Уличные столбы для фундамента

Фундамент на столбах: применение, материалы, постройка, особенности

Каждый из закладываемых в настоящее время типов фундамента имеет собственную область применения, назначение и особенности. И фундамент на столбах или столбчатый, как его еще называют, не исключение.

Нагрузка в таком основании ложится на столбы, возведенные в котловане, или врытые непосредственно в грунт. А визуально столбчатая конструкция напоминает свайную систему. Однако внешнее сходство скрывает принципиальные различия этих двух типов фундаментов.

Особенности и качество фундамента на столбах

В индивидуальном строительстве (которое еще принято называть «малым» или «мелкостроем») столбчатый фундамент гарантирует целый ряд преимуществ для будущего здания, которые к тому же позволяют сэкономить время, деньги и силы в процессе строительства.

Фундамент на столбах — любимое произведение архитекторов-авангардистов-модернистов и функционалистов во главе с легендарным французским зодчим Ле Корбюзье. Ведь именно эта конструкция способна сделать любую постройку зрительно легче. Или же умеет, напротив, придать ей выразительную монументальность.

Однако, чтобы использовать столбчатый фундамент, необходим грунт, к которому предъявляются строго-конкретные требования:

• отличная плотность;
• хорошие несущие показатели;
• малая обводненность;
• и слабая пучинистость.

Такая почва наиболее распространена в Средиземноморье. И нет ничего удивительного, что масса зданий в этой географической местности возведены именно на таком основании. В России же на столбчатом фундаменте можно возводить частные дома в Черноземье и южнее, а после проведения соответствующих изысканий и в некоторых других местах.

Виды фундаментов на столбах

Столбчатые фундаменты тоже неодинаковы. Их можно разделить на:

1. Опорно-столбчатые, в которых вершины столбов-оснований между собой никак не связаны. Распределение нагрузки в этом случае происходит на нижнем опорном поясе строения. А поэтому нижний венец следует выполнять из вязкого, упругого материала. Опорно-столбчатые фундаменты закладываются под здания легкие, деревянные или на металлическом каркасе, поскольку у подобного основания наименьшая из возможных (и допустимых) несущая способность, а также сопротивление нагрузкам (горизонтальным) при промерзании почвы. Зато трудоемкость конструкции и ее стоимость тоже невелики.
2. Классические кирпичные с вентиляционными отдушинами. При оформлении такого типа фундамента пространство между столбами заполняется забиркой для гидроизоляции и утепления основания будущего строения. Забирка в данной ситуации в грунт углубляется на песчано-щебневой противопучинной подушке на расстоянии от 1 до 5 рядов кирпичной кладки (для конкретного фундамента в конкретном месте выбирается своя глубина). По сравнению с простым опорно-столбчатым основанием, у этого фундамента теплопотери через подпол в процессе эксплуатации строения снижаются в разы. Только между венцом и забиркой необходимо будет оставить вентиляционный зазор в 5 или 7 см и проконопатить его. С появлением новых материалов кирпичную забирку все чаще стали менять на плиты ЭППС или плиты из стекломагнезита, наложенные снаружи, заглубленные в грунт и оштукатуренные по армирующей сетке.
3. Столбчатые с рандбалкой. Эти фундаменты держат современные коттеджи фахверкового типа или частные сборно-щитовые «немецкие» домики. Деревянный венец для подобных построек не подходит — он их не выдержит ни по весу, ни по сроку службы. В таком случае столбы фундамента следует перекрыть рандбалкой, цельной или из железобетонных монолитов. Тогда получится обеспечить максимальную несущую способность столбов на грунте, без увеличения цены и трудоемкости фундамента.

Важно: Рандбалка передает на столбы лишь вес. Какой-то единой силовой системы она с ними не образует.

1. Фундаменты с рандбалкой по поверхности грунта и кирпичным цоколем. При таком типе фундамента рандбалку действительно не заглубляют, а пускают по поверхности, чтобы силы пучения не повредили здание. И обязательно оформляется цоколь из кирпича. Тогда срок жизни строения и показатели комфорта в нем удваиваются, а теплопотери через подпол снижаются (тоже примерно вдвое). Кроме того, легко решается проблема лаговой обрешетки и обустройства чернового пола. Теперь обрешетка может опереться на цоколь. Но под рандбалкой обязательно нужно насыпать противопучинную подушку (потому что зазор термопучинный в данную конструкцию совсем не вписывается).
2. Столбчатые с ростверком. Столбы и венец у таких фундаментов выполняются из одного и того же материала — из железобетона или стали (значительно реже). У столбов из железобетона каркас общий, да и заливаются они, как нечто единое, целое — то есть образуют с ростверком жесткую силовую схему, способную нести практически любые нагрузки, в том числе каменные 2-3-х этажные здания.

Важно: Ростверк можно тоже опустить хоть до земли. Главное — оформить песчаную противопучинную подушку.

1. Столбчато-ленточные конструкции с увеличенным ростверком и противопучинной подушкой. Если ростверк увеличить в высоту и заглубить в грунт, обеспечив ему снизу и с боков увеличенную же противопучинную подушку, получится столбчато-ленточный фундамент. Такому ростверк заменяет и забирку, и цоколь. А кроме того, удешевляет конструкцию и ускоряет любое строительство. Дополнительными плюсами подобного фундамента можно считать:

• простоту утепления основания и отмостки;
• возможность строительства легких зданий на грунтах до сильнопучинистых (ростверк своим весом любое основание стабилизирует).

Плюсы и минусы столбчатых фундаментов

Как и любую другую современную строительную конструкцию, столбчатый фундамент нельзя назвать абсолютно совершенным. У него есть положительные качества и отрицательные свойства. И поэтому оформлять его нужно в тех условиях, где первое проявится по максимуму, а второе — по минимуму.

К положительным чертам фундаментов на столбах традиционно относят:

1. Невысокие стоимость и трудоемкость (и материалов требуется немного, и объем земляных работ небольшой).
2. Скорость возведения (каркасный дом на столбчатом фундаменте можно построить вдвоем за 1,5-3 месяца).
3. Отсутствие необходимости в привлечении спецтехники (максимум, что может понадобиться — это бетономешалка, которую можно взять в аренду).
4. Простота в расчетах и, соответственно, отличное взаимодействие элементов конструкции между собой и с грунтом.
5. Достаточность рабочего эскиза (в том числе бесплатного, из интернета), позволяющая экономить от 30 до 100 тысяч рублей на создании индивидуального проекта.
6. Пригодность для самых разных местных условий.
7. Простота законного оформления.
8. Ненужность строительной квалификации для закладки столбчатого основания. Оно вполне по силам дилетанту.
9. Отсутствие необходимости в тщательной планировке для организации стройплощадки.
10. Возможность закладки даже на уклоне до 15-20°.
11. Потребность лишь в одном неквалифицированном помощнике, да и то не постоянно. На некоторых операциях придется пригласить еще одного или двух человек, но тоже без строительных навыков.
12. Долговечность и надежность при условии правильного обустройства. В некоторых ситуациях такое основание оказывается прочнее каменного, кирпичного или бетонного.
13. Ремонтопригодность. Основание на столбах – вообще единственный фундамент, который можно отремонтировать качественно своими руками.

А если говорить о минусах подобных оснований, то к ним можно отнести:

1. Невысокую несущую способность.
2. Непригодность для многоэтажного строительства (под тяжелым зданием просто не получится поместить столько столбов, сколько нужно, ведь необходимо соблюдать требуемые расстояния между ними).
3. Плохая расположенность к использованию несущей способности грунта.
4. Невозможность использования подобных оснований на слабых и некоторых неоднородных и специфических (обводненных или замусоренных, например) видах грунта.
5. Чувствительность к горизонтальным нагрузкам.
6. Невозможность обустройства подвала.
7. Уязвимость готового строения (особенно при производстве каких-то земляных работ).
8. Сложность в подводке дополнительных коммуникаций (опять же из-за необходимости производства земляных работ).
9. Невозможность сооружения каких бы то ни было капитальных пристроек к дому.
10. Непродолжительный срок службы (максимум, который может «обещать» столбчатый фундамент — это 50 лет).

О несущей способности

Грунт можно считать подходящим под столбчатый фундамент, если несущая его способность не менее 1,7 кг х кв см. Остальные оказываются слишком слабыми для столбов и требуют оформления исключительно свайных оснований. К слабым грунтам «официально» относят:

• пылеватый (мелкий) песок;
• пухлые суглинки и глины;
• рыхлые супеси;
• и органические грунты (илистые, торфянистые), включая черноземы, мощность которых свыше 1 м.

О заглублении

Все ныне возводимые фундаменты можно разделить на 3 основные категории:

1. Глубокого и/или нормального заглубления (их еще называют просто «заглубленными»), когда подошва основания строения (в случае со столбчатым фундаментом это «пятки» столбов) находится ниже глубины промерзания грунта в конкретной местности на 0,3 (для основания на столбах)-0,7 м.
2. Мелкозаглубленные, при которых подошва или пятки располагаются в пучащемся слое. Для столбчатых фундаментов — это 40% от расчетного промерзания на слабопучинистых грунтах и до 70% — на грунтах среднепучинистых.
3. Незаглубленные основания, которые сооружают на практически не пучащихся грунтах и для оформления фундаментов под легкие, упругие, зачастую нежилые деревянные или металлические строения (сезонные дачные домики, сараи, уличные души и туалеты, гаражи, хозблоки, теплицы и т.д.).

Займемся заложением

Столбы для «одноименного» фундамента можно построить из кирпича, бетона или дерева, а также из бутобетона или готовых бетонных блоков. При этом несущая способность всех перечисленных материалов выше аналогичного параметра грунта. Поэтому расчеты для стобчатого фундамента, независимо от задействованного материала, можно выполнять по одной и той же схеме с поправками лишь на величину опорной площади. Однако технологии заложения напрямую зависят от используемых материалов и различаются радикально.

Расчет

Начинать закладку фундамента все-таки надо с произведения расчетов. И лучше действовать по следующему (правда, очень приближенному) методу:

1. Для начала по проектной документации потребуется определить весовые нагрузки от конструкций будущего здания.
2. Далее по российским картам районирования климатических нагрузок надо найти нужные показатели по снегу и ветру.
3. После необходимо самостоятельно определить эксплуатационные нагрузки. Они зависят от многих факторов: количества жильцов, а также гостей, которые будут приходить к жильцам; оборудования дома бытовыми и иными приборами; проживания домашних животных (и каких именно) и наличия аквариума; количества сантехнических устройств и пр.
4. Затем по соответствующим документам (СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», СНиП 2.08.01-85 «Конструкции жилых зданий», СНиП II-Б.1–62 и прочих СниПов) придется вычислить сводный вес дома. Суть операции заключается в сведении абсолютно всех нагрузок к весу, наложенному на фундамент.
5. Потом надо будет определить РПГ — расчетную глубину промерзания грунта на строительной площадке. Ориентироваться здесь нужно на максимальное значение этого параметра на карте для данной местности. И лучше бы проконсультироваться по этому вопросу у специалистов — геологов и строителей.
6. На данном этапе можно приступать непосредственно к расчету величины и характера заглубления столбов:

• для заглубления до 1 м надо взять стандартные показатели несущей способности грунта 1,7 кг х кв см или 17 тс х кв м;
• для заглубления более, чем на 1 м, придется брать другие показатели — 2 кг х кв см и 20 тс х кв м;
• на грунтах плотных (сухих суглинках и глине, гравелистых или каменистых), промерзающих больше, чем на полтора метра, полученное в результате вышеупомянутых расчетов значение необходимо умножить на коэффициент 1,15;

1. Далее для столба по размерам его пяты рассчитывается опорная площадь. Предельное значение для бетонных столбов в скважинах, пробуренных вручную — 0,28 кв м.
2. Затем величину несущей способности грунта надо умножить на величину опорной площади. В результате станет известной нагрузка на один столб.
3. После сводный вес здания нужно поделить на несущую способность столба, чтобы вычислить число столбов для конкретного фундамента.
4. От полученного числа столбов потом необходимо отнять количество углов, образованных несущими стенами, а также число перекрытий несущих стен.
5. Суммарное значение длины периметра здания и внутренних несущих стен требуется разделить на значение, полученное в результате действий п. 10. В результате получится шаг расположения столбов (величина должна находиться в пределах 1,5-2,5 м).
6. Далее следует рассчитать вес фундамента вместе с рандбалкой или же с ростверком, в зависимости от выбранного для оформления вида (если дополнительные конструкции вообще предусмотрены эскизом). При этом исходить нужно из стандартной плотности:

• железобетона (27 тс/куб. м);
• дерева (8,7 тс/куб. м);
• или кирпича (по 4 кг на кирпич с раствором).

1. Потом вес фундамента надо будет прибавить к сводному весу здания.
2. Следующий этап расчетов — распределение столбов. Под каждый угол и перекрестье следует определить по столбу, а остальные столбы равномерно «расставить» по всей площадке под фундамент. В наиболее нагружаемых пролетах (это там, где будут находиться печь или, например, ванна) столбы придется совместить по два.

На этом расчеты можно считать завершенными и переходить к другим мероприятиям.

Подготовка площадки

Контур будущего здания размечается по привычной схеме с необходимой проверкой прямоугольности строения. Это достигается промером сторон и равенством диагоналей.

После обозначения контура следует сделать обноску площадки. Причем козелки такой обноски в земле должны сидеть прочно — от них многое зависит. Козелковые планки выставляются по шланговому уровню в горизонт, а каждая планочка дополнительно выравнивается еще и пузырьковым уровнем.

Для фундамента с ростверком вообще выполняется двухэтажная обноска, а места для столбов отмечаются отвесами на туго натянутых прочных шнурках-причалках (с этой ролью прекрасно справляется полипропиленовый шланг).

Следом за обноской выполняется выемка грунта. Если фундамент с заглубленным ростверком или рандбалкой, гумус снимается вплоть до материкового слоя или же на величину заглубления + подушка. При этом дно траншеи должно оказаться строго горизонтальным (проверить можно самодельным нивелиром).

Под висячие ростверк или рандбалку гумус снимается в радиусе 0,5-1 м от устья будущих скважин под столбы. Заглубление котлована при этом считается от уровня матёрки будущего здания, а пятки столбов должны располагаться горизонтально и на одном уровне.

Бурение и копка

Столб фундамента несет тем большую нагрузку, чем шире его подошва. И значит широких столбов для оформления фундамента понадобится меньшее число.

Скважины под фундаментальные столбы лучше бурить специальным буром ТИСЭ, который позволяет в скважине сформировать подземную камеру-камуфлет с плоским дном. Последовательность бурения с помощью такого инструмента определяется по следующей схеме:

1. Сначала буром с камуфлетным скребком выполняется ствол на расчетное заглубление.
2. Затем в действие приводится сам скребок — им и формируют камуфлет, периодически отбрасывая грунт.
3. Далее в скважину вставляется специальный арматурный каркас.
4. Потом с помощью оболочки формируется опорная подошва.
5. А следом заливаются и стержни столбов.

Важно: Благодаря бурению ТИСЭ-буром, столбы фундамента можно придвигать друг к другу более, чем на метр. И это сразу расширяет сферу применения столбчатых основ, вплоть до строительства на них кирпичных домов и даже с мансардами.

Столбы, рандбалки, ростверки

Каждый столб в любом столбчатом фундаменте состоит из:

• подошвы (или пятки);
• стержня (или ствола);
• изолирующей оболочки;
• и оголовка.

В зависимости от материала, из которого изготовлен конкретный столб, вышеперечисленные детали выполняются по-разному.

Самыми прочными и потому распространенными считаются столбы из бетона. Попробуем сделать нужные расчеты именно для них:

• раствор для таких конструкций берется марки М200-М300, то есть самый обычный;
• для замеса потребуется бетономешалка, и проще всего взять ее в аренду;
• раствор готовится по следующему рецепту: 300 кг портландцемента М400-М600 + 750 кг строительного песка + 1200 кг щебня средней фракции + 150 л чистой технической воды;
• замес ведется обычным порядком.

Что касается столбовой заливки, то она происходит по нижеприведенному алгоритму:

1. Если нужно засыпается подушка. Для столбов нормального заглубления хватит «подбетонки» в 5-10 см прямо на грунт.
2. Далее вставляется оболочка до дна. И нужно следить, чтобы расстояние от нее до стен скважины было везде одинаковым.
3. После вставляется, а затем центрируется арматурный каркас.
4. Потом оболочка на треть заполняется бетоном и приподнимается на 200-300 мм. Если использовался бур ТИСЭ, то величина, на которую необходимо приподнять оболочку, указывается в его спецификации. В любом случае после перечисленных мероприятий оболочку следует зафиксировать в ее новом положении. Если скважина бурилась обычным буром, то бетон может схватываться до 2-х суток. И тогда необходимо провести обратную засыпку пространства между оболочкой и стенкой скважины. Грунт при этом плотно утрамбовывается.
5. На данном этапе (после всех вышеперечисленных операций) заливается стержень столба с гидроуплотнением — то есть слоями по 15-20 см и выдержкой после каждой заливки в 10-20 минут.

Бетон набирает полную прочность за 7 суток после обустройства. Поэтому только по прошествии недели после заливки можно приступать к последующим работам по строительству.

Важно: Виброуплотнение лучше не использовать, когда речь идет о столбчатом основании. Наконечником вибратора можно задеть за арматуру, тогда возможно образование каверн с цементным молочком, а это существенно снизит прочность столба. Да и не пробьет этот прибор толщину в 1,5-2 м.

Армирование

Армирование — вот главное отличие столба фундамента от сваи. Столбу обязательно требуется стержень. Плюс армирование по окружности. А для сваи все это — лишний расход железа.

Нагрузки, которые приходятся на столб, сдвиговые. Им-то и сопротивляется центральный столбовой стержень, не давая горизонтальным грунтовым подвижкам «срезать» со столбов все, что на них стоит.

Еще одна столбовая особенность — четное количество вертикальных ветвей каркаса. Это нужно для большей прочности конструкции. При этом расстояние между вертикальными связями должно быть 150-200 мм. А шаг горизонтальных стяжек — вдвое больше.

На вертикали идет алюминиевая арматура в 10-12 мм. А на горизонтали — катанка в 6 мм. Обводка же производится по следующей схеме:

Если под ростверк или рандбалку, тогда из столбового оголовка выпускаются концы стержней на 15-20 см, а в центре еще выше. Поэтому лучше сразу боковые вертикали отрезать подлиннее. А если речь идет о деревянном венце, то, наоборот, выпускается центральный стержень.

Чтобы возвести деревянный дом или легкую хозяйственную постройку на придомовом участке, вполне достаточно оказывается столба в асбестоцементной трубе диаметром в 150 мм. И такие столбы армируются только по центру. И не стержнем, а круглой стальной трубой с толщиной стенки в 2 мм (диаметром 70-80 мм) — она тогда вместе с оболочкой станет работать как мощный удерживающий каркас.

Оболочки

Простейшая оболочка столба для столбчатого фундамента — это труба из слоев рубероида в проволочной обвязке. Она легка и стоит недорого. А главное, не потребует дополнительной гидроизоляции. Но при обратном способе засыпки грунта (с трамбовкой) такая оболочка мнется и армированию конструкции не способствует. Именно поэтому оболочки столбов чаще всего оформляют из труб — стальных, пластиковых или асбестоцементовых.

Кстати, оболочки из асбестоцемента могут выступить даже в роли самих столбов. Под ростверк из швеллера это, например, лучший вариант. Трубы ведь тогда в грунт можно забивать без всяких дополнительных земляных работ.

А вот трубы из стали лучше не использовать в столбчатых фундаментах — могут проржаветь. И из пластиковых труб оболочки для столбов оформляют редко. У них, конечно, масса достоинств (легкость, способность к гидроизоляции + несминаемость), но есть один серьезный недостаток — слишком уж они гладкие, практически не цепляются за грунт. Да и дороже рубероида по факту.

Источник