Проектирование и особенности столбчатого фундамента

Проектирование и особенности столбчатого фундаментаПроектирование столбчатого фундамента своими руками

Разработка конструкции фундамента — это наиболее сложная и очень ответственная задача для индивидуального застройщика. Очень серьезно нужно учесть массу важнейших моментов, главными среди них это свойства грунта, на котором мы возводим строение, а также уровень нагрузок, которые будет оказывать на строение во время эксплуатации. В статье Ленточный фундамент рассказывали про: типы, грунты, проектирование, стоимость мы очень подробно рассказали о том, как рассчитать нагрузки, а также определить тип, соответственно, несущие характеристики грунта. Что касается столбчатого фундамента, то здесь проектировочных вопросов никак не меньше даже существенно больше.

Столбчатые опоры и их длина

Ранее было указанно, что столбчатый фундамент закладывают выше глубины промерзания. При качественном исполнении каждой единичной опоры, уже при глубине заглубления фундамента в 40 – 50 сантиметров постройка хорошо зацепится за естественное основание. Имеется возможность углубиться на несколько десятков сантиметров, только если ниже располагаются более устойчивые пласты и на них можно определенно опереться.

Интересно о высоте над землёй. Чтобы на достаточное расстояние удалить пол и стеновые конструкции от земли, оголовки столбов примерно на 30 – 50 сантиметров поднимают над поверхностью. Это положительно сказывается на влагозащите и теплоизоляции первого перекрытия, дает возможность создать цоколь в виде забирки, и тем самым защитить нижнюю часть деревянных стеновых перекрытий.

Круглое сечение столбов

Столбчатый фундамент сборный придётся устраивать в прямоугольном или квадратном шурфе, монолит можно изготовить круглого сечения, а следовательно, применить для разработки грунта буры, облегчающие работу, и позволяющие заменить использование съёмной опалубки.

Круглое сечение столбов

В большинстве случаев сечение опор делают неравномерным — внизу организовывают расширение, а к поверхности выходят с меньшим поперечным размером. Благодаря такой конструкции увеличивается суммарная площадь опоры всего фундамента и снижается нагрузка на грунт.

Вариантов сечения несколько:

1. Для деревянного столба это «стулья» (перпендикулярно расположенные к стойкам отрезки брёвен), пятно бетона на дне скважины, куда торцом на сырую погружается опора, иногда в каждую выборку просто укладывают крупный плоский камень.

2. Для кирпичного фундамента это расширенные 3 – 4 ряда в два кирпича, тогда как последующие ряды кладутся в полтора кирпича или в один кирпич.

3. Монолитные столбы могут стартовать с плоской плиты толщиной примерно в 10 – 15 сантиметров, которая на 20 – 25 сантиметров шире самой стойки, в известной технологии ТИСЭ опорная платформа получается сферической.

4. Для сборного фундамента ЖБ иногда применяют более крупные блоки, или, например, элементы ФЛ.

К оголовку столбы выводят шириной, как правило, не более 600 мм, тогда как минимум составляет 200 мм (для стоек с несъёмной стальной оболочкой). В среднем самым распространённым и технически оправданным считается сечение столба в 400 – 500 мм.


Расстояние между опорами и количество столбов

На практике стойки фундамента удаляются друг от друга на расстояние от 1,5 до 3 метров. Точные показатели можно получить, если мы знаем, сколько нужно использовать столбов. Для проведения необходимых вычислений мы должны понять, какой вес передаётся от каждой подошвы, и какую массу способен выдерживать грунт.

Сначала высчитываем опорную площадь столба:

— для квадратной стойки/плиты с сечением 40 на 40 сантиметров — это 1600 см2 (перемножаем стороны сечения);

— круглую подошву, например, диаметром 40 сантиметров, рассчитаем по формуле:
S = πr2 (3,14 * 202 = 1256 см2), или как вариант —
S = 3,14D2/4.

Определяем тип грунта (особое внимание уделяем слоям, которые примут нагрузку — от 50 сантиметров и ниже). По таблице определяем несущую способность основания.

Выходит, что квадратного сечения столб с подошвой 40 см должен нагружаться на плотных суглинках не более чем на 4 тонны (1600 * 2,5 = 4000 кг).

Чтобы вы увидели соотношение типа почвы и проектной нагрузки на отдельный столб, приведём ещё примеры для стойки того же сечения: если строим на пластичных суглинках (несущая способность в среднем составляет 1,5 кг/см2) — грузить можно не более 2,4 тонны, для очень мокрых песков (1 кг/см2) — не более 1,6 т.

Зная общий вес всех строительных конструкций здания, добавив к этому массу возможного снежного покрова и эксплуатационные нагрузки (люди, предметы интерьера…), получим расчётную массу строения. Для примера возьмём дом 100 тонн.

При несущей способности грунта 2,5 кг/см2 дом массой 100 тонн необходимо будет установить не менее чем на 25 столбов (100 т./4 т. = 25 шт.).

Если наше гипотетическое здание имеет площадь 10×10 метров, при этом есть одна центральная несущая стена, то суммарная длина всех осей фундамента составит 50 м. п. — это нагрузка 2 тонны на один погонный метр. Зная, сколько максимально должен нести один столб (в нашем случае это 4 т.), можем предварительно высчитать минимально допустимое расстояние между опорами — 4 т./2 т. = 2 метра.

Подготовительные работы

Перед началом работ необходимо в обязательном порядке: произвести исследования грунта, сделать замеры перепадов высот, создать план-схему фундамента, выполнить временный водоотвод в виде дренирующих канав, очистить площадку от дёрна.

Когда все начальные операции выполнены, приступают к выносу проектных отметок в натуру. Разметка заключается в привязке строения к красным линиям и разбивке осей будущего здания, а также внешнего и наружного контура фундамента. Как и для ленточного, в случае со столбчатым фундаментом есть смысл изготовить обноску с несколькими контрольными шнурами.

Есть два основных момента при выполнении разметки:

Соблюсти прямоугольность сопряжения линий (воспользуйтесь теоремой Пифагора, Египетским треугольником, лазерным построителем углов, промеряйте и сравнивайте диагонали — они должны быть равны).

Выдержать верх столбов на одном горизонтальном уровне (особенно важно для сборных вариантов, так как подрезать оголовки будет крайне сложно — натягивайте контрольные шнуры точно по отметкам гидроуровня или нивелира).

Подробно технологию подготовки и выноса отметок в натуру мы описали в статье «Ленточный фундамент. Часть 2: подготовка, разметка, земляные работы, опалубка, арматура».

Земляные работы с фундаментом

Объём земляных работ для столбчатого основания один из самых небольших среди всех типов фундаментов, лучше дело обстоит, пожалуй, только с винтовыми и забивными сваями. Однако в большинстве случаев шурфы или скважины должны быть несколько больше, чем это кажется на первый взгляд.

Чтобы на глубине, предположим, в 70 см создать опору из кирпича — придётся вручную копать прямоугольный шурф, причём его размер в самом низу будет примерно на 15–20 см больше стойки с каждой стороны. Кверху выработка должна расширяться, так как откосы будут препятствовать осыпанию грунта в шурф. Примерно такие же ямы нужно готовить для изготовления монолитных квадратных столбов, так как необходимо будет устанавливать и раскреплять опалубку, а после произвести её демонтаж. Несомненным плюсом укрупнённых шурфов является возможность после распалубки осмотреть тело столба, сделать его гидроизоляцию.

Намного проще дело обстоит с опорами круглого сечения, для их установки нужны скважины, которые могут быть отрыты с помощью ручных буров или специальной техники — мотобуров, ямобуров. Явным плюсом такого метода является возможность произвести заливку монолита непосредственно по стенкам выработки, без применения опалубки. Однако механизированное изготовление скважины диаметром свыше 40 см невозможно из-за отсутствия специального инструмента, поэтому нередко круглые столбы с опорной пятой устанавливают в шурфы, вырытые лопатой.

Обратите внимание, что необходим некоторый запас выемки по глубине, около 20 сантиметров ямы «заберёт» подушка.