Через какое расстояние заливать столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент

Не всегда при возведении капитальных сооружений применение ленточного, плитного или свайного фундаментов оказывается экономически целесообразным. Порой задачи надежного основания, как бюджетная альтернатива, вполне способен решить столбчатый фундамент. На каких грунтах он используется, какие бывают его разновидности, материалы изготовления, достоинства и недостатки? В чём разница между столбчатыми и свайными опорами? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете ниже.

Столбчатый фундамент: его назначение и разновидности

Прежде всего, необходимо определиться, в чём различие между столбчатым и свайным фундаментом для небольших частных построек. Оба типа конструкций являются точечными опорами для поддержания стен, расположенными в узловых местах. Также совпадают типы возводимых на них сооружений:

• легкие каркасные или каркасно-щитовые дома в один-два этажа;
• срубы из оцилиндрованных или профилированных бревен;
• жилые и технические строения из пено- газобетона, с удельным весом не более 1000 кг/м³;
• веранды, пристройки, беседки, прочие МАФы;
• основания для капитальных ограждений.

Однако свайный и опорно-столбчатый фундамент используются на грунтах с совершенно разными несущими характеристиками.

1. Свайный – рекомендован на пучинистых торфяных, глинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод;
2. Столбчатый – на грунтах с хорошей несущей способностью: твердая глина, крупнофракционные гравелистые пески, щебенистые, галечные, дресвяные гравийные.

Существуют следующие условия, при которых применение столбчатых фундаментов не рекомендуется:

• склонность грунта к сильному пучению и значительным посадкам;
• возможность появления боковых нагрузок – горизонтальных сдвигов почвы;
• уровень грунтовых вод расположен выше полуметра к подошве столба;
• глубина промерзания почвы превышает 1,5 м;
• строительный участок имеет рельеф с перепадом высоты более 2 м.

Общая схема конструкции

В качестве материала изготовления для столбчатого фундамента используется: кирпич, древесина, бетонные блоки, металлический профилированный прокат. Отдельно стоит упомянуть монолитные железобетонные (буронабивные) столбы основания.

По глубине залегания столбчатые фундаменты делятся следующим образом:

1. Заглубленные (сваи-столбы) – более 1 м ниже уровня промерзания. Устраиваются во влажных глинистых грунтах с вероятностью пучения.
2. Мелкозаглубленные – не более 70 см ниже уровня промерзания на песчаных и крупнообломочных породах.
3. Незаглубленные – общая глубина не более 50 см (или без погружения в грунт). Устраиваются на непучинистых скальных породах (гравийные, щебневые).

Столбчатое основание имеет две конструкционных разновидности – без ростверка и с ростверком. Основание без ростверка считается наиболее бюджетным, так как не нуждается в дополнительных материалах для обвязки. Используется при возведении каркасных, каркасно-щитовых сооружений или срубов. Основание с ростверком применяется, если дом возводится из штучных строительных материалов: пустотелый кирпич, блоки из облегченного бетона (газобетона), шлакоблоки. В качестве ростверка чаще всего используются железобетонные балки заводского изготовления. Материалом для нижней обвязки каркасного дома на столбчатом фундаменте из металлических столбиков могут служить деревянные балки с сечением не менее 150х150 мм.

Достоинства и недостатки

Достоинства

Недостатки

Высокая скорость возведения

Небольшая несущая способность

Хрупкость, особенно в подвижных грунтах

Нет необходимости в применении спецтехники

Невозможно устроить погреб

Простота конструкции и технологии строительства

Расчет опорных столбов своими руками

Расчёт столбчатого фундамента осуществляется на основании информации, полученной в результате инженерно-геологических изысканий и из нормативных источников:

1. Данные о структуре грунта и уровне залегания грунтовых вод.
2. Несущая способность грунта – СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений».
3. Глубина промерзания – СП 131.13330.2012 «Строительная климатология».
4. Совокупный удельный вес строительных конструкций – СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».

Важно! Для определения типа почвы на строительном участке настоятельно рекомендуется привлечь специалистов, так как эта информация является ключевой для выбора расчетных данных из нормативов.

Для самостоятельного изучения геологии участка необходимо определить структуру поперечных разрезов почвы. Для этого в разных частях участка выкапывают шурфы (в зависимости от площади участка – от 3 до 7шт.). Их глубина должна быть больше на полметра, чем нижний край подушки основания опорного столба. При обнаружении влагосодержащего горизонта столбчатый фундамент заменяется свайным.

Алгоритм самостоятельного определения типа грунта для подбора расчетного сопротивления

Со дна шурфа берется образец породы и слегка разминается, чтобы раздавить большие куски.

• консистенция рассыпчатая, чувствуется много песка, невозможно скатать комок – это песчаный грунт;
• комок образовался, но быстро рассыпается – супесь;
• комок образовался, но рассыпается под незначительным нажатием – легкий суглинок;
• образуется неплотный, быстро рассыпающийся комок, слегка шелковистый или мыльный на ощупь – пылеватый суглинок;
• комок породы плотный, вязкий, если потереть его поверхность, то она становится блестящей – глина;
• если в плотном вязком комке чувствуются вкрапления песка – опесчаненная глина;
• если из породы можно скатать колбаску – тяжелый суглинок.

В соответствии с типом грунта, определённым в результате геологических изысканий, подбирается его расчетное сопротивление из таблицы норматива СП 22.13330.2016:

Необходимо учесть, что данные приведенные в таблице справедливы при воздействии нагрузок на грунт на глубине 1,5 м. Заглубление подошвы фундамента на каждые 0,5 м увеличивают показатель сопротивления грунта на 40% (в 1,4 раза).

Подсчет весовых нагрузок на основание

Для определения нагрузки на столбчатый фундамент для каркасного или иного облегченного дома необходимо суммировать вес:

• строительных конструкций;
• инженерного оборудования;
• снеговой нагрузки;
• бытовых вещей.

Совокупный удельный вес строительных конструкций берётся из норматива СП 20.13330.2016:

Расчет площади и количества столбов фундамента

При составлении предварительного плана сооружения необходимо указать минимальное количество опор из расчёта по одному столбу на углах здания, в местах пересечения стен, на прямых отрезках с шагом 1,5-2,5 м.

Общепринято, что оптимальная площадь сечения столба для капитального дома находится в диапазоне 250-600 мм. Исходя из этой величины, подбирается фактическое количество опорных столбов, таким образом, чтобы они равномерно распределяли весовую нагрузку от всего здания.

Пример расчёта

В качестве исходных данных принимаем:

• опорно-столбчатый фундамент из бетонных блоков квадратного сечения;
• тип грунта строительного участка – суглинок (R₀=3,5 кг/см 2 );
• глубина промерзания — 1,2 м.

Общая карта глубины промерзания грунтов:

Зачем нужна глубина промерзания? Согласно нормативам нижняя часть опорной плоскости столбчатого фундамента должна находиться ниже уровня промерзания не менее чем на 30-40 см. Следовательно, при глубине промерзания грунта 1,2 м ориентировочная высота подземной части столба составит 1,5 м.

Принимаем площадь сечения бетонного фундамента минимальной – 400×400 мм (1600 см 2 ). При сопротивлении грунта 3,5 кг/см 2 . Один столб фундамента должен испытывать максимальную нагрузку не более:

1600×3,5=5600 кг=5,6 т, (1)

Для расчёта общей весовой нагрузки необходимо суммировать значения масс и параметров:

• фундамента, включая ростверк;
• наружных стен и внутренних перегородок.
• плит цокольного и чердачного перекрытий;
• стропильной системы;
• кровельных материалов;
• снеговой нагрузки;
• эксплуатационных нагрузок на каждом этаже.

Указывать точные нагрузочные значения от перечисленных элементов не имеет смысла, так как у каждого будут индивидуальные данные в зависимости от особенностей конкретной постройки. Для примера, пусть суммарный вес кирпичного дома 70 т.

Используя результат формулы (1), получим:

70000/5600= 12,5=13 столбов, (2)

С коэффициентом запаса прочности 1,4 выйдет 18 шт. Также можно выполнить расчёт по формуле общей (суммарной) площади основания.

• S – суммарная площадь опор фундамента;
• 1,4 – коэффициент запаса прочности;
• P – совокупный удельный здания;
• R₀ – сопротивление грунта.

Изготовление столбчатых фундаментов: пошаговые рекомендации

Учитывая, что столбчатые фундаменты для бани, дома или другого сооружения создаются из различных материалов, технология их возведения будет различной. Тем не менее, имеются процессы общие для всех типов столбчатых фундаментов.

Выемка грунта

Для столбчатых фундаментов характерны небольшие объемы земляных работ, но они существенно отличаются в зависимости материала и формы столба. Проще всего обстоит ситуация с круглыми железобетонными монолитными и бутобетонными столбами. Такие конструкции могут устанавливаться в круглые скважины, выполненные при помощи мотобуров, ручных буров или специальных бурильных машин. В некоторых случаях заливка бетона может выполняться непосредственно внутрь скважины без использования какой-либо опалубки. Однако это допускается, только если используются столбы без опорной пяты.

Для столбов из сборных элементов (кирпича, бетонных блоков, камня) выкапываются шурфы. Размер в нижней части ориентируют на габариты подошвы, которые должны превышать сечение основного столба в 1,5 раза. Глубина шурфа должна учитывать толщину песчано-гравийной подушки – 15-25 см.

Выборка шурфов осуществляется и для монолитных железобетонных столбов квадратного сечения, при условии, что они заливаются в съемную опалубку. В этом случае шурфы рекомендуется выполнять ещё больше, для проведения гидроизоляции столба после снятия опалубки.

Подушка

Для мелкозаглубленных и не заглубленных столбчатых фундаментов применение песчано-гравийной подушки является обязательным условием. Она выполняет функцию демпферной прослойки и снижает влияние пучения грунта на элемент основания. В качестве материала изготовления используется смесь песка и щебня в пропорции 2:3. Альтернативным вариантом устройства подушки служит послойная засыпка. Вначале засыпается щебень (10 см) затем песок (15-20 см). Оба слоя тщательно трамбуются. Песок во время уплотнения дополнительно смачивается водой.

Возведение фундаментов из штучных и альтернативных материалов

1. На подготовленную песчаную подушку укладывают бетонную плиту или делают аналогичную по габаритам заливку монолитным бетоном. Данная конструкция будет выполнять функцию подошвы столба.
2. После набора начальной прочности бетоном подошв, на них возводятся столбы. Их выполняют в 2-2,5 кирпича для внешнего периметра здания на углах и в местах примыкания внутренних стен. Промежуточные столбы и опоры внутри сооружения допускается изготавливать в 1,5-2 кирпича.
3. Для усиления кладки каждый третий ряд армируется металлической сеткой.
4. Поверхность готового столба обмазывается горячим битумом для гидрозащиты.

Из кирпича может формироваться столбчатый фундамент стаканного типа с пустотелыми колодцами внутри. Их армируют одним или несколькими стальными стержнями и заполняют бетонной смесью с мелкофракционными наполнителями.

Для деревянных столбчатых фундаментов рекомендуется использовать дубовые бревна с диаметром ствола не менее 200-250 мм. Их поверхность обжигается паяльной лампой до слабого обугливания, после чего пропитывается битумом или смесью дегтя и отработанных масел.

Возведение монолитных столбов

Опалубка

Опалубка для столбчатого фундамента используется, как правило, при заливке подошвы и столбов квадратного сечения. Она изготавливается из обрезной доски, OSB, влагостойкой фанеры и т.п. При сборке опалубки необходимо тщательно закреплять щиты, для предотвращения перекосов. Допустимое отклонение столбика от вертикали не более 10 мм.

Для формирования столбов круглого сечения в скважинах часто используют различные типы труб в качестве несъемной опалубки. Например, асбестоцементные и толстостенные ПВХ трубы. Применение металлических тонкостенных труб не даёт особого преимущества в прочности основания. Негативное влияние влаги на металл приводит к ускоренным коррозионным процессам, разрушающим подземную часть трубы за 10-15 лет.

Для небольших сооружений часто используется мягкая опалубка из рубероида. Им оборачивают арматурный каркас столба, перед погружением в скважину. При наличии защитной присыпки на поверхности рубероида он разворачивается гладкой стороной наружу, чтобы минимизировать его сцепление с грунтом.

Армирование

Армирование столбчатых фундаментов осуществляется арматурным стержнем диаметром 10-14 мм. Для столбов треугольного сечения используется 4 вертикальные стержня соединенные металлическими прутками диаметром 6 мм. Опоры круглого сечения армируют в три нитки, формируя треугольный каркас из арматуры того же диаметра. Фиксация основных и связующих элементов внутри каркаса выполняется вязальной проволокой или электросваркой.

Количество арматуры берётся из расчёта 1-2% от общей площади поперечного сечения основания. Однако для некоторых монолитных колонн под легкие строение допускается 0,5-1%.

Если возводиться фундамент с монолитным ростверком, то продольная арматура выпускается на 50 см над оголовками столбиков. Пруты загибаются в горизонтальное положение вдоль ростверка и привариваются к его арматурному каркасу. Если для ростверка применяют железобетонные балки, то на головке формируют один центральный стержень, к которому крепят несущие элементы. Для деревянной обвязки можно использовать закладной стержень с резьбовой шпилькой.

Для того чтобы правильно расположить арматуру в толще бетона и предотвратить ее прилегание к внутренней стороне опалубки применяют самодельные или заводские распорные элементы.

Бутобетонные несущие основания армируется в верхней трети столба. Причина в том, что армирующий каркас трудно разместить между бутовым камнем. Функции усилителя здесь выполняет сам камень.

Бетонирование

Для самостоятельного приготовления бетонной смеси используется цемент, песок, щебень в пропорциях 1:3:5. Если раствор приобретается на заводском смесительном узле, то он должен иметь класс не менее В 15. Заливка осуществляется послойно, по 30-35 см, с тщательным штыкованием. Желательно использовать глубинные погружные вибраторы.

Бутобетонные столбчатые основания характеризуются отношением камня и пескобетона 1:3. Минимальная ширина их иссечения должна составлять не менее 500 мм. Дополнение опалубки осуществляется поэтапно. Вначале заливают бетон слоем не более 350 мм, а затем в него добавляют бутовый камень фракций не более 25 см.

После завершения формовки оголовок столба укрывается полиэтиленом для предотвращения его пересыхания. Опалубка удерживается на столбе не менее 5 дней. При необходимости монолит увлажняется или обогревается.

Обратная засыпка

После распалубки и обработки поверхности опор гидрофобными составами зазоры между столбами и стенками шурфов забиваются песчаной или песчано-щебеночной смесью. Заполнение выполняется послойно – через каждые 20 см засыпку необходимо трамбовать.

Устройство ростверка

Ростверк – система горизонтальных несущих элементов, объединяющих столбы фундамента в единый пространственный каркас. Для каркасных и каркасно-щитовых домов ростверк не нужен. Для его изготовления используют:

• деревянные балки;
• профилированный металлопрокат (швеллер, двутавр);
• типовые (заводские) железобетонные перемычки;
• монолитные железобетонные балки, изготовленные на месте.

Чтобы предупредить пучинистое воздействие почвы, ростверк должен располагаться на расстоянии не менее 100 мм от неё.

Забирка

Монтируется на финальной стадии возведения сооружения. Представляет собой защитные элементы, предохраняющие внутреннее пространство под домом от переохлаждения, попадания снега или влаги. Забирка может возводиться из штучных материалов, панелей из бетона, выполняться методом заливки и т.п.

Подводя итоги

В основном столбчатый фундамент является одним из самых простых типов опор капстроений. Тем не менее, устройство некоторых его разновидностей может характеризоваться высокой трудоёмкостью. Необходимо тщательно выполнять расчеты сечения, количества столбов и их правильного размещения. Соблюдение правил конструирования и изготовления служит гарантией длительной эксплуатации столбчатого фундамента на период не менее 35-50 лет.

Источник