Особенности возведения мелкозаглубленного фундамента на столбах

Распространенное решение проблемы пучинистости грунта — возведение фундамента ниже ГПГ или на этом уровне. Для нетяжелых зданий (загородные и дачные дома именно такие и есть) такой метод не является приемлемым из-за существенного прироста касательных сил вследствие развитой боковой поверхности заглубленных оснований. Поэтому даже такой дорогостоящий вариант, как заглубленный фундамент, не может обеспечивать 100% гарантии.

Поэтому все чаще прибегают к строительству мелкозаглубленных фундаментов, одной из разновидностей которого является столбчатый фундамент.

На нем и остановимся подробнее в этой статье.

Вам может быть интересно: Сайт о фундаменте.

Фундамент мелкого заложения

Выбирая фундаменты мелко заложенные, важно понимать, что их применение подразумевает объединение всех компонентов основания в 1 жесткую конструкцию, которая реагирует на точечные деформации грунта и выполняет функцию перераспределения нагрузок по всей площади фундамента. При возведении ленточного основания, такой конструкцией будет являться цельная железобетонная рама; в случае со столбчатым малозаглубленным основанием опоры обвязывают монолитным ростверком из ж/б (бурозабивной фундамент мелкого заложения) или стальными балками.

Фундамент мелкого заложения допускает небольшой подъем основания (иногда неравномерный), при этом отклонение в высоте не должно быть больше предельных расчетных показателей, примененных при его строительстве и зависящих от конструкции постройки. В целом расчет оснований для неглубокого заложения производится так же, как и расчет других видов фундаментов, и основывается на нагрузке и характеристике грунта. При этом высчитываются оптимальные параметры площади подошвы. Во внимание принимаются жесткие наземные конструкции дома, которые характеризуются прочностью на изгиб.

При таком подходе формируется единая плавающая система, которая при точечном влиянии со стороны промерзающего грунта не подвергается значительной деформации.

В зависимости от применяемых задач выбирают такие виды фундамента неглубокого заложения, как:

• ленточные — возводятся в вырытых траншеях на песчаной подушке (железобетонный монолит или бутовый фундамент);
• столбчатые — на забивных или буронабивных сваях.

Основные преимущества при использовании мелкозаглубленного фундамента

Фундаменты мелкого заложения позволяют:

• сокращать стоимость строительства;
• ускорять процесс возведения дома;
• уменьшать трудозатраты.

Особенности обустройства мелкозаглубленного основания:

1. Не допускается оставлять не загруженным мелкозаглубленный фундамент в зимнее время года. Если не удается избежать этого, вокруг основания должна быть оборудована теплоизоляция с применением шлаковаты, керамзита, опилок и т.д.
2. Нельзя производить закладку фундамента мелкозаглубленного на промерзшем грунте.
3. Гидроизоляция боковых граней основания мелкого заложения должна выполняться в 2 слоя по всей площади.
4. Подвалы, устраиваемые в домах с незаглубленным фундаментом , должны иметь небольшие размеры.

Основания мелкого заложения обустраиваются на непучинистой подсыпке, представляющую собой слой щебня и песка.

Фундамент мелкозаглубленный столбчатый

Тем сложнее сделать своими силами мелкозаглубленный фундамент на столбах, чем сложнее грунт на участке. Сильно пучинистый грунт является своеобразным свидетельством того, что необходимо жестко соединять опоры в общую конфигурацию. Это возможно при строительстве монолитного ростверка либо при помощи стальных балок.

Качество грунта легко определяется на глаз. Для этого бурение скважины на 2 м будет достаточным условием. Нужно оценить состав почв (шаг 0,5 м). В случае того, если грунт оставляет желать намного лучшего, целесообразно заменить его более рассыпчатым материалом (песком). Хоть работы и прибавится в этом случае, зато вы сможете обеспечить своему дому защиту от сильной усадки и разрушения во время сильных морозов.

Столбчатый фундамент предполагает использование основания столбов — это те элементы, которым принадлежит роль связать дом и площадку. Между ними должен оставляться зазор не менее 200 мм, который создаст условия для нивелирования изменений, происходящих в промерзающем грунте.

Мелкозаглубленный фундамент столбчатый из блоков: технология строительства

Такой тип фундамента можно обоснованно назвать одним из самых простых и быстровозводимых, поскольку даже двое рабочих способны справиться с его возведением за 2 рабочих дня для постройки небольшого (или средних размеров) загородного дома или бани. Этот способ предусматривает использование стеновых изделий ЖБИ. Скоростной способ строительства полностью соответствует по технологии кирпичной кладке

Для начала нужно определить количество столбов. Они должны устанавливаться под каждым из углов дома и в местах стенового пересечения. Далее подсчет производится с тем учетом, что шаг между столбами делается через каждые 2-3 м. Если их устанавливать реже, есть большая вероятность деформации. А если слишком редко, это приведет к увеличению затрат на материалы и труд.

После того как разметка основания выполнена и определен размер столбчатого фундамента, в земле копают углубления под опоры размером 150-300 мм (в зависимости от неровности участка). То есть они могут быть не равно глубокими, здесь ориентируются на то, чтобы верхний уровень установленных целых блоков совпадал между собой. На наклонном участке 1 опора может состоять из 1-2 блоков в высоту, а на противоположной стороне доме — из 5. На ровном участке в высоту обычно устанавливают около 2-3 блоков, а углубления под опору закладывают не более 200 мм.

В углублениях насыпают песчаные подушки высотой 10-15 см, поливают водой, утрамбовывают. Затем заливаются (или устанавливаются) опорные площадки для непосредственной постановки блоков. Площадки под опоры необходимы для увеличения опорной площади, что позволяет повысить несущую способность почвы, следовательно, возводить загородный дом большего веса.

Изготавливают опорные площадки по-разному. Грамотный подход в этом вопросе — заливка опорных площадок с армированием дорожной сеткой в 1 ряд, а еще лучше — арматурой (с d= 10-12 мм). Такие монолитные площадки делают с учетом размеров: 400 на 400, 600 на 600 мм и толщиной 50-70 мм. Это самый надежный вариант, хотя и немного более трудозатратный.

Некоторые строители избегают устройства опорной площадки, сразу устанавливая блоки на песчаную подушку. Такой подход не является правильным. Это связано с тем, что бетонные блоки столбчатого сборного фундамента, не имея под собой твердого основания, смогут начать «гулять», испытав на себе первую серьезную нагрузку. В этой ситуации нужно устанавливать блоки так, чтобы не менее чем из 2-х блоков состоял 1 ряд, последующий — тоже из 2-х, но уже уложенных с перехлестом. То есть в поперечном сечении столб данного типа фундамента должен быть не менее 400 на 400 мм. Таким способом экономится время на устройство опорной площади, но траты лишних средств для покупки дополнительных блоков не избежать.

После заливки нижней опоры возводятся бетонные блоки. Самый распространенный размер бетонных блоков 200 на 200 и на 400 мм. При этом блоки выбирают полнотелые, значительно реже используют блоки с небольшими пустотами изнутри.

Зачастую блоки устанавливают и закрепляют между собой с помощью кладочной смеси, что и правильно. Бывают случаи, когда строители не желают готовить кладочный раствор, и предполагают, что блоки и так отлично справятся с задачей выдержать массу дома. Такой подход, действительно, иногда используется, но только в том случае, когда планируется возведение совсем легких конструкций: щитового летнего дома, гаража, бани, бытовки. Цементный раствор должен быть достаточно жесткий, ни в коем случае нельзя разбавлять его во время работы водой. Каждое шовное соединение (8-12 мм) кладки нужно заделывать очень тщательно, затем поверхность столба рекомендуется оштукатурить.

Важно отметить, что сцепление блоков при помощи кладочной смеси является обязательным условием, когда планируется соорудить фундамент из блочных столбов с ростверком.

После того как выполнены все столбы основания, каждый столбик сверху накрывают гидроизолирующим материалом, на который уже можно укладывать брус (нижний венец) будущего здания. Затем переходят к строительству самого дома.

Глубина заложения для столбчатого основания неглубокого заложения из блоков принципиально не имеет определяющего значения, поскольку зимой он находится выше ГПГ и при наличии вспучивающихся грунтов опускается и поднимается совместно с домом равномерно, не перекашиваясь.

По этой причине не рекомендуется на участках с уклоном делать фундамент, имеющий разную высоту заложения.

Изготовление мелкозаглубленного столбчатого фундамента с применением ростверка

Для повышения устойчивости столбов, исключения их опрокидывания и смещения, а также для слаженной работы столбов фундамента, как единой конструкции, в столбчатом фундаменте сооружают ростверк.

Ростверком называется своеобразная подошва, которая передает большую часть нагрузки от наземной части постройки на грунт. Иными словами — это каркас (соединительные перемычки), способствующий равномерному распределению веса на столбы и совместной их защите от боковых нагрузок. Ростверк используют в основном в постройках из кирпича, так как при строительстве деревянных домов учитывается, что с этой задачей справится нижнее бревно. Ростверк находит свое применение и в монолитных и в сборных типах оснований.

Этот способ обязателен для глинистых, пучинистых почв на участке.

Ростверк бывает высокий и низкий. Низкий находится под землей, а высокий — значительно выше уровня (на 15-40 см) грунта. В обоих случаях заметно снижается нагрузка на столбчатое основание, что придает конструкции дополнительную надежность и прочность.

Для его создания используют следующие материалы:

• монолитный или сборный железобетон;
• бетон;
• двутавровая стальная балка;
• реже — древесина.

Технология столбчатого фундамента с ростверком:

Монолитный железобетонный ростверк предусматривает создание весьма мощного арматурного каркаса в пространстве. Снизу и сверху арматурные пояса устанавливаются идентичными друг другу. Тогда различные деформации восприниматься будут одинаково и компенсироваться тоже равномерно: как от верхней части дома, так и от нижней. Ростверк представляет прямоугольник в сечении, арматура в нем размещена на некотором расстоянии от поверхности бетона.

На выровненные предварительно столбы укладывают перемычки из железобетона. Их прочно соединяют на столбиках (точка стыка — посередине столба), связав их петли проволокой между собой. Сверху устанавливают съемную опалубку. Выложив арматуру, приступают к заливке бетона в заготовку. Когда ростверк наберет достаточную прочность, его гидроизолируют.

Устройство мелкозаглубленного фундамента столбчатого на сваях (буронабивных или заливных)

Еще одним скоростным видом строительства основы легкого дома является возведение столбчатого фундамента на сваях. Здесь роль столбов выполняют заливные или готовые заводские сваи, которые при помощи специальной установки вбиваются (ввинчиваются) в грунт на нужную глубину. Малое количество времени, которое тратится на обустройство свай, компенсирует их высокую стоимость. Установка этого типа основания является не дешевой процедурой, что при самостоятельном строительстве сводит на «нет» основную идею экономии.

Технология заложения

Первый вариант

По периметру будущего дома роют неглубокую траншею. В ней бурят скважины и производят заливку свай. Верхнюю часть свай покрывают гидроизолирующим материалом. На дно траншеи между концами свай засыпают песок. Он должен размещаться на одном уровне с концами свай. Затем сверху на песок укладывается рубероид. Затем монтируется опалубка, которая изнутри обивается пергамином или толем. Это делается с той целью, чтобы к щитам опалубки не прилипал бетон. Снаружи делаются подпорки. Наружные стенки опалубки связываются поперечными брусками. Это вызвано той необходимостью, которая предусматривает сохранение целостности конструкции опалубки, когда будет заливаться бетонный раствор. Далее во внутреннее пространство опалубки устанавливают арматурный каркас. Его привязывают к выпускам арматуры из концов свай. Когда это сделано, заливают бетон. При его заливке нужно делать протыкивания стальным прутком для выхода воздуха из бетона и обеспечения его плотности и прочности. После высыхания бетона опалубку снимают, убирают песок. При этом между ростверком и грунтом остается зазор в 20 см. Ростверк готов.

Второй вариант

На небольшом расстоянии от земли между концами свай устанавливается опалубка наподобие коробки с дном. Именно в нее монтируется каркас из арматуры, заливается бетон. Остальные работы производятся такие же, что и в первом варианте. Между грунтом и бетоном остается расстояние. Для того чтобы эту конструкцию утеплить, нужно изготовить забирку. Она будет служит для утепления подполья и будет препятствовать попаданию грязи и снега.

Следующий этап — гидроизоляция ростверка. При его возведении не следует забывать и про устройство вентиляционных отверстий — продухов. Их расположение, количество, размеры необходимо спланировать заранее, до заливки бетонной смесью.

Готовый ростверк, после того как дом полностью построен, имеет смысл отделать под камень, кирпич или другой материал в соответствии с общим стилевым оформлением фасада дома.

Устройство мелкозаглубленного столбчатого фундамента из труб

При этом способе для формирования столбов изготавливают несъемную опалубку — стальная или асбестовая труба необходимого диаметра (20, 40 см и т. д.). Если грунт имеет стандартную несущую способность (4 кг на 1 см²), то предполагается просто вырыть круглое углубление и вставить в него трубу соответствующего сечения. В подготовленное углубление заливают на треть высоты бетонную смесь. При этом труба будет медленно приподниматься, а раствор вытекать на заранее уложенный внахлест гидроизолирующий слой. Таким способом создается уширенное основание — гидравлическая подушка. После того, как бетон затвердеет, работы продолжают. В трубу до расстояния в 15 см до уровня нулевой границы постепенно заливают раствор (по 20 см и вибропрессуют). С внешней стороны «форму» фиксируют уплотненным грунтом в целях исключения ее перекоса. Последующие этапы работ по созданию столбчатого фундамента из труб выполняют по аналогии с предыдущими способами.

http://moidomkarkas.ru/youtu.be/SJMw7hgZy0s

Постараемся подробно расписать как происходит расчет опор для столбчатого фундамента

Вы сможете без труда самостоятельно учесть все нюансы и сделать для себя оптимальный выбор столбчатого основания, воспользовавшись ниже представленной информацией.

Оценка нагрузки от дома

Скорее всего, вы уже определились для себя из какого материала будете строить дом. Из этого следует, что уже на данном этапе вы сможете быстро оценить вес наземной части строения, сложив нагрузки от всех частей здания и прибавив к ним сезонные нагрузки, а также нагрузки от оборудования, которое планируется разместить внутри постройки.

Учитывая полученные данные, можно оценить размеры ж/б обвязки — ростверка, который будет служить рамой, распределяющей равномерно нагрузки на все столбы. В случае необходимости он будет передавать деформационную нагрузку от фундамента. Объем и масса обвязки рассчитывается исходя из того, что средний объемный вес ж/ б равен 2400 кг/м³.

http://moidomkarkas.ru/youtu.be/SFyQI8gRvUg

Производим расчет нагрузки на фундамент, суммируя все выше указанные нагрузки F.

Нужно еще определиться со свойствами грунта и общим количеством опор.

Оцениваем состав грунта

Для этого оценим его на глаз. Для этого на месте будущей постройки откапываем шурф, глубина которого будет на 30 см ниже ГПГ. Например, ГПГ для вашей местности составит 1,5 м. Шурф копаем в глубину на 1,8 м. Делаем отбор проб грунта и пробуем скатать их в шарик. Состав грунта оценивается таким образом:

• шарик скатать не получается, визуально видно песчаное дно шурфа, то, опираясь на крупность песка, расчетное сопротивление грунта, R примет значение: от 2 (для мелкого) до 4 (для крупного);
• шарик при надавливании рассыпается: скорее всего земля — супесь (R 3);
• шарик не рассыпается при надавливании, края лепешки не трескают: перед вами — глина (R 3-6);
• шарик не рассыпается, но края при надавливании образуют трещины, значит, грунт — суглинок (R 2-4).

Ориентировочные показатели расчетного сопротивления грунта приведены в таблице ниже.

Для расчета мелкозаглубленного фундамента показатель сопротивления грунта нужно рассчитать по формуле: R=0,005R0(100+h/3), где R0-величина из таблицы, h — планируемая глубина заложения (см).

Таким образом получили величину R. Далее определяем количество и параметры опор-столбов.

http://moidomkarkas.ru/youtu.be/EO9CleuUzDU

Расчет количества столбов

Количество столбов зависит от площади основания каждого. Например, вы планируете установить буронабивные сваи d — 300 мм. С уширенной нижней частью в 500 мм. Площадь подошвы каждого столба расчитывается так: S=pi×D2/4=3,14×50×50/4=1960 см².

Возьмем для примера нагрузку равную 100000 киллограммов, R = 4.

Тогда, решив уравнение с 1-ой неизвестной, которое имеет вид R=F/(Sхn), где n — количество столбов, получим n=13 штук.

Так как сами столбы тоже будут оказывать влияние на грунт, их тоже следует включить в нагрузку. Делаем поправочные вычисления.

Диаметр оставляем такой же 0,3 м, длина столба — 2 м.

Объем 1-го столба будет равен:

2х3,14х0,3х0,3/4=0,14 м³.

Средний вес ж/б (кг/м³) — 2400. Масса 1-ой опоры будет: 2400х0,14=336 кг = 340 кг. Следовательно, масса 13-ти опор составит 4500 кг. Умножаем этот показатель на коэффициент 1,3 по надежности, складываем c F и подставляем в формулу: 4=105850/(1960n). Получается, что n=14 — число опор, которые нужно установить.

Расчет густоты арматуры

Для расчета густоты арматуры для одного столба исходят из того, что:

• для обвязки столбов допустимо применять арматуру от 10 мм;
• на 1 столб круглого сечения нужно 3 прута, для столба квадратного сечения — 4 прута;
• прутья устанавливают вертикально во всю длину столба, плюс делают выпуски по 35 см;
• горизонтальная обвязка столбов выполняется с шагом не более 50 см.

В качестве примера для расчетов будем использовать основание из буронабивных свай в количестве 14 штук (d=200 мм, h=2000 мм), растояние между каждой сваей — 2000 мм, будем использовать ж/б обвязку высотой 400 мм.

Для каждой сваи возьмем 4 прутка с длиной 2350 мм: 2000 мм — на сваю и 350 мм — на запуск. На одну буронабивную сваю нужно взять: 4х2350мм=9400 мм или 9,4 м профиля периодического. На 14 свай потребуется 131,6 м. Для каркаса сваи возьмем гладкую арматуру, при помощи которой скрепим 4 прутка в 3-х местах. Длина одного прутка составит 628 мм =(3,14х200 мм). Длина 3-х прутков — 1884 мм или 1,9 м. Общее количество гладкой арматуры: 1,9х14=26,6 м.