Опорные конструкции этой группы возводят под здания малой массы – небольшие одноэтажные жилые дома, бани, летние кухни, веранды, беседки. По сравнению с другими фундаментами они требуют меньших затрат и проще монтируются. Но столбчатые фундаменты классифицируются по материалу изготовления и глубине заложения, поэтому трудоёмкость их сооружения определяется не только габаритами здания, но и особенностями возведения опорного основания каждого подвида.
Чтобы лучше ориентироваться при выборе столбчатого фундамента под конкретное строение, рассмотрим, какими они бывают, где пригодны, и как возводятся различные виды таких опор.
Содержание
Суть конструкции и её виды
Конструктивно столбчатый фундамент представляет собой группу заглублённых опорных столбов, передающих нагрузку от строения на грунт. Опоры сооружаются под все углы здания, независимо от их величины, и каждое место примыкания стен друг к другу — как несущих, так и перегородок. Заглубление выполняется не более 1,5 м.
Расстояние между соседними столбами устраивают от 1,5 до 3 м – в зависимости от характеристик грунта, веса здания и дополнительных нагрузок. Шаг менее 1 м нецелесообразен, поскольку ведёт к неоправданному удорожанию конструкции. На участках более 3 мм устанавливаются дополнительные опоры.
Поперечное сечение столбов — прямоугольное или круглое, материал изготовления – монолитный железобетон, блоки из тяжёлого бетона (марка не ниже В15), полнотелый керамический кирпич качественного обжига, бут, бутобетон.
Самые надежными из столбчатых фундаментов являются монолитные железобетонные –они пригодны к использованию даже на пучинистых, обводнённых грунтах. Однако следует помнить, что эта надёжность относительна, и не делает их подходящими для более-менее тяжёлых домов.
Сборные столбчатые опоры уступают в прочности монолитным, поскольку сооружаются из элементов, скрепленных цементным раствором. Такие неоднородные по материалу конструкции используют на нормальных грунтах.
Что нужно знать о ростверке
Одним из недостатков столбчатых фундаментов является вероятность неравномерной усадки опор. Чтобы минимизировать этот фактор, столбы поверху связывают системой поперечных балок или ж/б-лентой – ростверком, которые перераспределяют давление на опоры.
В столбчатых фундаментах для деревянных, каркасно-щитовых домов вместо ростверка монтируют обвязочные балки из массивного деревянного бруса, иногда применяют и металл – двутавр, швеллер, профилированную трубу большого сечения.
Опорные столбы для связи с обвязочными балками оснащаются при строительстве специальными крепёжными элементами – закладными деталями, шпильками, или при армировании в них предусматривают выпуски арматуры. Способы крепежа подбираются с привязкой к типу сооружаемой обвязки.
Под достаточно тяжёлые строения – одноэтажные дома из кирпича или блоков столбчатые фундаменты возводят с железобетонным ростверком. Его балки могут монтироваться на столбы готовыми или же изготавливаться заливкой бетона в опалубку на проектном месте. Сборный ростверк сооружается проще, но монолитный обходится дешевле, к тому же он прочнее.
При строительстве столбчатого фундамента с монолитным ростверком опорные столбы армируют с выпуском рабочей арматуры не менее 70 см — эти прутья затем связывают с ростверковым каркасом.
Под большинство лёгких строений столбчатые основания возводятся без ростверка, то есть обвязочные балки монтируются прямо на опоры поверх слоя гидрозащиты. Однако такие конструкции обладают меньшей устойчивостью к опрокидывающим нагрузкам и сдвигам почвы по горизонтали.
Этапы сооружения
Работы начинают с подготовки строительной площадки.
Поскольку дёрн и слой плодородной почвы не являются несущими, их срезают и складируют поблизости для благоустройства участка по окончании строительства.
Затем производят вертикальную планировку места застройки – площадку выравнивают, срезая бугры, засыпая и утрамбовывая впадины. Контроль ровности осуществляют с помощью 3-метрового бруска с закреплённым на нём пузырьковым уровнем.
Контролируют горизонтальность при помощи двух- трёхметровой доски с установленным на нее ватерпасом – пузырьковым строительным уровнем.
Читайте также: Всё о сборных блочных фундаментах из блоков ФБС и ФЛ
Разметка столбчатого фундамента
На площадку наносят оси стен будущего строения – вбивают по углам колышки и обтягивают их шнуром.
Для обозначения разметки столбов изготавливают элементы так называемой обноски, удобнее всего конструкция в виде скамейки – два столбика с горизонтальной перекладиной сверху.
Снаружи межосевых углов в отдалении приблизительно 1 м располагают обноску – по 2 элемента на каждый, и натягивают на них по 2 параллельных друг другу шнура на расстоянии, равном размеру сечения опор.
При выполнении разметки важно, чтобы прямые углы не имели отклонений от 90 град. – это контролируют замерами диагоналей соответствующих прямоугольников. В точках пересечения шнуров опускают вниз отвесы, они обозначат контур сечения столбов.
Размечая опоры таким способом, не только добиваются их прямолинейного расположения и равности сечений, но и получают верхнюю отметку – сборного столба или опалубки под заливку.
Ямы под опоры фундамента
Чаще всего роются вручную, но можно использовать и экскаватор с ковшом подходящего размера. В не сыпучем грунте ямы глубиной до 1 м копают с отвесными стенками. Если при рытье происходит осыпание, откосы делают с уклоном.
Ямы роют на 25-30 см ниже проектной глубины фундамента, после чего их донья выравнивают и трамбуют. По размерам в плане дно каждого углубления под опоры прямоугольного сечения должно быть на 15-20 см больше проектных габаритов столба.
Ямы под столбы круглого сечения устраиваются проще – их выполняют с помощью механического бура диаметром, учитывающим место под опалубку.
Устройство гравийно-песчаных подушек
В ямы засыпают несколько слоёв щебня, выполняя расклинцовку – когда каждый последующий слой формируют из более мелкой фракции. Общая толщина щебневого покрытия должна составлять 15-20 см, каждую фракцию выравнивают и тщательно трамбуют. Поверх уплотнённого щебня сыплют крупнозернистый песок, ровняют и проливают его, после чего также обязательно уплотняют. По окончании этих операций верхняя отметка гравийно-песчаной подушки должна находиться на проектной глубине залегания фундамента.
Такая подготовка ям выполняется под столбы как прямоугольного, так и круглого сечения. Уплотнение подсыпки можно делать самодельной трамбовкой подходящей длины.
Сооружение пятки
Пятка – опорная плита из бетона или железобетона поверх песчано-гравийной подушки, снижающая давление столбов на грунт. Чем больше эта плита в плане, тем меньше нагрузка на единицу площади под ней, передаваемая опорой.
Под сборные опоры (блоки, кирпич, бут) чаще всего монтируют готовые пятки – бетонные блок-подушки трапециевидного сечения с расширением книзу.
Для монолитных ж/б-столбов такие блоки изготавливают заливкой бетона в опалубку по месту монтажа. По площади поперечного сечения пятка должна превосходить столбчатую опору не менее, чем вдвое, а толщина её – быть не меньше 1/3 своей большей стороны.
Для армирования пятки используют стальной прут переменного профиля ?10-14 мм.
Каркас изготавливают двухъярусным, со вставкой арматуры для столба – такая компоновка после заливки столбчатых опор даёт цельную ж/б-конструкцию.
Возведение столбчатых опор
Монолитные столбы создают заливкой бетона в опалубку. Но прежде необходимо изготовить каркасы для опор, установить их на бетонные пятки и связать с выпусками арматуры.
Для армирования столбов используют стальную арматуру класса АIII диаметром 10-14 мм — в зависимости от размеров сечения опор, массы строения и т.д.
В каркасах столбов прямоугольного сечения должно быть не менее четырёх прутьев рабочей арматуры, в круглых опорах – от трёх. Эти продольные элементы связывают между собой поперечными хомутами — распределительной арматурой постоянного профиля ? 6 мм класса АI.
Арматуру в каркасах крепят между собой вязальной проволокой. Использование сварки ослабляет металл в местах нагрева, провоцирует коррозию в этих точках.
Для столбов прямоугольного сечения опалубку сколачивают из досок, под круглые опоры можно использовать ПВХ-трубы подходящего диаметра. Иногда для экономии труб используют рубероид – наворачивают его в 2-3 слоя на обрезок или шаблон, послойно скрепляя скотчем. В результате получают достаточно прочную «опалубку», удерживающую бетон даже в надземной части.
Защитный слой бетона – расстояние от рабочей арматуры до внутренней стенки опалубки должно быть не менее 30 мм. Эта величина обеспечивает железобетону цельность, а прутьям – достаточную защиту от влаги.
Когда каркасы связаны, и опалубка установлена, производят бетонирование опор.
Бетон для заливки столбов должен быть марки не ниже М-200.
Если бетонную смесь готовят самостоятельно, то проверенные объёмные пропорции компонентов следующие:
- цемент М400 – 1;
- песок – 2;
- щебень фракции 5-20 – 4.
Важнейшим фактором при замесе является водоцементное соотношение (В/Ц) – весовые пропорции цемента и воды, которые наряду с маркой цемента определяют марку бетона на выходе.
| Таблица водоцементных соотношений для бетонов под заливку столбчатого фундамента </th | ||||
|---|---|---|---|---|
| марка бетона | ||||
| марка цемента | М 200 | М 250 | М 300 | М 400 |
| М 300 | 0,55 | 0,50 | 0,40 | — |
| М 400 | 0,63 | 0,56 | 0,50 | 0,40 |
| М 500 | 0,71 | 0,64 | 0,60 | 0,46 |
| М 600 | 0,75 | 0,68 | 0,63 | 0,5 |
Бетонная смесь укладывается в опалубочные столбы слоями в 30-40 см с послойным уплотнением вибратором.
Если опоры строят из кирпича, то он должен быть полнотелым, хорошо обожжённым, марки не ниже 100. Но и такого качества материал не подойдёт, когда уровень грунтовых вод на участке застройки высок.
Кирпичные столбы должны выкладываться на раствор из цемента марки не ниже М300, но чаще используют М400 или М500. Объёмные пропорции цемента и песка в кладочном растворе 1:3.
Читайте также: Трубный столбчатый фундамент под сарай или бытовку
Кладку кирпичных опор производят с перевязкой швов, тщательно контролируя вертикальность – даже незначительные отклонения чреваты разрушением столбов с непредсказуемыми последствиями для здания.
Для возведения бутовых опор имеющиеся камни сортируют по размеру и форме, выбирая так называемые «постелистые» – плоские с ровными гранями. Использование бута такой конфигурации обеспечивает передачу вертикальной нагрузки в столбе не через отдельные точки, а по всей плоскости в любом месте поперечного сечения. Как и кирпич, бутовую кладку ведут с перевязкой швов, располагая по углам крупные элементы и заполняя мелкими промежутки между ними. Раствор замешивается как для кирпичных столбов.
Учитывая не идеальную конфигурацию камней, для возведения бутовых столбов иногда сооружают опалубку, а для увеличения прочности армируют – горизонтально, вертикально или в обоих направлениях.
Бутовые опоры должны быть выложены максимально близко к проектному уровню, для этого кладку ведут с постоянным контролем горизонтальной отметки. Недостающую высоту наращивают раствором, срезать же излишки камня сложно.
Монтаж монолитного ж/б-ростверка
Если проектом предусмотрено заглубление, то между столбами роется траншея заданной глубины, после чего её дно ровняют и трамбуют. В траншею последовательно засыпают несколько слоёв щебня с промежуточным уплотнением. Общая толщина подсыпки после трамбовки должна быть не менее 15 см.
По щебневой подушке выполняют гидроизоляцию, после чего в траншею на подсыпку устанавливается опалубка – технология её монтажа идентична сборке из досок или щитов при возведении ленточного фундамента.
Монолитный ростверк армируют так же, как и «ленту», поскольку по конструкции он ею и является. Каркас состоит из верхнего и нижнего продольных поясов, выполненных из стального прута переменного профиля, по два или более рядов арматуры в каждом. Вертикальные стойки из того же материала, а поперечные хомуты – из гладкого прутка.
Разница с классической лентой лишь в наличии связей каркаса ростверка с выпусками арматуры столбов. Как показано на схеме, арматурные выпуски опор сгибают под прямым углом до горизонтального положения вдоль ростверка и привязывается к поясам ростверкового каркаса.
Заключение
Использование столбчатых фундаментов на твёрдых грунтах позволяет сэкономить при строительстве лёгких домов, поскольку опорные конструкции этого типа обходятся на 30-40% дешевле ленточных.
