Столбчатый фундамент: расчет и изготовление своими руками

Начало строительства – это возведение опорной конструкции под дом. Часто в ее качестве выступает фундамент на столбах. Любой ответственный застройщик обязан знать, как именно такая работа выполняется – хотя бы ради полноценного контроля работы нанятых бригад.

Интуитивно понятно, что столбчатый фундамент есть совокупность опор, стоящих под строением отдельно друг от друга. Понять, что из себя представляет этот вид фундаментных конструкций будет проще, если сопоставить его характеристики со свайным типом опоры под дом, который ближе всего по своему внешнему виду. В обоих случаях вместо монолитного основания есть обособленные опорные точки.

Но разница все же есть:

• свая может уходить в почву до 5 м, тогда как столб так сильно не заглубляют;
• столбы имеют опору только на подошву, а сваи удерживаются еще боковыми гранями;
• почти всегда для сооружения с сопоставимыми параметрами сечение свай уступает диаметру столбов;
• определенная разница есть и в сфере их использования.

Общими признаками являются геометрия сечения (круг либо квадрат), выделение обособленных опор и (опционально) ростверк. Главные области применения столбчатых подпорок:

• одноэтажные постройки индустриального и общественного характера (требуются наиболее массивные столбы);
• дома каркасные;
• дома, в которых комбинируется каркас и щит;
• брусовые и бревенчатые сооружения;
• различные ограждающие элементы.

Чтобы фундамент на столбах действительно выполнял поставленную задачу, требуется позаботиться о ряде важных моментов, в том числе и об опалубке. Согласно официальным нормативам, вместо щитовой опалубки может применяться подборка труб из прочной пластмассы либо из асбестоцемента. Такое решение часто оказывается удобнее. Несмотря на внешнее сходство с буронабивными сваями, использовать для опалубки рубероид категорически нельзя.

Так как выход ниже линии промерзания не гарантирован, требуется заполнять столбы нерудными веществами. Рулоны рубероида не могут обеспечить требуемой жесткости и защиты от проникновения воды. В любом случае следует организовывать беспрепятственный доступ к месту, где столб расширяется. Подготавливаемые траншеи нужно засыпать песком и щебнем, обязательно заливается также подбетонка.

Когда в качестве опалубки для основания постройки используются трубы из полиэтилена, допускается применение буронабивной технологии без разработки грунта. Готовятся скважины, подошву расширяют с использованием специального инструмента. Но все же классическое строение столбчатого фундамента подразумевает поэтапную подготовку плитной подошвы.

Гидравлическая изоляция делается в 2 или 3 слоя, дополняется герметизацией швов при помощи мастики. Традиционная опалубка в виде щитов считается наиболее практичным и надежным решением. В любом случае опалубку нужно фиксировать, чтобы она не сдвигалась вбок. Скважину делают на 200 мм шире внешнего диаметра труб.

Продумывая устройство столбчатого фундамента, очень важно не забывать про рекомендации, содержащиеся в ГОСТ и СНиП. Государственный стандарт допускает строительство подобных фундаментов и с ростверком, и без него. Заглубленная разновидность считается более устойчивой и стабильной, так как нижние части опор уходят глубже, чем обычно промерзает земля. Поэтому колонны не будут испытывать давления при морозном пучении.

Мелкое заглубление допустимо при строительных работах в средней полосе РФ.

От низа выемки пространство засыпают песком крупной фракции, доводя массу до самой нижней точки столба. Песчаную массу нужно основательно утрамбовывать после увлажнения. Технология предусматривает, что фундамент с мелким заглублением строится при учете массы конструкции и сечения столбов. Эти показатели влияют на дистанцию между столбами. Но в любом случае, меньше 150 и больше 300 см быть не должно.

Если опалубка делается из пластмассовых труб или из рулонов рубероида, можно существенно сэкономить. Надо будет только делать заливку поэтапно, производя параллельно обратную засыпку сформированной трубы. Такой прием позволяет избежать расширения диаметра в процессе работы. Армирование круглой опалубки должно быть не менее тщательным, чем при использовании квадратных конструкций либо щитов.

Подготовка столбовых фундаментов с ростверками производится обязательно с выводом продольных арматурных прутьев за верхние части колонн на 0,25 — 0,35 м. Готовность колонн наступает не раньше 5 дней (при сухой и жаркой погоде). Если же выпадают осадки или на улице сравнительно холодно, рекомендуется ждать 20-25 дней до снятия опалубки. Для упрочнения рекомендовано использовать только стальные прутья. В продольном сечении они должны соответствовать классу AIII и иметь диаметр 1,2 – 1,6 см. Если предстоит укреплять поперечное сечение, целесообразно брать пруток с гладкой внешней стороной сечением от 0,6 до 0,8 см.

При создании упрочняющего пояса советуют применять только особую проволоку из стали. Даже самые профессиональные сварочные работы ухудшают характеристики металла и понижают планку прочности.

При установке круглых столбов арматура должна ставиться из 3-х продольных прутов, ребра которых размещены поперек на дистанции от 0,15 до 0,2 см. Квадратные опоры усиливаются уже четырьмя прутами. По нормам ГОСТ, площадь опорной плиты должна быть большей, чем площадь основания колонны.

Стоит только начаться сезонной грунтовой подвижке, как вся конструкция, какой бы крепкий бетон не был употреблен, какая бы ни была марка арматурной стали, будет деформирована. Для домов на песке дистанция между почвой и поясом обвязки должна быть минимум 50 мм, а на склонных к активным движениям породах – минимум 150 мм. Особое внимание стоит уделить такой детали, как забирка. Она есть только в столбчатых фундаментах, и потому опыт строительства других конструкций ничуть не поможет принять правильное решение.

Причина проста: промежуток, отделяющий опоры от пола первого яруса с одной стороны, от земли с другой не имеет изоляции, как будто повисает в пустоте. Создается одна из самых неприятных для любого проектировщика ситуаций. Если же сделана забирка, сразу уменьшаются тепловые потери и обеспечивается профилактика просачивания осадков, почвенных вод. Конкретные параметры забирки могут быть очень разными, но в любом случае ее минимальная высота составляет 50 см над почвой. Грамотное исполнение работы позволяет создать не просто очередной теплоизоляционный блок, но и изящную в эстетическом плане конструкцию.

Довольно широкое распространение получили забирки из ЦСП, которые формируются из блоков заранее продуманного размера, монтаж основных частей производится на предварительно расставленные направляющие. Преимуществом такого подхода оказывается повышенная скорость работы. Но в значительной мере она омрачается понижением тепловых качеств, что обуславливает потребность в использовании утеплительных материалов.

Подобные манипуляции требуют большого мастерства и скрупулезного исполнения правил строительства. Потому придется обращаться к профессиональным каменщикам, если нет собственных навыков необходимого уровня. Если планируется использовать только бетон, тоже нельзя будет обойтись без подсыпки песка. Забирка делается 0,3 м толщиной. Подобная конструкция создается своими руками довольно быстро, но требуется проявить аккуратность и внимательность при работе.

Утепление столбовых опор высотой от 0,7 м производится особенно скрупулезно. Первоначально готовят каркас на основе металлического профиля. Листовой утепляющий материал прикрепляют к внутренней стороне рам, снаружи ставят профильный настил, который прикрывает теплозащиту от разрушительных воздействий. Чтобы насытить промежуток от поверхности земли до нижней грани дома, применяется сыпучий изоляционный материал.

Даже краткое знакомство с устройством столбового фундамента показывает, что он может быть очень разнообразным по исполнению. Но кроме творческих изысков и предписаний официальных стандартов, есть общепринятая строительная практика. Ее тоже следует учитывать при выполнении работ, в том числе при применении пластиковых труб.

Достоинствами подобной конструкции оказываются:

• длительный период использования;
• отменная сопротивляемость холоду;
• сочетание легкости с крепостью и механической жесткостью;
• широкий спектр габаритов;
• скольжение вспучивающегося грунта по поверхности (так должно быть теоретически).

Что касается использования труб серого цвета, предназначенных для прокладки внутренней канализации, они позволяют немного сэкономить, но срок эксплуатации в грунте мало кого удовлетворит. Любые полимерные трубы стоят дороже, чем решения на основе рубероида.

Когда планируется поставить столб, расширяющийся снизу, в нужном месте ставится пакет для мусора, присоединяемый скотчем. Он станет вместилищем бетона, который образует пятку столба. Армирование уширения производится в форме буквы L.

Опалубка из ПВХ делается несъемной и после этого только готовится расширение. Каждый столб должен прокладываться на том же уровне, что и остальные. Горизонталь определяется с использованием лазерного либо гидравлического уровня, по отмеченной линии натягивается веревка.

Кардинально отличается от описанного опорно-столбчатый тип фундамента. Стоит отметить, что он считается пригодным только для временных или очень легких сооружений. Зато получить подобную конструкцию можно всего за 2-3 суток даже при работе своими руками. А начинать ставить стены можно уже через 10-14 дней в большинстве случаев. Если работы организованы правильно и учтены базовые технические требования, можно сократить расходы на 50% в сравнении со свайно-винтовым вариантом или мелкозаглубленной лентой. Еще одним несомненным преимуществом является сбережение тепла, особенно заметна разница в постройках, где люди бывают лишь изредка.

Следует помнить, что решающий ответ, будет ли конструкция фундамента надежной, можно получить только исходя из опыта на конкретном участке. В данном случае, если там же есть здание со свайно-винтовым основанием, нужно проконтролировать состояние его опор на 3 или 4 год после начала эксплуатации. Даже наиболее развитые и усиленные в техническом плане столбовые фундаменты не смогут удержать тяжеловесные кирпичные дома с асимметрией нагрузок. Кроме того, механическая прочность ближайших к поверхности слоев грунта недостаточна, они неизменно пропитываются влагой даже в относительно сухих местах.

В любом случае, выбор столбов означает отказ от создания подвала, полуподвала или иных вариантов освоения цоколя. Как бы ни старались расставлять сами столбы, рытье соответствующей техническим требованиям ямы и выкладка стабильной коробки окажутся невозможны.

Для выполнения опорно-столбчатого фундамента применяется одна из четырех схем:

• создание столбов на основе бутового камня либо кирпича;
• применение заводских бетонных блоков стандартизированного размера;
• отливка усеченных пирамидок с привязкой всех деталей к грунту за счет дополнительных технических решений;
• отливка бетона внутрь опалубки, связанной с подушкой гравия.

То, насколько глубок должен быть котлован, определяется общей плотностью и несущей силой грунта. Так, поверх мелкого песка или каменистой породы вполне хватает засыпки щебня над дополнительным песочным слоем, толщина которого составляет 100-150 мм. Необходимо стремиться к тому, чтобы пропорция высоты столба к его сечению была минимальной, это сразу повысит устойчивость постройки. Предотвратить поступление воды даже на очень сырых или обводненных грунтах помогает использование барьеров из просеянного гравия и геологического текстиля.

Окончательное решение, насколько глубокой и мощной должна быть подушка, принимают с учетом жесткости нижних венцов, а также ориентируются на силу потенциального поперечного сдвига. Глубже всего заводят протяженные тонкие столбы, формируемые из асбестоцементных труб. А вот когда применяют готовые железобетонные блоки, поверхностная отсыпка удовлетворяет всем предъявляемым требованиям. Если нужно выбрать самый простой и технологичный вариант, предпочтительны будут опоры на основе красного керамического кирпича. Под них роется котлован глубиной не выше 250 мм, отсыпается подушка и производится бетонирование опорной поверхности под кирпичную колонну; поверхность должна быть на 30 или 40% больше по площади, чем сечение опоры.

Опорно-столбчатый фундамент, получаемый путем отливки, позволяет сокращать расходы, но при этом придется приложить больше усилий и дольше ждать результата. Колонна изготавливается с использованием разбираемой опалубки, для получения которой применяются доски либо ДСП. Форма, используемая при заливке корпуса колонны, ставится на песчаную подушку с добавкой гравия общей толщиной 0,1-0,15 м. Котлован роют размером 0,6-0,7 м, ориентируясь при этом на особенности конструкции постройки и на фактический рельеф участка. Как опалубку, так и арматуру надлежит основательно выровнять по вертикали с использованием натягиваемых шнуров, далее производят заливку тяжелыми сортами бетона.

В ходе процедуры поступающую массу уплотняют при помощи ручных трамбовок. Когда столбовая опора насыщена бетоном до верхней плоскости, немедленно вводят резьбовые шпильки либо арматуру из проволоки. Вершины опор засыпают незначительным слоем мокрого песка и перекрывают пленкой, добиваясь возникновения трещин при застывании. На 2-3 день внешняя поверхность столба достигнет первичной крепости, когда пройдет еще 5-7 дней, опалубку убирают, подрезают и выравнивают опорную поверхность.

В первые же 24 часа после демонтажа опалубки обязательно следует:

• применить обмазочную гидроизоляцию;

• использовать для прикрытия пониженной части опоры рулонный материал;

• засыпать промежуток от бетонной массы до границ котлована сначала керамзитом, а затем сочетанием глины и песка.

Если нужно возвести легкий или умеренно тяжелый дом из пенистого бетона, постройку каркасного типа, рекомендован железобетонный столбчатый фундамент с ростверком. Роль этого элемента следующая: рассредоточение и трансляция приходящихся на стены нагрузок к сваям, через которые энергия переводится в почву.

Так как ростверк, кроме случаев с заглубленным исполнением, не контактирует с почвой, угроза его повреждения влагой и возникновения коррозии крайне мала. Но при этом все же придется позаботиться о гидроизоляции. Опалубка ростверка имеет снимающееся дно, благодаря которому нижняя поверхность оказывается ровной на всем протяжении.

Сборно-монолитный ростверк формируется с использованием металлической двутавровой балки либо швеллеров сварного типа. Сборка подобной конструкции оказывается весьма тяжелой, причем в прямом смысле, так как балки весьма массивны. Кроме того, приходится мириться с ослаблением сварных стыков по сравнению с основной частью балок. Потому в малоэтажной застройке предпочтителен не этот тип, и не более сложный конструктивно сборный, а монолитный формат ростверка.

Если сверху планируется построить деревянное здание, рекомендуется использовать мелкозаглубленный столбовой фундамент.

Преимуществами такого выбора оказываются:

• минимальные расходы на организацию земляных работ (в том числе благодаря отсутствию необходимости в строительной технике);

• простота самого выполнения работ;

• экономия на металлических арматурных прутьях (они используются, но сравнительно в небольшом количестве);

• скорость строительства даже на склонных к пучению грунтах;

• превосходные параметры при замерзании грунта.

Кроме того, стоит появиться лишь небольшим дефектам, как нужно сразу же проводить серьезный ремонт во избежание дальнейшего разрушения постройки. Чтобы отдалить появление проблем, проводится армирование монолитных частей фундамента. Это единственно доступное для частных застройщиков решение, потому что они не могут произвести предварительно напряженный бетон или другие усложненные опорные конструкции.

В результате применения арматуры:

• значимые напряжения транслируются с поверхности в глубинные слои;

• обеспечивается, при наличии ростверка, безупречная связка его со столбами;

• повышается многократно общий эксплуатационный ресурс конструкции в сравнении с изделиями, не оснащенными арматурой.

Не стоит пытаться использовать готовые формулы расчета для определения рациональных параметров армирующей сетки и отдельных элементов ее. Даже квалифицированные инженеры откажутся от такого подхода и применят специализированное программное обеспечение, потому что нужно учесть слишком много параметров и задействовать высшую математику. В любом случае, до контакта с бетоном арматурные прутья обязательно очищают от всех лакокрасочных материалов, от следов окалины и коррозии. Дополнительно проводится антикоррозийная обработка с использованием смесей, включающих фосфорную кислоту.

Но все, что сказано выше, относится преимущественно к столбовым бетонным сооружениям. А наравне с ними могут применяться фундаментные конструкции из кирпича. При грамотном выполнении работы подобное основание уверенно служит 30 и даже 50 лет. Для фундаментов подбирают исключительно полновесный керамический материал красной тональности. Именно он меньше всего впитывает воду и оказывается весьма крепким изделием.

Недопустимо использование кирпичей, имеющих хотя бы небольшие трещины. Для кладки применяют строго раствор из 1 части цемента и 3 частей песка с введением гидрофобных добавок. Для подошвы основания делается предварительно отливка бетоном и отсыпка, что помогает улучшить последующее использование и усилить кирпичный фундамент.

Завершить рассказ о видах столбчатого фундамента стоит, охарактеризовав основания стаканного типа. В структуру его входят:

• котлован с подсыпкой песка либо щебенки;

• плита;

• элемент для опоры колонны;

• сами колонны.

Когда все собрано, появляется фундаментный блок с широкой подошвой – 15-50 м² в большинстве случаев. Столбовые стаканы делятся на сборный (конструируемый на месте) и монолитный (устанавливаемый в виде единой конструкции). Независимо от этой градации, не допускается установка стаканов на склонной к вспучиванию и просадке земле.

Так как все части готовятся в условиях промышленного производства, они полностью отвечают установленным нормам и стандартам. Кардинально упрощается монтаж и повышается надежность. Но как и все серийные продукты, стоит такой фундамент довольно дорого, не может быть поставлен без специальной техники.

Размеры столбчатого фундамента из блоков 20х20х40 рассчитываются:

• Для дистанций между столбами в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

• Для длины арматуры.

• Для определения объема бетона самого фундамента и ростверков. Когда все параметры определены, нужно будет просто ввести их в специальную программу и произвести быстрый расчет.

Размеры определяются таким образом, чтобы был запас по прочности в 20-40%. Повышенный запас берется для построек на вспучивающихся грунтах.

Но прежде чем определять величины блоков и расход материалов, важно разобраться, стоит ли выбирать такой фундамент вообще. Столбчатое основание стоит сравнительно недорого, однако это не единственное его преимущество. Постройка будет иметь малую осадку и сокращает давление на почву на 20% или даже немного больше. Потому суммарная площадь сооружения понижается, что сокращает монтажные расходы. При всех достоинствах столбовой опоры не получится поставить ее под тяжелый дом, а подверженность горизонтальным сдвигам требует использовать основательные ростверки.

Если говорить про опорно-столбчатый фундамент, надо подчеркнуть, что он имеет те же положительные и отрицательные стороны, что и другие конструкции, даже в большей степени.

Используя ростверк, можно повысить крепость и стабильность фундамента, сократить потребность в земляных работах, но придется платить больше, чем при выборе опорно-столбчатой схемы. Многие положительные и отрицательные стороны прямо зависят от применяемых материалов.

Так, асбоцементные трубы легко перевозить и монтировать, но эти дешевые конструкции потребуют заблаговременно бурить скважины. Древесина дешевле всего, но при этом служит очень мало, легко подвержена возгоранию, гниению, истреблению грызущими насекомыми и грызунами. Кирпич оказывается долговечнее, используется хорошо, опыт его использования хорошо отработан. При этом изъянами кирпичных фундаментов оказываются несовместимость со вспучивающейся землей и дороговизна. Железобетон крепче всех остальных вариантов, однако он дороже их, монтируется весьма тяжело и требует значительных временных затрат.

Общепринятая в строительном сообществе практика предусматривает, что расчет оснований столбовых фундаментов производят по осадочному предельному состоянию (2-я категория), а сам корпус обсчитывается по 1-й категории. Сначала оцениваются инженерные и геологические параметры площадки, на которой ведется строительство, назначается глубина закладки основания. Потом надо будет сделать оценку величины подошвы и общей массы конструкции, просчитать нагрузку и определить величину сопротивления.

Обязательно проверяется, соблюдены ли условия расчетов по деформациям, при необходимости корректируется величина подошвы. Дополнительно проверяется, как сильно будет давить фундамент на верхнюю линию слабого грунтового слоя.

Все запланированные работы и конструкции сопоставляются с типовым случаем, делается вывод о целесообразности использования индивидуального проекта. К чертежам обязательно прикладывают пояснительные записки, показывающие все нюансы будущего строительства и обосновывающие принятые решения. Расстояние от подошвы столба до почвенной воды может быть минимум 50 см, так как нарушение этого правила грозит повреждением основных конструкций. Для простоты расчетную глубину закладки фундамента округляют.

Пошаговая инструкция по строительству столбового фундамента своими руками предусматривает бурение ям под каждый подпирающий постройку узел. Вместо несъемной опалубки, заполняемой бетоном, часто используется кирпичная кладка либо бетонные конструкции заводского изготовления. Выбор того или иного решения определяется предварительно, еще на этапе расчетов. При наличии ростверка монтируется структура, обеспечивающая распределение нагрузок. Она формируется из железобетона, дерева либо стальных деталей. Далее производится гидроизоляция, для которой применяют профильный лист либо сайдинг.

Под частным домом, какой бы ростверк не делался, сваи заводят под линию промерзания. Разметка местности в соответствии с намеченными планами производится при помощи кольев. Обычный разрыв опор составляет 150-250 см. Их ставят не только под пересечениями внутренних стен, но и под всеми печами и капитальными каминами. Ничего сложного во всех этих работах нет.

Просто залить под дом столбы бывает недостаточно – подчас со временем они ослабевают и оказываются менее надежными, особенно быстро утрачивают свои характеристики асбоцементные трубы. Усиление их часто производится преобразованием ранее возведенного столбового фундамента в точечную конструкцию с малым заглублением. Кладутся блоки, удерживающие сам дом, выставляют их в 2 или 3 линии, внизу копаются лунки примерно на 150 мм в глубину, 2/3 высоты их наполняется песком. От верхних блоков до нижней точки дома формируют гидроизоляцию из рубероида произвольно взятой марки.

При выполнении всех операций нужно быть крайне осторожными, чтобы исключить зажим работающих и другие несчастные случаи.

О потере столбчатым фундаментом своих качеств свидетельствуют:

• появление трещин;

• затруднения в пользовании окон и дверей;

• гниение или коррозия в нижних фрагментах стен.

Особого разговора заслуживает утепление столбчатого фундамента. Если он достался вместе с уже построенным ранее домом или эксплуатируется длительное время, нужно уточнить у геологов данные о промерзании. Большинство профессионалов полагают, что внешнее утепление предпочтительнее внутреннего, потому что это оберегает конструкционный материал от вредных механических воздействий и от избыточной влажности.

Отбирая утеплитель, нужно ориентироваться не только на уровень теплопроводности, но и на удельную массу, на склонность к пропитыванию водой.

Когда столбчатый фундамент выкладывается из блоков, швы подлежат обязательной перевязке. Чтобы увеличить прочность, пустоты насыщают стальными стержнями и раствором между ними. При глубине внедрения опор до 1 м можно не укреплять стенки ям. Если планируется построить относительно тяжелый домик, диаметр труб увеличивают, разрывы между ними сокращают. Ростверк из стальных балок нужно обрабатывать очень тщательно, иначе коррозия погубит его.

Столбчатый фундамент своими руками - в следующем видео.