоры не должно быть менее 3 см. Это позволит полностью залить каркас бетоном.

Высота армирующего скелета зависит от применения или отказа от укрепляющей балки (ростверка). Если установка элемента требуется, тогда длина арматуры должна возвышаться над верхним основанием опоры. В противном случае армирующий скелет располагается ниже опалубки на 3 см. Для крепления первой обвязки сверху столба монтируются закладные шпильки.

Заливаются столбы обычным бетоном марки не ниже М-200.

После армирования проводится бетонирование опор. Для этого используется готовый бетон не ниже марки 200—300. Для самостоятельного приготовления бетонных смесей больше подходит марка цемента М400, смешиваемого с песком 1—1,2 мм, гравием и водой в соотношении 1 : 3 : 5 : 0,4, соответственно. Смесь укладывается слоями, каждый из которых тщательно трамбуется вибратором.

При устройстве фундамента на опорах с башмаком (расширением внизу) яму роют в форме этого расширения, засыпают подушку из песка и гравия, заливают бетон. После укрепления заливки формируют опалубку столба. Затем повторяются вышеописанные работы. После затвердения смеси опалубку можно удалить, стенки столба обработать гидроизоляцией и обратно засыпать и утрамбовать грунт, вынутый из ямы.

Если используется ростверк, на последнем этапе выполняется его устройство на опорах. Для этого по периметру будущего фундаментного основания горизонтально монтируется опалубка в форме желоба для связки всех колод. Внутрь опалубки вкладывается каркас из арматуры и закрепляется на выпусках укрепляющего скелета столбов. Заливка цементного раствора осуществляется так, чтобы поверхность ростверка была расположена в одной горизонтальной плоскости.

В течение недели бетону нужно укрепиться и затвердеть, после чего опалубка снимается.

Заключение

Фундаментам на опорах свойственны многочисленные преимущества. Они отличаются надежностью, экономичностью, быстротой возведения из-за отсутствия необходимости в проведении дополнительных работ.

Такие основания можно устанавливать на промерзающие грунты. Однако они не подходят для возведения массивных домов с подвалами.

Источник

Столбчатый фундамент — расчет и строительство своими руками.

Название «столбчатый фундамент» говорит само за себя. Это фундамент представляющий собой несколько столбов заглубленных в грунт в определённом порядке и связанных в единую раму посредством деревянной (иногда металлической) обвязки или железобетонного ростверка.

Столбчатые фундаменты в основном применяются для возведения на них деревянных (брус, бревно) или каркасных домов (не более 2-х этажей), бань, веранд и других хозяйственных построек, а также заборов и каменных ограждений. Реже на них возводят стены одноэтажных домов из облегчённых каменных материалов (ячеистый бетон и т.п.), удельная масса которых не превышает 1000 кг/м³. Более тяжёлые дома на таких фундаментах строить не целесообразно, в связи с относительно не высокой прочностью столбов и недостаточно большой суммарной площадью подошвы.

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.

Достоинствами столбчатого фундамента являются экономия денежных средств и трудовых затрат за счёт уменьшения объёма земляных и бетонных работ, а также высокая скорость строительства нулевого цикла. Основным недостатком является непредсказуемое поведение отдельных столбов фундамента при легкомысленном отношении застройщика к исследованию свойств грунта на участке. Особенно это касается фундаментов без монолитного ростверка.

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.

Расчёт столбчатого фундамента

I) В-первую очередь необходимо исследовать место под будущее строительство. Подробно об этом говорится в статье «Определяем свойства грунтов на участке застройки.» В дополнение к изложенному там необходимо отметить следующее: приняв решение строить столбчатый фундамент, в обязательном порядке необходимо делать пробное бурение на 0,5-0,6 метров ниже предполагаемой глубины заложения столбов. Если под несущим грунтом Вы наткнётесь на слой водонасыщенных слабых грунтов (плывун), то от столбчатого фундамента лучше отказаться, т.к. столбы под нагрузкой могут просто прорезать несущий грунт и провалиться.

II) Вторым шагом будет определение нагрузки, которую дом с фундаментом будут оказывать на несущий грунт, проще говоря, расчёт веса дома. Приближенные значения удельного веса для отдельных элементов конструкции приведены в следующей таблице:

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.

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

S = 1,3×P/Rо ,

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. Для большей наглядности рассмотрим простой пример.

Пример упрощённого расчёта столбчатого фундамента

Рассчитаем столбчатый фундамент (на круглых столбах) для небольшого каркасно-щитового дома (см.рис. слева) размером 5х6 метров. Высота 1-го этажа 2,7 м, высота фронтона — 2,5 м. Кровля шиферная. Несущий грунт — суглинок (Rо = 3,5 кг/см²). Глубина промерзания 1,3 метра.

Итак, необходимо рассчитать вес дома.

1) Площадь всех стен, включая фронтоны, в нашем случае получится равной 72 м², а масса их 72 × 50 = 3600 кг

2) В доме имеется цокольное (пол 1-го этажа) и межэтажное (между 1-м и мансардным этажами) перекрытия. Их общая площадь 60 м², а масса 60 × 100 = 6000 кг

3) Эксплуатационная нагрузка имеется также и на 1-м и на мансардном этаже. Значение её будет равно 60 × 210 = 12600 кг

4) Площадь крыши составляет в нашем примере около 46 м². Масса её при шиферной кровле 46 × 50 = 2300 кг

5) Снеговую нагрузку принимаем равной нулю, т.к. угол наклона скатов крыши больше 60º.

6) Определим предварительную массу фундамента. Для этого нужно условно выбрать диаметр будущих столбов и их количество. Допустим у нас есть бур диаметром 400 мм, его и возьмём. Число столбов предварительно берётся исходя из условия — один столб на 2 метра периметра фундамента. У нас получится 22/2 = 11 штук.

Объём одного столба высотой 2 метра (заглубляем на 0,2 м ниже глубины промерзания + 0,5 метра возвышается над землёй): π × 0,2² × 2 = 0,24 м³, а масса его 0,24 × 2500 = 600 кг.

Масса всего фундамента 600 × 11 = 6600 кг.

7) Суммируем все полученные значения и определяем общий вес дома: Р = 31100кг

8) Минимальная необходимая суммарная площадь оснований всех столбов будет равна:

S = 1,3×31100/3,5 = 11550 см²

9) Площадь основания одного столба диаметром 400 мм будет равна 1250 см². Следовательно в нашем фундаменте должно быть минимум 11550/1250 = 10 столбов.

При уменьшении диаметра столбов их число будет увеличиваться и наоборот. Например, если мы возьмём бур 300 мм, то нужно будет сделать минимум 16 столбов.

Определив минимально допустимое число столбов фундамента, делают их разбивку по периметру. В-первую очередь их устанавливают в наиболее нагруженных местах — это углы дома и соединения наружных и внутренних стен. Остальные столбы равномерно распределяют по периметру, при необходимости добавляя к полученному минимальному числу ещё несколько штук для симметрии. Главное правило здесь — больше можно, меньше нельзя.

Важное замечание: если дом имеет какую либо более лёгкую пристройку, например, веранду, минимально допустимое количество столбов для неё считается отдельно от дома. Очевидно, что оно будет меньше.

Часто при строительстве более тяжёлых домов на грунтах с малой несущей способностью число столбов получается очень большим, и чтобы его уменьшить, нужно существенно увеличивать диаметр подошвы. Простые земляные буры для этого не подходят. Здесь на помощь приходит технология «ТИСЭ». Она рассмотрена в статье «Фундамент ТИСЭ — технология, достоинства и недостатки» .

Рассмотрим теперь наиболее распространённые конструктивные схемы столбчатых фундаментов

Буронабивной фундамент

Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно пробуренные скважины. Работы по устройству буронабивного фундамента производятся в следующей последовательности:

1) На основании расчёта производится разметка фундамента на участке.

2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания.

Примечание: в рамках данной статьи мы не рассматриваем мелкозаглубленные столбчатые фундаменты, которые используются практически только для небольших деревянных хозяйственных построек.

3) Из обычного рубероида сворачиваются цилиндры (по диаметру скважин) и обматываются скотчем. Они выполняют две роли: во-первых, это несъёмная опалубка для столбов, а во-вторых — их гидроизоляция.

Если у Вас рубероид с посыпкой, сворачивайте гладкой стороной наружу. Чем хуже грунт при замерзании будет прилипать к поверхности столбов, тем меньшие касательные силы, стремящиеся вытащить столбы зимой из грунта, будут на них действовать.

4) Цилиндры из рубероида вставляются в скважины. На рисунке выше видно, что до самого основания рубероид не доходит, остаётся около 20 см. Делается это не просто так. Через незакрытую часть сваи при заливке бетона цементное молоко просачивается в грунт и дополнительно связывает его. При этом в зависимости от типа грунта несущая способность столба может увеличиться до 2-х раз. Это увеличение при расчёте не учитывается. Оно дополнительно повышает запас надёжности фундамента. Кроме того столбы лучше заякорятся в земле.

5) В скважину заливается немного бетона (20-30 см), после небольшой паузы вставляется арматурный каркас, чтобы он под своим весом не опустился до соприкосновения с грунтом. Затем заливается весь столб до верха. Касание арматуры с грунтом не желательно, т.к. это приводит к её более быстрой коррозии.

Обычно каркас делается из трёх-четырёх прутков рабочей арматуры А-III ∅10-12 мм, обвязанных между собой вспомогательной арматурой Вр-I ∅4-5 мм. Желательно, чтобы арматура находилась от наружной поверхности столба не ближе чем на 5 см.

Если после заливки столбов на них будет сооружаться монолитный ростверк, рабочую арматуру выпускают из столбов на высоту этого ростверка. Если же на столбах будет делаться обвязка из деревянных балок, то для её крепления при заливке бетона в верхнюю часть вкладывается резьбовая шпилька (напр., М16).

Примечание: столбчатые фундаменты с железобетонным монолитным ростверком описаны в статье «Столбчатый фундамент с ростверком (свайно-ростверковый)» .

При температуре воздуха 15-20ºС нагружать столбчатый фундамент можно начинать уже через 4-5 дней. Связано это с тем, что по прошествии данного периода несущая способность фундамента определяется уже не прочностью столбов, а прочностью грунта под ними. К тому же дать полную расчётную нагрузку на фундамент (стены, перекрытия, крыша, эксплуатационные нагрузки) быстро Вы не сможете. Пока идёт строительство, бетон «дозреет».

ВАЖНО: Нельзя оставлять столбчатый фундамент не нагруженным на зиму. Касательные силы морозного пучения могут поднять и перекосить столбы, причём все по разному.

Столбчатые фундаменты из асбестовых, пластмассовых или металлических труб

Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно установленные в скважины асбестовые, пластмассовые или металлические трубы. Работы производятся в следующей последовательности:

1) На основании расчёта производится разметка фундамента на участке.

2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания. Диаметр скважин на 10 см больше диаметра выбранных труб. При отсутствии бура можно выкопать ямы и лопатой.

3) В скважину заливается около 20 см бетона для увеличения несущей способности столбов, как уже говорилось выше. После небольшой паузы в скважину вставляется сначала свёрнутый рулон рубероидной рубашки, которая защитит песчаную засыпку от заиливания, затем асбестовая, пластиковая или металлическая труба и арматурный каркас.

4) Производится обратная засыпка промежутка между трубой и рубероидной рубашкой песком и в трубу заливается бетон. Песок предотвращает примерзание грунта к трубам зимой и их подъём касательными силами морозного пучения.

Примечание: Асбестовые трубы имеют не очень высокую морозостойкость, поэтому довольно часто в месте их входа в грунт из-за насыщения влагой они разрушаются. Чтобы этого избежать, желательно опасное место покрыть обмазочной гидроизоляцией.

Прямоугольные (квадратные) столбы из бетона, кирпича, блоков

Прямоугольные или квадратные столбы делают, когда под рукой нет бура подходящего диаметра. Ямы копают вручную лопатой. Работа эта более трудоёмкая и объём вырабатываемого грунта, по сравнению с бурением, тоже больше.

Последовательность выполнения работ практически такая же, как и в случае с трубами. Отличие в том, что вместо труб в ямы вставляется предварительно изготовленная деревянная опалубка, либо столбы выкладываются из кирпича (блоков).

Обратная засыпка производится после съёма опалубки через 2-3 дня. Кирпичные столбы можно засыпать на следующий день.

Примечание: Как уже говорилось выше, обратная засыпка песком (непучинистым материалом) делается для предотвращения подъёма столбов зимой. Но у неё есть один недостаток. При попадании в яму воды (напр. дождевой), песок номокает и теряет свои несущие свойства. Столбы при этом становятся неустойчивыми в горизонтальном направлении. Чтобы этого избежать, необходимо тщательно отнестись к отводу воды от фундамента: сделать нужные уклоны, отмостку и ливнёвки.

Часто столбы делаются комбинированные, т.е. в грунте они бетонные, а выше уровня земли выкладываются из кирпича или блоков. Этот вариант не подходит для последующего сооружения ростверка. Теряется его смысл, заключающийся в изготовлении одной жёсткой рамы.

Существует ещё один вид столбов — деревянные, на заострять на них своё внимание мы не будем, т.к. используются они в настоящее время очень редко. Заметим лишь, что для таких столбов нужно использовать влагостойкие породы древесины (дуб, лиственница и т.п) и перед установкой их необходимо защитить от влаги (обмазать гидроизоляцией или завернуть в рубероид, а лучше сделать и то и другое).

В комментариях к данной статье Вы можете обсудить с читателями свой опыт в строительстве и эксплуатации столбчатых фундаментов либо задать интересующие Вас вопросы.

Источник