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:
- 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.).
- 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.
- 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.
Расчёт на глубину заложения
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.
Поэтапная инструкция
- Перед тем как сделать столбчатый фундамент с ростверком, необходимо подготовить площадку на месте его устройства, для чего с намеченной территории убирают всю растительность и снимают дерн (25-30 см и 45-50 см для глинистой почвы). Затем все углубления и неровности засыпают песком и гравием.
- После укладки песчано-гравийной подушки размечают размеры, по которым будет заливаться опорно столбчатый фундамент своими руками. На данном этапе понадобятся колышки и шнур. С их помощью необходимо строго по схеме отметить расстояние между будущими столбами (не более 2 м). Главное правило этого шага – точность, и соблюдать его нужно неукоснительно.
- Чтобы столбчатый фундамент из блоков надежно закрепился в грунте, нужно выкопать ямы для свай. В зависимости от типа грунта и основного материала, глубина может варьироваться в пределах от 30 см и больше относительно пределов залегания основы (зазор для подушки из песка и гравия). Глубокие скважины (от 1 м) рекомендуется укреплять специальными деревянными опорами.
Далее пошаговая инструкция, по которой устанавливается мелкозаглубленный опорно столбчатый фундамент, будет отличаться в зависимости от того, какие конструктивные особенности необходимо внедрить, а также от материала опорных столбов.
Ростверком называют конструкцию, которая устраивается по поверхности столбов и соединяет их верхние части между собой. Также она служит основанием для несущих стен постройки.
Монолитный столбчатый фундамент
Железобетонный столбчатый фундамент с ростверком является наиболее популярным у застройщиков, ведь он надежен и крепок. Здесь ямы для опор должны превосходить по ширине аналогичные параметры колонн (разница между ними будет не менее 15 см). В эти углубления необходимо установить деревянную опалубку, которая обязательно укрепляется арматурой и бетонируется. После застывания раствора столбы соединяются ростверком — железобетонным, металлическим или деревянным. Этот метод имеет свои минусы, так как технология его изготовления достаточно трудоемкая.
Сборный столбчатый фундамент
Мелкозаглубленный столбчатый фундамент из блоков (20х20х40 см) имеет свои плюсы, но есть у него и минусы. К достоинствам таких конструкций можно отнести доступность и простоту монтажа, а к недостаткам – меньшую прочность в сравнении с предыдущим вариантом, из-за чего его категорически не рекомендуют мастерить на подвижных грунтах. Их технология монтажа выглядит так:
- ширина углублений равна 40 см;
- в ямы слоями засыпается гравий и песок;
- устанавливаются 4 блока (один на другой), скрепленные между собой цементной массой.
Ростверковый столбчатый фундамент из блоков может устанавливаться на железобетонную плиту, служащую дополнительной опорой. Преимущество такого решения заключается в том, что оно предотвращает проседание грунта.
Кирпичный столбчатый фундамент
Кирпичный опорно-столбчатый фундамент, как можно понять из названия, собирается из кирпича и армируется металлической сеткой. Такие конструкции обязательно снабжаются рубероидной или битумной гидроизоляцией. Основа из асбестовых труб подразумевает устройство несъемной опалубки. По такому же принципу собирается мелкозаглубленный фундамент из стальных труб или винтовых свай.
Столбчатые основания собираются по следующей схеме:
- В грунте бурятся скважины, по диаметру на 5 см больше самих свай. Если планируется строительство легковесного дома, можно ограничиться опорами диаметром 20 см. Перед вертикальной установкой столбов дно скважин нужно плотно утрамбовать, а сами столбы уплотняются песком и землей.
- На треть глубины свай заливают бетон, затем их приподнимают для того, чтобы раствор равномерно устелил дно и придал опоре дополнительной крепости.
- Внутрь всех труб помещают армированный каркас с тем условием, чтобы прутья выглядывали из ямы на 20 см. Остаток раствора укладывается слоями до нулевой отметки, при этом правильно будет подвергать основание периодической вибропрессовке.
Ростверковый фундамент из труб не рекомендуется надолго оставлять ненагруженным, иначе почва может вытолкать сваи и их заглубление будет неравномерным. Между установкой опор и дальнейшим строительством должно пройти не более 3 суток с момента затвердевания раствора.
Деревянный мелкозаглубленный столбчатый фундамент собирается из брусьев, предварительно обработанных антисептическими средствами. Диаметр опор должен составлять не менее 20 см, иначе дом накренится и быстро разрушится. Выбирать древесину стоит между дубом и хвойными породами. В данном случае глубина заглубления будет не меньше полуметра.
Деревянный столбчатый фундамент
Столбчатые фундаменты
Схема ленточного фундамента.
Главными конструктивными элементами столбчатых фундаментов являются столбы. На их строительство требуется практически в 2 раза меньше материала и трудовых затрат, чем на строительство ленточных оснований. Такой тип основания является идеальным вариантом для строительства коттеджей без подвала с легкими каркасными, брусчатыми, панельными или рублеными стенами.
В качестве материала изготовления можно выбрать бутовый камень, бутобетон, бетонные блоки, полнотелый керамический кирпич-железняк.
Столбы устанавливаются под углами и пересечениями наружных стен. Столбы ставятся с размером шага в 1,5-2,5 м по всему периметру здания. Сверху ставят обвязочные балки. Если расстояние между стоящими отдельно столбчатыми основаниями составляет более 2,5-3 м, необходимо уложить массивные железобетонные или металлические рандбалки.
Минимальное сечение столбов зависит от материала изготовления. Например, столбы из бетона, бута-плитняка или бутобетона должны иметь сечение 40 см. Кладка из естественного камня – 60 см, столбы из кирпича – до 38 см.
Конструкция опалубки под ленточный фундамент.
Столбчатые основания делятся на сборные и монолитные. Какой тип выбрать, зависит от конкретных условий.
Монолитные столбчатые фундаменты рекомендуются на глубине более 1 м от поверхности грунта при отсутствии грунтовых вод.
Для его устройства в земле вручную выкапываются ямы или бурятся с помощью специальной техники. Столбы должны иметь армирующую обвязку. Она нужна для предотвращения разрушения столба при сезонных подвижках грунта. Также обязательна опалубка, которая может иметь круглую или квадратную форму. Необходимо предусмотреть зазор между стенками ямы и опалубкой не меньше 10 см, что позволит избежать деформирующего воздействия подвижек грунта на столб. После изъятия опалубки туда засыпается песок или мелкий гравий.
Сборные столбчатые основания предназначены для сырых и заболоченных участков. Они состоят из железобетонных столбов и опорных плит. В качестве арматуры применяются проволока и металлические стержни.
Такой тип основания обычно не используется при строительстве домов с подвалом и цокольным этажом. Он не используется на неровной рельефной поверхности по причине возможного опрокидывания давлением грунта сбоку.
Однако данный тип фундамента является самым дешевым. Он является наиболее эффективным на пучинистых грунтах при глубоком промерзании. На подвижных грунтах такие основания неустойчивы к опрокидыванию.
Виды ленточных фундаментов.
При возведении столбчатых фундаментов возникают проблемы с устройством цоколя, так как между столбами необходимо устраивать бетонную перемычку.
Достоинствами столбчатых оснований являются:
- меньшая трудоемкость в возведении по сравнению с другими фундаментами;
- экономичность.
Недостатки столбчатых оснований:
- необходимость устройства цоколя;
- низкая устойчивость в подвижных грунтах;
- необходимость ограничения их применения при возведении зданий с тяжелыми стенами на песчано-глинистых грунтах.
Виды опорно-столбчатых оснований
Уникальный фундамент из «стержней»
Чтобы понять, что такое столбчатый фундамент, стоит детально рассмотреть его плюсы и минусы, задачи и устройство.
Столбчатый фундамент значительно отличается от ленточного, поскольку сооружается не по всему периметру здания
Преимущества и недостатки столбчатого основания
Бесспорными преимуществами фундамента из опорных столбов считают:
- сжатые сроки строительства;
- возможность самостоятельного монтажа;
низкую стоимость необходимых материалов (по сравнению с ленточным основанием);
- необязательность проведения дополнительных работ по утеплению и защите от влаги;
- вероятность применения в качестве основания для постройки на мёрзлой земле;
- длительную службу (до 100 лет);
- беспроблемный и быстрый ремонт.
К недостаткам столбчатого фундамента приписывают:
- неспособность выдержать вес многоэтажного большого дома;
- относительную хрупкость конструкции, которая может потерять устойчивость в рыхлой почве;
отсутствие возможности обустройства подвального помещения или погреба, ведь столбы становятся преградой для создания достаточно широкой пристройки под домом.
Все минусы основания из столбов можно не рассматривать как нечто важное, если сооружать эту конструкцию с учётом её назначения
Задачи конструкции из опорных столбов
Строить столбчатый фундамент целесообразно для таких объектов, как:
- дом без подвального помещения со стенами из лёгких материалов;
- кирпичная постройка, которая по экономическим причинам не может быть поставлена на ленточном фундаменте и поэтому сооружается на столбах, углублённых в землю на 2 метра;
- здание, возводимое в местности с почвой, склонной к пучению из-за низких температур и вследствие этого отрицательно воздействующей на любой фундамент, кроме столбчатого.
На столбы разумно ставить только небольшие домики из лёгких материалов, ведь вес иных строений опоры не выдержат
От сооружения конструкции из опорных столбов лучше вообще отказаться в следующих случаях:
- грунт на площадке под строительство слабый или подвижный, что может стать причиной опрокидывания недостаточно устойчивого фундамента;
- земля на участке содержит большое количество торфа, осадочных пород или глины, насыщенной водой;
- дом планируется строить из тяжёлого сырья, например, кирпичей толщиной более 5 см или железобетонных типовых плит;
- финансы и время на обустройство цоколя значительно урезаны (при создании столбчатом фундаменте цоколь сам собой не образуется, как это бывает во время строительства ленточного основания);
- почва на участке под строительство дома отличается резким перепадом высот (от 2 метров).
Столбчатый фундамент может быть устроен только на твёрдой и ровной почве, поскольку он не отличается идеальной устойчивостью
Вид фундамента из отдельных опор
Столбчатая опорная конструкция под дом — это система столбов, расставленных в углах, зонах скрещивания стен и нахождения несущих простенков или балок, на которые приходится вес всего здания. Чтобы столбы функционировали как единая конструкция и были максимально устойчивы, их объединяют посредством ростверка — обвязочных балок.
Фундамент может быть сделан из бетонных блоков, а ростверк — из древесины
Обычно столбы располагают, оставляя между ними от 2 до 2,5 метра пустующего пространства. Но в некоторых случаях строители выходят за рамки традиционного варианта расстановки опор.
Когда столбы монтируют в земле через каждые 2–2,5 метра, ростверк создают как стандартную армированную перемычку. При этом не объединяют в единый ансамбль пристраиваемые к дому веранду, крылечко и террасу.
Обычно столбы расставляют на расстоянии 2–2,5 м друг от друга
Расстояние между столбами делают большим (от 2, 5 до 3 метров), ссылаясь на значительную мощность обвязочных балок. Наиболее надёжный ростверк создают в виде единой или сборной балки. А простая конструкция, соединяющая опоры, может быть сделана из металлических деталей, например, швеллеров или профилей.
Расчеты для монтажа столбчатых опор
Перед установкой конструкции необходимо выполнить обязательные расчеты и подготовить строительную площадку.
Даже для неприхотливого столбчатого фундамента, участок желательно выровнятьИсточник perevozka-24.by
Перед началом расчетов, необходимо взять пробу грунта на глубине 0.5 метра ниже уровня монтажа столбов. Проведенный анализ позволит понять, подойдет ли почва под монтаж столбчатого фундамента.
К необходимым расчетам относятся:
- Определение веса будущей постройки. Это позволить определить общее давление на грунт: суммарную массу стен, перекрытий, крыши, ветровой нагрузки, планируемой мебели.
- Расчет количества опор. Периметр строения делится на два метра (шаг монтажа опор). Кроме того, необходимо добавить столбы, которые будут установлены под внутренние опорные стены и перекрестия.
- Площадь опорных столбов. Табличное значение. Например, площадь опоры диаметром 40 см составляет 1250 см.кв.
От площади опорных столбов напрямую зависит их количество. Чем меньше площадь опоры, тем больше их количество необходимо установить.
Для каждого материала установлен минимальный размер сечения опоры. Для монолитного железобетона эта величина составляет 0.3 метра, кирпича – 0.38 метра, бетона – 0.4 метра, бута и бутобетона – 0.6 метра.
Расчет основания столбов должен выполняться с таким расчетом, чтобы размер опоры превышал толщину стены на 10 сантиметров – по 5 сантиметров с каждой стороны.
Толщина столбов и стены постройкиИсточник mauro-gianvanni.ru
Как сделать столбчатый фундамент из железобетона
Рассмотрим два распространенных вида устройства несущей конструкции.
Бюджетный мелкозаглубленный фундамент
Напомним: легкие опоры с малым заглублением подходят для нетяжёлых конструкций на прочных грунтах. Столбики можно выставить под каркасный дом или хозяйственную постройку. Столбчатый фундамент для бани станет отличным эффективным и дешевым вариантом устройства несущего основания.
- Подготовка скважин. Строительным буром на 25 выкапываем отверстия в грунте на глубину до 0,7 метров. Можно воспользоваться обычной лопатой. На дно выстилаем слой рубероида, закрывая и боковые стенки ямы. Это поможет избежать протечки цементного молока в грунт и в дальнейшем защитит конструкцию от воды и коррозии.
- На дно засыпаем небольшой слой песчано-гравийной подушки около 10 см, выкладываем армирующую сетку, вставляем в нее несколько прутков арматуры диаметра 10…12 мм и длиной больше проектируемой высоты столба на 10 см, заливаем бетонным раствором подушку толщиной 10-20 см.
- После застывания раствора вставляем в яму асбесто-цементрую трубу диаметром 150-200 мм, надевая ее на арматуру. Засыпаем внешнее пространство грунтом, а внутрь трубы заливаем бетонный раствор марки не ниже М300 на высоту столба. Некоторые специалисты допускают использование бетонной смеси М200, но надо помнить, что марка указывает на допустимую нагрузку, возможную для будущего изделия. Если домик или строение небольшое – пожалуйста. В случае с баней из бруса не стоит экономить, в добавок к существующим нагрузкам добавляется агрессивная среда воды.
По представленному описанию иногда создают столбы в грунте, затем изымают их после застывания бетона и в готовом виде монтируют в скважины.
Смотрите видео изготовления столбчатого фундамента своими руками:
После застывания бетона (от 5 до 15 суток камень наберет до 70% прочности) можно приступать к монтажу ростверка. Для облегченной конструкции подойдет деревянная или металлическая балка. Прежде, чем ее укладывать, на поверхность столба надевают 1-2 слоя рубероида для нормального соединения разнородных материалов. Далее в балке просверливают отверстия для продевания арматуры, накладывают элементы друг на друга и фиксируют гайкой. Так же к поверхности столба на этапе заливки можно прикрепить шпильку и аналогичным способом после застывания бетона надеть на нее ростверк.
Заглубленный фундамент
Классическое исполнение монолитного столбчатого фундамента встречается при строительстве коттеджей из бруса, бревна, сэндвич-панелей, иногда из легких бетонов.
Последовательность действий остается аналогичной:
- Подготовим основание – снимем верхний грунт, уберем растительность.
- По размеченному плану выкапываем скважины под столбики. Глубина их введения в землю определяется как глубина сезонного промерзания почвы плюс 20-30 см для устройства подушки. Ширина углублений зависит от типа выбранной опалубки. В этом качестве можно использовать рубероид, скрученный в 2 слоя трубкой диаметром 20 см, готовую трубу того же диаметра, доски или щиты для съемной опалубки. В случае с трубами и рубероидом не придется снимать форму – материал останется с опорой, для деревянной формы понадобится пространство в яме для ее монтажа.
- Выставляем опалубку в скважину, размещаем в ней арматуру 10-12 мм в диаметре. Оптимально взять 3-4 прутка.
- Заливаем бетонный раствор, уплотняя его каждые 30-40 см глубины.
- Ждем застывания камня около 5 дней в зависимости от условий.
Ростверк у классического столбчатого основания обычно монолитный железобетонный, если речь идет о строительстве тяжелых домиков. Можно воспользоваться сборными готовыми блоками, тогда просто выкладываем их на предварительно обмазанные битумом столбы и перевязываем выпущенной арматурой. С монолитным сложнее:
- Первым делом выстраиваем опалубку. Для этого берем обрезные доски 150(180) х 22 мм, сколачиваем из них форму. Между столбами выставляем деревянные подпорки для удержания большого веса монолита. Ширина ростверка должна быть не менее ширины свай.
- В подготовленную форму выкладываем арматурный каркас. Для небольшого дома можно взять арматуру 10 мм. Используем 4 прута, располагая их квадратом в сечении, но не менее 2 см от края изделия. Поперечно можно выставить дополнительные усилительные скобки, связанные с продольным армированием проволокой.
- Заливаем бетонный раствор. После его застывания снимаем опалубку.
Монолитный бетонный фундамент можно собрать за 7-10 дней. Такого же алгоритма придерживаются при устройстве бутобетонных опор.
Выбор типа фундамента
Схемы фундаментов по заглублению.
Здесь мы постараемся ответить на вопрос: какой тип фундамента выбрать?
Для правильного выбора типа основания нужно понимать, что грунт и фундамент представляют собой единую систему. Необходимо иметь представление о механизме взаимодействия пяти элементов: фундамента, дома, грунта, грунтовых вод и температуры воздуха.
Главными вопросами планирования строительства дома являются:
- какой будет нагрузка от дома, которая передается через фундамент, и выдержит ли ее грунт;
- какое воздействие окажут грунтовые воды на грунт в теплое и холодное время года.
В первую очередь важны свойства подлежащего грунта. Долговечность фундамента и дома, построенного на нем, зависит от достаточности несущих способностей грунта, его способности задерживать воду и наличия устойчивости к деформациям при изменении температуры и влагонасыщения.
Схема плавающего фундамента.
Рассмотрим основные причины движения грунта, влияющие на его несущую способность.
Осадка грунта может возникнуть при воздействии собственного веса и внешней нагрузки. В отличие от просадки при осадке не возникает изменений структуры грунта. Из грунта выдавливается воздух и вода. Осадка грунта может быть немедленной или долговременной.
Например, глина осаживается в течение нескольких лет ввиду мелкой чешуйчатой структуры, удерживающей воду. Для пористых органических грунтов характерна длительная осадка. Под нагрузкой гравелистых, крупнопесчаных и скальных грунтов осадка заканчивается к окончанию строительства. Просадка грунта с изменением структуры может произойти как под нагрузкой от фундамента дома и собственного веса, так и при изменении насыщения грунта водой. К примеру, кристаллическая структура меловых почв может ослабнуть в случае насыщения водой или изменения химического состава грунтовых вод. В итоге меловой грунт даст просадку.
Движение грунта в виде подъемов и осадков обычно происходит при изменении объема грунтов:
- при изменении их влажности в результате набухания и усадки;
- при замерзании воды и оттаивании льда в грунте в результате морозного пучения и оттаивания грунта.
Горизонтальные перемещения происходят при эрозии склонов, просадках, больших вертикальных перемещениях грунтов. Деформация земной поверхности в виде оседания связана с образованием природных или техногенных подземных полостей, понижением уровня подземных вод. Это характерно для глинистых и органических грунтов.
Схема сооружения бутового фундамента.
Деформации грунтов в виде просадки, осадки, перемещения в горизонтальной плоскости происходят от приложения внешней нагрузки. Например, от движения тяжелой техники, нагрузки при строительных работах, нагрузки от самого дома.
Деформации второго типа в виде горизонтальных и вертикальных перемещений грунта (просадки под собственным весом, оседания, расширение при влагонасыщении, морозное пучение) не связаны с нагрузкой извне.
Для фундамента опасны неравномерные деформации грунтов. Их причинами могут быть неоднородность грунтов, наличие линз и крупных включений, неравномерность их уплотнения при строительных работах, неравномерность увлажнения грунтов, вклинения слоев грунтов под углом.
Для прогнозирования безопасности фундамента и строения и предупреждения деформаций, которые могут привести к разрушению дома, используется понятие несущей способности грунта – сопротивления основания.
Необходимо сравнить несущую способность грунтов с нагрузкой от здания, ветра, снега, эксплуатационных нагрузок с учетом запаса прочности.
Несущая способность грунтов значительно увеличивается при заглублении основания в землю на глубину более 2 м ввиду возникновения дополнительного сопротивления нагрузке от здания перпендикулярными силами от бокового давления грунта. Эти силы не учитываются при глубине менее 2 м. При глубоком заложении фундамента грунт приобретает свойства жидкости: на тело (фундамент), погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила.
