Содержание
- Что это такое?
- Область применения
- Виды
- Монолитная конструкция
- Сборный вариант
- Плюсы и минусы опорно- столбчатого основания
- Общая схема устройства
- Размеры
- Основные узлы и элементы
- Глубина заложения
- Опоры
- Проектирование и расчет
- Длина
- Сечение
- Количество
- Фото
- Полезное видео
- Заключение
Одним из распространенных вариантов опор сооружений является столбчатый фундамент. Его отличает простота и пониженная стоимость, что особо важно при возведении небольших построек.
Фундамент имеет свои плюсы и минусы, а потому выбор должен производиться с учетом конкретных геологических и эксплуатационных факторов. Для обустройства надежной конструкции следует внимательно ознакомиться с основными правилами проектирования и строительства.
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.
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.
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.
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.
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.
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“.
Фото
Представляем вашему вниманию фото подборку столбчатых фундаментов для разных типов домов
Полезное видео
Возведение столбчатого фундамента – в видео:
Заключение
Столбчатый фундамент достаточно популярен в частном строительстве. Он помогает значительно снизить затраты на возведение хозпостроек и небольших жилых домов.
Такой фундамент способен противостоять пучинистости, но непригоден для нестабильных грунтов. Ограничено его использование и для больших домов.