Основа любого дома – фундамент. Без надежного основания ни одно здание не обеспечит своим жильцам безопасность, комфорт и уют. Один из распространенных видов опор для легких и сверхлегких зданий – столбчатый фундамент. Это сооружение из опорных столбов, связанных в единое целое ростверком. Ростверк служит связкой для строительных конструкций дома, равномерно распределяет нагрузку по всем столбикам, предохраняет отдельные опоры от опрокидывания, смещения и разрушения от сильной нагрузки.
Что это такое?
Столбчатый фундамент (СФ) – это система опорных столбов, заглубленных в грунт на нужную глубину и связанных между собой ростверком для равномерного распределения нагрузок.
Опоры устанавливаются на углах, в месте примыкания стен, в наиболее нагруженных местах, а также распределяются вдоль несущих стен с определенным шагом. Единая система позволяет обеспечивать несущую способность фундамента, устойчивость к опрокидыванию, деформации и смещению отдельных столбов.
Пошаговая инструкция строительства своими руками
Переходим к основному вопросу, как правильно надо сделать столбчатый фундамент своими руками. Выше уже была описана схема проведения работ, где первым этапом было проведение расчетов и составление проекта. Если на столбчатом фундаменте будет сооружаться дом, то этот этап строительства лучше передать специалистам. Ведь для того чтобы точно сделать все расчеты, необходимо учесть большое количество разных показателей и нюансов. К примеру:
- тип грунта на участке;
- уровень пролегания грунтовых вод;
- уровень промерзания почвы;
- тип строения, его этажность, из каких материалов оно сооружается;
- материалы, из которых предполагается возводить сам фундамент;
- дополнительные нагрузки.
Конечно, можно воспользоваться онлайн калькуляторами, но только не для основательных домов. Для бань, веранды, сарая его использовать можно. И то никто не дает гарантии стопроцентной правильности проведенных расчетов.
Область применения
Рассматриваемая конструкция доказала свою работоспособность в следующих случаях:
- фундамент для легких строений (деревянные, щитовые и каркасные дома);
- опора тяжелых сооружений и их отдельных элементов, когда ленточный фундамент становится экономически невыгодным из-за необходимости заглубления более 2-2,2 м;
- строительство на грунтах с высокой пучинистостью;
- возведение хозпостроек и подсобных сооружений с целью экономии средств.
Использовать столбчатый фундамент не рекомендуется в следующих случаях:
- на склонах с перепадом высот более 1,8-2 м;
- при повышенном риске смещения пластов;
- на сыпучих песчаниках, торфяниках и иных нестабильных грунтах.
Исходя из экономической целесообразности, не рекомендуется возводить СФ с заглублением более 3,5 м. В этих случаях лучше использовать фундамент свайного типа.
Подведение итогов
Как видите, подходить к строительству столбчатого фундамента своими руками надо с тщательным разбором всех этапов проводимых строительных процессов. Нельзя допускать просчетов в первую очередь.
Нельзя относится к разметке в большим припусками. Надо точно бурить скважины на необходимую глубину. Даже несколько сантиметров могут в крайних ситуациях сыграть свою несущую роль. Устройство фундамента – это комплексный подход к его возведению, где нет места ошибкам и просчетам.
Виды
Классификация СФ производится по конструкции, применяемым материалам и заглублению. По материалу выделяются такие разновидности:
- железобетонные (бетон с металлическими армирующими элементами);
- кирпичные или блоковые (шлакоблоки, пеноблоки);
- деревянные (бревна или брусья);
- каменные;
- металлические (как правила, труба);
- асбестоцементные;
- пластиковые (пластмассовые трубы с заливкой бетоном).
По форме столбы могут быть круглыми или прямоугольными (квадратными). Различаются СФ и по типу ростверка.
Он может изготавливаться путем укладки балки (железобетонной, металлической или деревянной) или возводиться в виде мелкозаглубленной (поверхностной) бетонной ленты по всему периметру дома.
Кроме того, классификация осуществляется по высоте подземной части столбов – мелкозаглубленный и заглубленный фундамент. По конструкции и технологии изготовления различаются 2 типа СФ – монолитный и сборный фундамент.
Монолитная конструкция
Монолитный вариант (МСФ) возводится путем заливки бетона в съемную или неразъемную опалубку. В последнем случае обычно применяется труба (металлическая, пластиковая, асбестовая), внутрь которой заливается раствор и устанавливается армирующий каркас.
Неразъемная опалубка создает внешнюю защиту (герметичность) и повышает механическую прочность.
К монолитному бетонному столбчатому основанию можно отнести и деревянные опоры в виде бревен большого диаметра.
Сборный вариант
Сборная конструкция (ССФ) может изготавливаться несколькими способами. В частном строительстве часто используется кирпичная, блоковая или каменная кладка. Обязательно монтируется армирующий каркас из арматурных стержней.
Ускоряет строительство изготовление ССФ из железобетонных блоков. Они устанавливаются друг на друга и скрепляются цементно-песчаным раствором.
Пластиковые трубы
Один из самых экономичных материалов, обладающий рядом преимуществ. Столбчатый фундамент из пластиковых труб — наиболее простой и недорогой вариант.
- Доступность. Прекрасно подойдут стандартные канализационные трубы, не отличающиеся дороговизной.
- Отсутствие транспортных трудностей. Легкость материала и наличие в любом хозяйственном магазине облегчают доставку на объект личным транспортом.
- Простота операций по обработке. Разрезаются обычным инструментом, при монтаже не требуют дополнительных физических усилий.
- Не поддаются коррозии, гниению, температурным перепадам.
Рассмотрим плюсы и минусы кровельного покрытия ондулин.
Знакомимся с материалом эковата.
Плюсы и минусы опорно- столбчатого основания
Популярность такого фундамента обеспечивают следующие его положительные качества:
- Снижение себестоимости фундамента. По материалоемкости и трудовым затратам СФ в средним в 1,6-1,8 раз экономичней ленточного основания.
- Снижение общих затрат на строительство дома. Другие варианты фундаментов составляют от 20 до 30% стоимости всего сооружения. Вклад СФ в общие затраты не превышает 14-16%.
- Уменьшение трудоемкости. Строительство СФ осуществляется значительно быстрее. Существенно снижается объем земляных работ.
- Простота технологии. Столбы можно легко возвести своими руками.
- Отсутствие необходимости в теплоизоляции. При СФ она практически бесполезна.
- Промерзание грунта влияет значительно меньше, чем в случае бетонной ленты.
- Уменьшение нагрузки на грунт, что снижает риск проседания и дает возможность повышения удельной нагрузки на 18-20%.
- Ремонтоспособность. Отдельные столбы при необходимости можно отремонтировать или заменить в процессе эксплуатации.
- Возможность заглубления более 2 м.
Для объективной оценки необходимо указать и основные недостатки СФ:
- Несущая способность СФ ниже по сравнению с ленточным и плитным фундаментом, что ограничивает его применение для тяжелых строений.
- Невозможность строительства на подвижных грунтах и на склонах.
- Большие проблемы с обустройством подвалов и погребов.
При выборе СФ особо отмечается, что срок его эксплуатации достигает 100 лет при соблюдении всех технологических нюансов.
Асбестовые трубы
Разновидность свайного строительства. К достоинствам столбчатого фундамента из асбестовых труб относятся:
- Отпадает необходимость рытья больших котлованов.
- Простота монтажного процесса.
- Доступность материалов и оборудования.
- Высокая скорость постройки.
- Не зависят от температурных колебаний, грунтовых вод и процессов разложения, что делает столбчатый фундамент из труб долговечным.
Общая схема устройства
Как же работает СФ? В основе плана столбчатого фундамента находятся несущие опоры в виде столбов монолитной или сборной конструкции. Они обеспечивают несущую способность фундамента. Этот важнейший параметр зависит от количества и размеров столбов, а также их заглубления.
Для одинаковой нагрузки опор в процессе эксплуатации, в верхней части формируется сплошной пояс (ростверк). Он воспринимает эксплуатационные нагрузки и равномерно распределяет их на все столбы. В результате СФ работает, как единая система, не допускающая проседания отдельных элементов.
Размеры
Фундамент столбчатого типа предназначается для строительства небольших домов. При возведении строений площадью до 30 м2 на нормальном грунте можно использовать опорно-столбчатый фундамент облегченного типа.
Минимальные размеры столбов определяются, исходя из применяемых материалов, эксплуатационных нагрузок и размеров дома. Они нормируются от 30 до 60 см для разных типов СФ.
Ширина столбов зависит от толщины стен дома. Опоры должны выступать не менее, чем на 5-6 см от стены в обе стороны. Стена должна приходится четко на средину фундамента.
Основные узлы и элементы
Рассматриваемый фундамент содержит следующие основные элементы и узлы:
- Подушка из уплотненного гравия (щебня) и песка. Она играет роль демпфера между опорами и грунтом, а также выполняет фильтрующую функцию.
- Горизонтальная гидроизоляция защищает столбы от проникновения влаги снизу. Накладывается поверх подушки, и обычно выполняется из рубероида.
- Основание (пятка) столба. Это расширенная нижняя часть, увеличивающая площадь опоры. Она не позволяет ей проседать под действием нагрузки и повышает устойчивость.
- Основные элементы – опорные столбы с армирующим каркасом.
- Соединительный узел. Для скрепления столбов с ростверком концы арматуры выводятся на 60-80 см выше верхнего среза. При необходимости закрепляются специальные шпильки и анкерные болты.
- Ростверк. Основные его разновидности: монолитная балка, железобетонная лента и рандбалка. Последний вариант изготавливается в виде кирпичной кладки с армировкой на основании из доски. Тело ростверка в виде непрерывного пояса охватывает весь периметр дома. С помощью соединительного узла оно должно быть надежно соединено с армирующим каркасом столбов.
- Вертикальная гидроизоляция. Ее задача – надежная защита от проникновения влаги сбоку. Применяется битумная обмазка, слои рубероида, полиэтилена и современных плиточных или рулонных материалов.
Все элементы должны быть увязаны в единую систему и работать, как единое целое.
Глубина заложения
По высоте подземной части (заглублению) СФ подразделяется на 2 типа. За мелкозаглубленный СФ принимается фундамент с заглублением менее уровня промерзания грунта. Глубина заложения составляет 0,4-0,7 Н, где Н – глубина зимнего промерзания, характерная для данного региона.
Так для Центрального региона РФ, где Н достигает 1,4 м – глубина МСФ может составлять от 60 до 100 см.
Одной из разновидностей МСФ является незаглубленный СФ. Независимо от уровня промерзания, его заглубление принимается 40-55 см, что иногда составляет всего 1/3Н.
Правила глубины заложения заглубленного СФ устанавливают, что его основание должно находиться ниже уровня промерзания на 20-25 см, но на 40-50 см выше расположения грунтовых вод. Этот вариант используется для грунтов с высокой пучинистостью. Для Центральных регионов заглубление достигает 1,6-1,8 м.
Опоры
Опорные столбы должны обеспечивать несущую способность и обладать максимальной прочностью. Пятка, как правило, имеет площадь, превышающую сечение столба в 1,8-2 раза. Высота расширенной нижней части достигает 1/3 от заглубления. Например, столб 45х45 см имеет пятку 90х90 см высотой порядка 15 см.
Второй важный элемент – армирующий каркас. Он состоит из вертикальных стержней стальной арматуры диаметром 12-16 мм, которые имеют горизонтальную увязку (шаг 20-25 см). Количество стержней зависит от размеров столба и может составлять от 4 до 10 штук.При изготовлении МСФ применяется бетон марки не ниже М400.
Блоки
Самым распространенным кладочным материалом для несущих элементов столбчатого сборного фундамента являются строительные блоки. Можно воспользоваться практически любой их разновидностью, но оптимальным вариантом будут блоки из тяжелого бетона с керамзитной составляющей. Они имеют следующие характеристики:
- Стандартный размер 20 × 20 × 40 см. Это позволяет обходиться меньшим количеством. На один столб необходимо до 10 блоков.
- Высокая прочность.
- Не боятся грунтовых вод и перепадов температур.
- Выдерживают постройки большей массы.
- Долговечны.
Проектирование и расчет
Надежность СФ зависит от правильного выбора размеров и количества опор. Существует методика проведения точных расчетов, которой пользуются специальные организации. При проектировании СФ в частном строительстве обычно используются упрощенные методики.
Длина
Длина, т.е. высота опорных столбов, зависит от глубины заложения и наличия наземной части, т.е. конструкции ростверка. Для больших хозпостроек, бань, сараев для содержания домашних животных обычно применяют незаглубленные опоры длиной 40-50 см. Небольшие жилые дома, дачи имеют СФ с заглублением 60-100 см. Для тяжелых зданий используется заглубление до 3 м.
Ростверк, как правило, делается с небольшим заглублением (до 20 см) или поверхностного типа. В этом случае длина опоры не превышает глубины заложения СФ.
Если дом возводится в болотистой местности или с плохой паводковой ситуацией, то ростверк поднимается над поверхностью земли. Наземная часть опоры может достигать 30-40 см. Соответственно, общая длина складывается из заглубления и наземного участка.
Сечение
Расчет общей площади опор СФ проводится по простой формуле S=1,3P/Ro, где P – суммарная эксплуатационная нагрузка, учитывающая общий вес строения; Ro – сопротивление грунта (значение брать из таблицы №1).
Для примера, для дома с полной нагрузкой зимой 25000 кг, расположенного на суглинке (Ro=3,5 кг/см2), суммарная площадь опор должна составлять не менее 1,3х25000/3,5=930 см2. Зная количество столбов, можно определить необходимое сечение каждого из них.
Таблица №1
Минимальные размеры столбов нормируются с учетом особенности применяемых материалов. Действующие нормативы устанавливают такие значения:
- монолитный железобетон – 30 см;
- кирпичная кладка – 38-40 см;
- бут и бетонные блоки – 40 см;
- камень – 60 см.
При проектировании СФ для небольших строений ориентиром становятся именно минимально допустимые размеры столбов.
Количество
При определении количества необходимых опорных столбов следует учитывать такие условия:
- Столбы обязательно располагаются в углах, в местах прилегания перегородок, в месте формирования дверного проема, а также в местах, где предполагаются значительные нагрузки (например, установка тяжелого оборудования);
- Если расстояние между обязательными столбами превышает 2,5-3 метра, то устанавливаются дополнительные, промежуточные опоры в средней части;
- Средний шаг расстояния между столбами – 1,5-2 метра;
- С увеличением веса сооружения шаг установки опор уменьшается, но делать его менее 1 метра считается не оправданным экономически.
После определения потребного количества столбов, можно рассчитать минимальное их сечение. Для этого ранее определенное по формуле общее сечение надо разделить на количество опор.
О технологии возведения такого фундамента подробно можно узнать в другой нашей статье: “Просто и быстро: строим столбчатый фундамент своими руками“.
Видео
Видео о том, как самостоятельно сделать столбчатый фундамент.
Разметка и земляные работы
Итак, если проект здания на руках, то в нем обязательно проектировщиками сделана привязка фундамента к местности. Это облегчает нахождение его места расположения на плоскости. Обычно привязка проводится к границам участка, с указанием расстояния от фундаментной конструкции до этих самых границ. Поэтому перед тем как разметить столбы, надо отложить от границ эти самые размеры и определить периметр постройки.
Для этого по границам здания натягиваются два ряда бечевок, которые сразу же определяют ширину фундаментных столбов. Остальное все просто:
- на глубину 20 см снимается дерн;
- размечаются места установки столбов: по углам постройки и между ними с необходимым расстоянием, которое определено проектом;
- садовым или электрическим буром в земле делаются скважины, глубина и сечение которых также определено проектом.
Надо отдать должное, что чертеж столбчатого фундамента сильно помогает в разметке. Потому что на нем четко указаны все параметры будущей конструкции.
Устройство подушки
Подушка – это слой песка толщиною 20 — 30 см. Его засыпают в скважины и утрамбовывают подручными средствами. Это может быть брус, деревянная рейка, небольшого сечения бревно. Нередко используют трубу, к концу которой приваривают металлическую пластину.
Назначение подушки с песком – отвести часть воды от опор, которая попадает в грунт. Далее на песок заливается бетонный раствор, который впоследствии станет опорой для столбчатых конструкций. Толщина бетонного слоя 10 — 30 см.
Опалубка
С опалубкой надо разобраться тщательно. Ведь многое будет зависеть от того, какой грунт располагается на строительном участке.
- Если почва глинистая, то есть, прочная, то как таковой опалубки делать нет необходимости. Глина сама, как монолит – не обваливается и не разрушается.
- Если грунт слабый песчаный, то в скважину придется установить опалубку. При этом надо учитывать, какое сечение по форме проектировщики определили: прямоугольное или круглое. Если второе, то в качестве опалубки используются трубы: пластиковые, асбестоцементные или металлические. Если первый вариант, тогда скважину придется расширять, делать прямоугольного сечения, устанавливать в них опалубку из досок или других плоских материалов. Это большой объем земляных работ, так что такую форму для заглубленных конструкций используют крайне редко.
Что касается первой позиции, то обычно внутрь шахты закладывается свернутый в трубочку рубероид. Он формирует стенки фундамента и будет в дальнейшем выполнять функции гидроизоляции. Опалубка из рубероида – обязательный атрибут.
В независимости от того, будет ли установлена опалубка в скважину или не будет, надо обязательно сформировать столб в цокольной части. А значит, здесь опалубка собирается обязательно.
Армирование
Армирование столбов проводится в обязательном порядке, ведь именно уложенная в бетон арматура дает возможность сдерживать нагрузки от сил морозного пучения.
В проекте количество арматурных стержней, их форма соединения в каркас и диаметр указываются обязательно. Поэтому арматура просто нарезается на куски нужной длиной и связывается в каркас.
Его сечение по форме может быть треугольным, квадратным или круглым. Основная задача – правильно сложить арматурные прутки относительно друг друга на необходимом расстоянии. Потом четко их связать между собой проволокой.
После чего каркас опускается в подготовленную скважину точно посередине. После чего можно приступать к заливке бетона.
Длина прутков арматуры подрезается с учетом, что их концы будут крепиться к армокаркасу ростверка. Поэтому стержни подрезаются на 10 — 30 см длиннее. Чтобы они на этот размер торчали над цокольной частью столбов.
Заливка бетона
К заливке столбчатого фундамента надо подходить с позиции стандартной технологии. Изготавливается бетонный раствор по классической технологии:
- одна часть цемента марки М 400;
- две части мытого песка, без большого количества глиняных примесей;
- три части щебня с гранулами 5 — 40 мм.
Самое интересное, что для столбчатого фундамента нет надобности готовить большой замес. И нет необходимости проводить заливку сразу всех столбов за один день, как это обычно делается при сооружении ленточной или плитной конструкции. Достаточно рассчитать объем для одного столба, сделать замес и залить его.
К примеру, в качестве опалубки используется труба диаметром 150 мм, и установлена она на глубину 1,2 м. Получается, что объем пустой трубы равен:
V = SxH, где S – это площадь трубы, а H – это ее длина или глубина установки. Площадь можно найти по формуле: S = πD²/4=(3,14×0,15²)/4 = 0,018 м³. Если перевести в литры, то это будет 18 л. По сути, это два ведра раствора.
Заполняются трубы бетоном, простукивая по опалубке, проштыковывают, чтобы удалить воздух. В таком состоянии столбы должны простоять 28 дней. За это время бетон наберет свою марочную прочность.
Устройство ростверка
Будем считать, что будет ростверк монолитным по проекту. Значит, под него придется сооружать опалубку из любых плоских материалов.
Она делается на весу, поэтому под нижние щиты устанавливаются подпорки из кирпича, блоков, досок, бревен и прочих материалов. Собирается опалубка сечением в прямоугольник с полным и прочным скреплением щитов между собой.
В него укладывается армирующий каркас. Обычно это две вертикальные решетки, связанные катанкой 6 мм или арматурой 6 — 8 мм. Обязательно проводится скрепление арматурного каркаса ростверка с торчащими из столбов отрезками арматуры.
Этот узел столбчатого фундамента подвергается серьезным нагрузкам. Поэтому к креплению двух арматурных конструкций надо подходить внимательно. Производится заливка бетонного раствора с утрамбовкой и штыкованием. Через 7 дней опалубка демонтируется, через 28 дней фундамент можно нагружать.
Чем закрыть промежутки между столбами
Закрывать промежутки между столбами потребуется в том случае, когда ростверковая балка высоко приподнята над землей. Это нужно для защиты от проникновения в подпол бродячих и домашних животных, грызунов, птиц
Обычно эти пространства закрывают штампованными искусственным пластиковыми панелями, тем не менее устанавливаемыми так, чтобы не препятствовать проветриванию и обмену с атмосферным воздухом.
Для предотвращения попадания воды, вокруг дома по границам от отмостки устраивают дренажные канавки, заполненные щебнем.
Ремонт
Если опоры деформируются или разрушаются, их следует заменить.
Дом при помощи домкрата приподнимается, ставится на временные опоры, которые должны быть чуть выше основных, после этого старые опоры демонтируются. На месте демонтированных столбов ставят новые и здание опускают на них.
Если столбы просели, под них делают подкоп, поднимают на нужный уровень, после чего дополнительно связывают их верхушки жесткой обвязкой. Подробнее читайте тут.
Каких размеров должны быть столбы
Размер или горизонтальное сечение столбов должно удовлетворять условиям прочности, которая должна быть выше нагрузки вышележащих, опирающихся на них конструкций.
Варианты столбов для основания Если исходить из размеров (толщин) стен, то для наружных их принимают не менее двух кирпичей, то есть 50 см, а для внутренних 1.5 кирпича (38см). Таким образом, столбики, расположенные по осям внешнего периметра не должны иметь сечение меньше 50 х 50 сантиметров, а столбики для внутренних капитальных несущих стен 38 х 38 сантиметров.
Схема расположения столбов Этих минимальных размеров следует придерживаться для всех распространенных типов столбиков — из монолитного железобетона, кирпичных, а также блочно-каменных.
Если проектировщики предлагают столбики другой конфигурации — круглых, крестообразных (это может быть связано с дизайнерскими изысками) они должны представить соответствующий проект и экономический расчет.
Начало строительных работ
Начинать земляные работы стоит с разметки территории и определении границ предстоящего сооружения. Расположение столбов рассчитывается через каждые 2-3 метра с обязательным присутствием в углах дома и на пресечении стен конструкции. Расчет фундамента под дом выполняется путем специальных строительных формул, которые учитывают высоту и вес здания, материал, используемый под основание, твердость почвы и другие показатели.
Перед тем, как начать выкапывать ямы под опоры, необходимо снять верхний слой грунта, в котором сохранились семена и корешки растений. Так как конструкция предполагает попадание солнечного света на почву под строением, то следует исключить всякую возможность прорастания травы. Для этого почву обрабатывают гербицидными растворами, а потом покрывают слоем щебня или другого материала, который не пропускает солнечные лучи.
Технические параметры материалов
При изготовлении столбчатых фундаментов немаловажное значение имеют свойства строительных материалов и компонентов, а также правильность их использования.
Таблица прочности бетона Самые востребованные марки цемента для изготовления бетона это М400 и М500. Они в зависимости от рецептуры и ГОСТ 26633-2015 дают бетон прочностью от класса В15 (марка М200) до класса 22.5 (марка М300), наиболее подходящий для изготовления столбиков и ростверковых балок. Для армирования используют горячекатанную стержневую круглую сталь класса A-I, A-II, A-III (ГОСТ 5781-82).
Щебень (размолотые и отсеянные до нужной фракции отходы карьерного производства камня) должен быть с однородной структурой, цветом и плотностью. Это относится ко всем видам. Допускается использование гравия — морской или речной окатанной гальки.
Самый лучший кварцевый песок для бетона — это промытый морской или речной.
Важно: перед употреблением карьерного песка его нужно проверить на содержание минеральных растворимых включений, вредно воздействующих на бетон.
Металлические изделия — арматура, металлопрокат, не должны иметь следов коррозии, искривлений геометрических размеров и других видов дефектов. Перед употреблением они должны пройти агтикоррозионную обработку.
арматура для фундамента
Хвойная древесина для горизонтальных несущих балок в виде калиброванных бревен или брусов не должна быть поражена грибком, гнилью, плесенью быть зараженной древоядными насекомыми. Также она не должна иметь пороков, таких, как косослойность или повышенная сучковатость. Перед использованием должна быть подвергнута биологической обработке антисептиками, а также антипиренами, препятствующими быстрому возгоранию и поддерживанию горения при воздействии открытого пламени.
