Фундамент частного дома. Часть 3: Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент состоит из столбов погруженных в грунт в определенном порядке, на которые опирается конструкция здания. Столбы располагаются по всему периметру здания. Установка их в углах дома, местах пересечения внутренних стен, под расположением тяжелых и несущих простенков, балок, а также других местах сосредоточенной нагрузки в здании, является обязательным условием для надежной работы фундамента. Для работы столбов, как единой конструкционной системы, приданию жесткости и повышению устойчивости фундамента от горизонтальных смещений, а также для возведения цоколя, поверх столбов возводят ростверк (обвязочные балки, рандбалки).

Обоснования для выбора столбчатых фундаментов

Возведение столбчатых фундаментов целесообразно:

В случае если прочные грунты, являющиеся основанием фундаментов, находятся на глубине до 3,0 метров. Такая конструкция фундамента позволяет уменьшить стоимость строительства здания за счет снижения объема земляных работ и уменьшения расхода строительных материалов. Кроме этого, значительно сокращается трудоемкость работ, используя средства малой механизации, и примерно вдвое снижаются сроки выполнения работ;

При наличии на участке пучинистых грунтов. Это обосновано тем, что, затрачивая минимальные усилия и средства их можно устраивать ниже глубины промерзания грунта. Здесь действие касательных сил, возникающих при морозном пучении грунта, на верхнюю часть столбов минимально. Однако этим приемом полностью избежать негативного воздействия сил от морозного пучения грунта не удается полностью, для этого применяются различные конструктивные меры;
Если грунты основания при эксплуатации здания обладают характеристиками осадки столбчатого фундамента (при равных давлениях на грунт) значительно меньше, чем у фундамента ленточного;
Учитывая, что площадь опоры столбчатого фундамента невелика и его несущая способность меньше в сравнении с ленточными или плитными фундаментами, поэтому он устраиваться для легких деревянных домов (брус, сруб) или щитовых и каркасных домов.

Также варианты этого фундамента можно применять и при возведении кирпичных стен, при условии глубокого заложения и когда ленточный фундамент экономически не выгоден. Необходимо заметить, что классический столбчатый фундамент не предусматривает устройство подвала под домом, ни при каких вариантах. При возведении зданий без подвалов на пучинистых грунтах оптимальным вариантом будет сооружение малозаглубленных, мелкозаглубленных или незаглубленных фундаментов.

На какую глубину следует закладывать столбчатый фундамент

На глубину закладки столбчатого фундамента оказывают влияние три основных фактора:

глубина промерзания грунта в месте застройки. Этот показатель зависит от климатической зоны, в которой ведется строительство дома. Эта зона определяется по специальным картам, имеющимся для всей территории страны. 100% гарантией надежности работы фундамента будет его заложение ниже сезонной глубины промерзания грунта;
вид и состав грунта на участке. Наиболее приемлемым грунтом можно считать крупный песок. Паводковые и ливневые воды быстро уходят через него вглубь почвы, а несущая способность его достаточно высокая. Торфяные или илистые грунты на участке необходимо заменять (частично или полностью) на песчаный грунт;
уровень расположения подземных (грунтовых) вод. Уровень определяется геологическими исследованиями или оценкой уровня воды в рядом расположенных колодцах, водоемах, реках, а также отрывкой контрольных шурфов. При высоком уровне вод, необходимо выполнять дренирование участка и обеспечить надежную гидроизоляцию фундамента.

Эти основные факторы должны быть обязательно учтены в проекте дома. Кроме природных факторов, на глубину закладки фундамента влияет полный вес будущего дома, включая вес фундамента, вес мебели и оборудования в доме, максимальное количество людей в нем, снеговые нагрузки на крышу дома, ветровые нагрузки. Суммируя все эти факторы, опытный проектировщик рассчитает необходимые параметры закладки фундамента.

Варианты конструкций столбчатых фундаментов, используемые материалы:

По глубине заложения фундаменты делятся:

заглубленные. Глубина заложения превышает сезонную глубину промерзания грунта в данной климатической зоне;
малозаглубленные. Глубина заложения составляет 0,5…0,7 сезонной глубины промерзания грунта в данной климатической зоне;
мелкозаглубленные. Это фундаменты, в которых выдерживается соотношение высоты к ширине подошвы фундамента не более 4;
незаглубленные. Относятся фундаменты с глубиной заложения 40…50 см (что составляет половину или треть глубины сезонного промерзания).

Схематичное изображение сборного столбчатого фундамента: а – фундамент заглубленный; б – фундамент малозаглубленный; 1 – подушка из песка; 2 – блок бетонный; 3 – грунтовая обратная засыпка; 4 – гидроизоляция цементно-песчаная; 5 – гидроизоляция оклеечная; 6 – отмостка из бетона.

По конструктивному исполнению:

монолитные. Отливаются из бетона;
сборные. Кирпичные, бетонные (сборные бетонные-железобетонные блоки), бутобетонные, и из других материалов.

По форме столбы могут быть:

квадратные;
прямоугольные;
круглые.

Наиболее востребованы круглые столбы. Это связано с тем, что под такие столбы можно устраивать скважины с использованием ручного бура.

Материал, используемый для возведения столбов:

дерево. Используется древесина твердых хвойных и лиственных пород (обработанная сосна или дуб класса 1-2);
кирпич. Плотный глиняный хорошо обожженный кирпич;
природный камень высокой прочности;
бетон, железобетон. Класс В15…В25;
металл. Различный профилированный промышленный сортамент, толстостенные трубы.

Типы столбов: а – столб из кирпича с опорой на бутовое основание; б – кирпичный столб с опорой кирпичное основание; в – столб кирпичный с опорой на бетонное основание; г –обожженный деревянный столб (дубовый или сосновый); д – металлический столб; е – столб сплошной бутовый.

С целью снижения давления на слабые грунты, в столбах фундамента, выполняемых из штучных материалов, делают уширение в его нижней части...

Примеры столбов с уширением в нижней части.

При затруднениях устройства фундамента из мелкоштучных материалов, в работу идут столбы из железобетона или используют, хорошо себя зарекомендовавшие, трубы из асбестоцемента или металла. В частном строительстве принято выдерживать шаг между столбами в пределах 1,2…2,5 м. Для надежной эксплуатации фундаментов, по верху столбов устраиваются обвязочные балки. В случае увеличения расстояний до 2,5…3,0 м устраиваются более мощные, так называемые рандбалки. Они могут быть железобетонные или металлические.

В зависимости от материала, столбы выполняются с минимальным сечением:

бетон, бутобетон – 400х400 мм;
кладка из камня – 600х600 мм;
кладка из бута-плитняка – 400х400 мм;
кирпичная кладка – 380х380 мм.

С целью уменьшения отрицательного воздействия сил от морозного пучения грунта на фундамент, выполняют уширение основания столбов в виде площадки-анкера (см. рис. выше). Анкер препятствует вытаскиванию фундамента из грунта при морозном пучении. Такой столб армируют металлическим каркасом. При устройстве столба без армирования (камень, кирпич, мелкие блоки, монолитный бетон) – его стенки выполняют сужающимися кверху.

Схематическое изображение малозаглубленного столбчатого фундаменты с сужением стенок: а – кладка из кирпича; б – бетон монолитный; 1– подушка из песка; 2 – рубероидный слой; 3 – кирпичный столб; 4 – гидроизоляция оклеечная; 5 – ростверк железобетонный сборный; 6 – грунт насыпной уплотненный; 7 – подготовка из бетона; 8 – столбик кирпичный; 9 – столб бетонный; 10 – железобетонный монолитный пояс; 11 – плита перекрытия из железобетона; 12 – утеплитель плитный.

В объеме между планировочной отметкой грунта (отмосткой) и обвязкой (балка) устраивают забирку (стенку из какого либо материала).

Столбчатые фундаменты с ростверками

Как уже говорилось, устойчивость столбов фундамента обеспечивается устройством ростверка. Он может выполняться как из железобетонных сборных элементов, так и отливаться в виде монолитного железобетона. Одновременно ростверк является опорой для стен дома.

Ростверки располагаются относительно грунта на разных уровнях, при этом различают три вида:

высокий. Самый популярный, выше уровня грунта на 15…25 см. Зазор необходим, чтобы вспученный грунт не упирался в ростверк и не вырывал сваи фундамента или возможно оторвал его от оголовок свай;
повышенный. Его подошва находится на уровне грунта. Чтобы при пучении грунт не действовал на ростверк, из-под него вынимают часть грунта (те же 15…25 см);
заглубленный. Находится ниже уровня грунта. Из-под него также удаляют слой грунта.

Схемы столбчатых фундаментов, в зависимости от расположения ростверка.

а – повышенный ростверк, б – высокий ростверк, в – безростверковый.

1 – столбы, 2 – ростверк, 3 – оголовок.

Схематичный вариант столбчатого фундамента с ростверком выполненным из сборных элементов: 1 – блоки применяемые в ленточном фундаменте; 2 – блоки бетонные типа ФБС; 3 – сборный ростверк из железобетонных перемычек; 4 – скрутка проволочная; 5 – монолитный пояс армированный.

Монолитный ростверк необходимо армировать, чтобы он воспринимал изгибающие нагрузки. Технологию армирования ленточного монолитного ростверка выполняют аналогично армированию ленточного фундамента. Ведь он подвержен действию переменных нагрузок от пучения грунтов передающихся через сваи.

Некоторые условия, при которых применять столбчатый фундамент не рекомендуется

Не рекомендуется устраивать столбчатый фундамент в случаях:

в грунтах подверженных горизонтальной подвижке. Это связано с тем, что конструкция фундамента слабо держит боковые нагрузки и недостаточно устойчива от их воздействия. Чтобы противостоять боковому сдвигу, необходимо устраивать тяжелый, жесткий, железобетонный ростверк. А это по стоимости сравнимо с использованием ленточного фундамента, т.е., является в данном случае нерентабельным;
ограничено их применение на слабонесущих грунтах (торф, глинозем, илистые грунты, породы просадочные, глинистые с высоким уровнем водонасыщения и т.п.), а также при возведении домов с тяжелыми стенами;
в случае затруднения со средствами или временем. Так как потребуются затраты на устройство цоколя и забирки. Это затратное, сложное и трудоемкое занятие;
если перепад высот на участке составляет 2,0 метра и более.

Выводы

К достоинствам столбчатого фундамента можно отнести:

экономичность. Они в 1,5…2,0 раза дешевле ленточных фундаментов;
относительно небольшая трудоемкость.

К недостаткам:

малая устойчивость фундамента в горизонтально подвижных грунтах;
ограничения в применении на слабых грунтах при возведении тяжелых домов;
сложность с устройством цоколя и забирки.