Проект столбчатого фундамента для каркасного дома

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

Варианты строительства столбчатого фундамента для каркасного дома

Каркасные строения имеют малый вес, поэтому их можно возводить на недорогих облегченных фундаментах.

В этой статье поговорим о строительстве каркасного дома на столбчатом фундаменте, а также о существующих вариантах столбчатых конструкций, технологии выполнения, применяемых материалах.

Преимущества и недостатки такого фундаментного основания

Главное преимущество столбчатых фундаментов – это экономичность. При возведении обычного ленточного фундамента, его стоимость может достигать 30% от стоимости всей постройки. Столбчатый фундамент стоит на порядок меньше, примерно 15-18% от всей сметы строительства здания.

Есть и другие достоинства данного варианта фундамента:

1. Возможность соорудить фундамент без применения спецтехники.
2. Высокая скорость возведения.
3. Возможность строить здания в условиях глубокого промерзания почвы.
4. Отсутствие необходимость проводить гидро- и теплоизоляцию фундамента.
5. Возможность быстро и экономично осуществлять ремонт основания дома.

Минусы:

1. Столбы фундамента нельзя оставлять без основной постройки на зимний период – они без нагрузки под воздействием природных факторов могут деформироваться.
2. Если дом, построенный на таком фундаменте не отапливать зимой, столбы основания тоже могут деформироваться.

Система столбов

Столбчатый фундамент – это единая система столбов, работающая как цельная конструкция. Проектируется таким образом, чтобы столбы встали в точках повышенной нагрузки:

• под несущими простенками;
• под пересечениями стен;
• под углами здания.

Чтобы избежать смещения и опрокидывания опор, создаются условия для цельности фундамента. С этой целью конструкцию дополняют ростверком – горизонтальным элементом, принимающим нагрузку от здания и распределяющей ее на опоры фундамента.

Усредненные нормы

Чаще всего для каркасных домов применяются монолитные столбчатые фундаменты. Расчет количества столбов можно заказать у проектировщиков.

Но, поскольку каркасные строение легковесны, и не требуют повышенного внимания к прочности основания, во многих случаях детализированный расчет не производится.

Столбы просто устанавливаются с промежутком 1,5-2,5 метра.

Ростверк

Если столбы установлены на расстоянии до 2,5 метров, их связывают ростверком в виде армированной перемычки. В тех случаях, когда столбы расставляют на расстоянии более 2,5 метров, их укрепляют при помощи рандбалки, часто с применением готовых металлических или железобетонных изделий.

Заглубленность

По заглубленности столбчатые фундаменты для каркасных домов делятся на мелкозаглубленные и заглубленные. Обустройство первого варианта возможно на участках с устойчивыми песчаными или скалистыми породами. В этом случае опоры заглубляются на 65-70 см.

В местностях с глубоким промерзанием почвы и нестабильным грунтом, склонным к подвижности строят обычные заглубленные фундаменты с глубиной основания 1,5-2 метра.

Создание проекта

Для небольшого дома, который будет построен на участке с плотным грунтом и слабо выраженным рельефом, можно создать проект столбчатого фундамента самостоятельно.

Столбы должны быть расположены под всеми точками повышенной нагрузки. Если между этими точка больше чем 2,5 метра, устанавливаются промежуточные столбы.

Глубина столбов должна быть немного больше глубины промерзания грунта в данной местности.

Если планируется строительство большого каркасного дома с площадью более 100 кв. метров, или участок характеризуется подвижным грунтом, высоким залеганием грунтовых вод, выраженным рельефом, необходимо заказать проект фундамента у специалиста.

Расчет глубины установки столбов и их количества

При профессиональном расчете учитывается не только глубина промерзания, но еще и такие факторы как:

• величина снежного покрова в местности застройки,
• данные инженерно-геологических изысканий,
• несущая способность грунта,
• удельный вес строительной конструкции.

Расчет осуществляется по формуле: S = 1,4 x P/Ro. В данной формуле S – это суммарная площадь сечения всех столбов конструкции, P – общая масса здания, Ro – сопротивление грунта, 1,4 – коэффициент запаса прочности.

Значения P и Ro можно получить из соответствующих строительных СНиПов (СНиП 2.02.01-83).

Допустим, нужно построить дом площадью 6 на 5 метров, с высотой этажа 3 метра на монолитных железобетонных столбах. Кровельный материал – металлочерепица. Участок расположен в средней полосе России. Грунт – суглинок с глубиной промерзания 1,1 метра.

Сначала считаем вес всей постройки. После этого делим на показатель Ro. В нашем случае Ro=3,5 (для суглинка). Если, например, общая масса постройки 31100, считаем: 31100/3,5=8886

Результат (8886) – это суммарное сечение всех столбов. Если нам нужно установить 10 столбов, то сечение каждого из них должно быть 8,88. Диаметр столба высчитывается по формуле D=2√S/π. Можно воспользоваться калькулятором.

В предложенном варианте диаметр будет равен 340 мм. Принимаем более удобную величину – 400 мм, и приходим к выводу, что для конструкции фундамента будет достаточно 9 столбов диаметром 400 мм.

Стоимость возведения

Стоимость возведения столбчатого фундамента зависит от множества факторов:

• материал и сечение столбов;
• количество столбов;
• вариант основания под столбы;
• особенности почвы и рельефа на участке;
• степень пучинистости грунта;
• глубина промерзания почвы.

Посчитать расход материалов и конечную стоимость можно при помощи онлайн калькулятора. Чтобы получить результат, нужно ввести в форму калькулятора параметры будущего фундамента.

Советы по уменьшению воздействия пучинистости

Во время холодов объем грунта увеличивается. Это явление называется пучинистостью. При высокой степени пучинистости происходит давление на материал фундамента, в результате чего подземная конструкция может деформироваться и повреждаться.

Снизить пучинистость можно несколькими способами:

1. Использовать для столбов материал с гладкой поверхностью, на который оказывается минимальное воздействие пучинистого грунта.
2. Утепление грунта вокруг постройки.
3. Отведение воды от фундамента при помощи отмостки.
4. Замена грунта на песчаный.

Материалы

Для возведения столбов фундамента используются различные материалы.

Блоки 20х20х40

Полнотелые бетонные блоки данного формата нередко используются при сооружении столбчатого фундамента под каркасный дом.

Преимущества блоков – невысокая стоимость и удобство в применении. Блоки можно доставить на площадку любым транспортным средством, а небольшой размер позволяет легко переносить их и укладывать.

Блоки укладываются в столбы по 2 штуки. В каждом последующем ряду их кладут перпендикулярно тем, которые лежат на один ряд ниже. Чередование разворота блоков обеспечивает надежность и устойчивость столбов. При расчетах нужно учитывать количество столбов и их высоту.

Чтобы высчитать количество блоков для одного столба, нужно его высоту в сантиметрах разделить на 20 и умножить на 2. Но чтобы расчеты были максимально точными, следует делить не на 20 (высоту блока), а на высоту блока + толщина слоя цементного раствора.

Дерево

Деревянные балки применяются при строительстве небольших легких построек. Их преимущества в удобстве, низкой стоимости, теплоизоляционных свойствах, сопротивляемости к деформации.

Недостаток дерева в его недолговечности. Правильно обработанные дубовые столбы прослужат около 30 лет. Сосновые или лиственные конструкции имеют эксплуатационный срок 10-15 лет.

Для расчета деревянных столбов нужно знать их количество, толщину и высоту. При определении высоты необходимо учитывать, что под наружными стенами деревянные столбы должны быть заглублены на 75-115 см (в зависимости от типа почвы), а над поверхностью земли они должны возвышаться примерно на 60 см.

Рассчитывая параметры деревянных опор нужно делать запас под спиливание.

Трубы

В последнее время для обустройства фундаментов нередко используются ПВХ трубы, которые в процессе работы заполняются бетонным раствором.

Трубные опоры преимущественно отличаются от блочных цельностью, а от деревянных – устойчивость к воздействию влаги и перепадов температуры.

Но при сильных морозах верхняя часть пластиковых столбов может растрескиваться, поэтому нужно позаботиться об утеплении надземной части фундамента. Кроме того, для строений с общей массой более 3 тонн опоры из ПВХ не подходят.

Трубы ПВХ разделяются по прочности и подверженности внешним воздействиям. Для удобства каждый вид выпускается в своем цвете. Для столбчатого фундамента подходят трубы коричневого и оранжевого цвета.

При их расчете учитывается:

• глубина промерзания почвы,
• высота надземного уровня,
• количество столбов.

Кирпич

Часто столбчатые основы для каркасных домов сооружают из кирпича. Применяется полнотелый керамический или силикатный кирпич с минимальным уровнем влагопоглощения.

Преимущества кирпичных столбов – прочность, долговечность, нет необходимости обустраивать подземную гидроизоляцию и отмостки. При этом конструкции из кирпича меньше подвержены негативному воздействию сил пучения.

Кирпичные столбы выкладываются по 4 штуки в ряд. Для расчета материала нужно высоту будущего столба разделить на высоту применяемого кирпича и умножить на 4.

Монолитные бетонные столбы

Бетонные армированные столбы отличаются максимальной прочностью и надежностью.

При возведении бетонного фундамента в местах опор выкапываются колодцы нужной глубины, на песчаную подушку устанавливается каркас из арматуры, и получившуюся конструкцию заливают бетоном. Для надземной части столба сооружают опалубку.

Расчет расхода осуществляется при помощи специального онлайн калькулятора.

Пошаговая инструкция по созданию своими руками

Столбчатый фундамент несложен в исполнении. Если следовать инструкции, можно возвести его самостоятельно. Ниже приведена инструкция возведения монолитного столбчатого фундамента.

Подготовка строительной площадки

Первым делом на площадке определяется расположение и ориентация постройки. После этого осуществляется выравнивание пятна застройки.

Далее наносится разметка при помощи арматуры и бичевки. Отметить нужно внешний и внутренний периметр стен, высоту ростверка и столбов, места расположения столбов.

Бурение и гидроизоляция

В местах установки столбов нужно пробурить тоннели нужной глубины. На дно необходимо будет установить опорную плиту, диаметр ямы должен быть в два раза больше диаметра плиты.

Дно ямы утрамбовать. Дальше нужно обустроить песчано-щебневую подушку, с утрамбовкой каждого слоя. Сверху укладывается опорная плита.

Установка опалубки и арматуры

На плиту кладется армирующая сетка. Сверху – вертикальная арматура. Для надземной части столбов подготавливается опалубка.

Заливка бетоном

Все это поэтапно заливается бетоном (не ниже М300) по 30 см. Обязательно железным стержнем бетон на каждом этапе промешивается для уплотнения и удаления пузырьков воздуха.

Монтаж ростверка

Через несколько дней бетон застывает и можно монтировать ростверк – связующую обвязку столбчатых опор. Для легких каркасных строений чаще выполняется из деревянного бруса минимум 100х100 мм.

Нижнюю обвязку каркаса нельзя использовать в качестве ростверка — у нее не достаточно прочности.

Монтаж забирки

Забирка – декоративный цоколь, закрывающий пространство до основания здания. Соорудить ее можно из фасадных плит, цокольного сайдинга, бревна, доски или любого штучного стройматериала.

Отличия в технологии изготовления

Технология монтажа зависит от материала столбов. Так, монтаж блочных и кирпичных фундаментов заключается в кладке штучных изделий на цементный раствор.

Отличие в том, что блоки обычно выкладываются по 2 в ряд, а кирпичи – по 4.

При монтаже деревянных столбов применяется другая технология – изделия сначала подготавливаются по длине и диаметру, а потом устанавливаются в ямы и укрепляются при помощи цементного основания.

Нижняя обвязка и устройство пола

Нижняя обвязка выполняет функцию связующего элемента и основания для стен здания. По линии пролегания будущих стен на ростверк укладывается брус, доска или бревно. Сверху наносится гидроизоляция.

Обвязка выступает основой для установки черновых полов дома. Для полов обычно применяется обрезная доска толщиной 50 мм.

Возможные ошибки

Самые распространенные ошибки при самостоятельном возведении:

• неправильный расчет нагрузок от несущих конструкций;
• строительство столбчатой основы на подвижных неустойчивых грунтах;
• монтаж без подошвы.

Чтобы не допустить первые две ошибки, нужно перед началом работ проконсультироваться со специалистом. Что касается отсутствия подошвы, то такой вариант допускается, если все столбы будут иметь расширение к нижней части.

Много важной и полезной информации о столбчатом фундаменте найдете здесь.

Видео по теме статьи

Идеальный дешевый столбчатый фундамент под каркасный дом представлен в видео:

Заключение

Столбчатый фундамент выполняется из разных стройматериалов. Соорудить его возможно без помощи строителей, но только при наличии хорошо просчитанного проекта. Для исключения ошибок в строительстве, лучше доверить разработку проекта профессионалам.

Источник