Как сооружают столбчатые фундаменты под колонны?

Проектирование и расчет необходимой опоры

При необходимо определить всю нагрузку возводимого сооружения, которая будет действовать на грунт под . Сюда входят:

Схема свайного фундамента

• вся нагрузка от самого сооружения, в который входит вес кровли, стен, перекрытий;
• нагрузка от объектов, предметов, которые будут находиться в помещении (мебель, камины, люди);
• сезонные снежные нагрузки (северная полоса — 190 кг/м², средняя полоса — 100 кг/м², южная — 50 кг/м²).

Для определения объема бетона, количества опор необходимы следующие данные: диаметр, высота столбиков.

Для заливки бетона круглых столбов необходимо рассчитать поперечную площадь по формуле S=3,14хR2, где S — площадь поперечного сечения, R — радиус. Если диаметр столба 30 см с расширением внизу до 50 см, то поперечная площадь составит 3,14х(15)2=706,5 см³. Объем 2-метрового столба при таком сечении — 706,5х2= 1413 м³. Площадь опоры определяется по формуле Sj=3,14хD2/4. В данном случае эта площадь равна 3,14х50х50/4=1962,5 см².

Подошва столбчатого фундамента необходима для того, чтобы грунт под нагрузкой не продавливался. Расчет подошвы фундамента производится по следующей формуле:

Sp>y1F/y2R, где

Sp — площадь подошвы (см²);

Y1 — коэффициент надежности (=1,2);

F — общая нагрузка на основание, кг;

Процесс изготовления фундамента.

Y2 — коэффициент условий, зависит от грунта и жесткости конструкции здания (1,0 — глина, каменные стены здания; 1,1 — глина, деревянные и каркасные стены; 1,2 — глина, пески маловлажные, короткие стены с соотношением длины к высоте

R — расчетное условное грунтовое сопротивление, в кг/см² на глубину 1,5-2 м (гравий 4-5; щебень 4,5-6; пески 1,5-4,5; супесь 2-4; суглинок 1-4; глина 1-9)

Предположим, здание имеет F = 100 000 кг, грунт — мелкий песок, R = 4. В этом случае:

Sp = 1,2х100 000/1,3х4 = 23076,9 см.

Определить количество свай можно по следующей формуле:

N= F/RхS, где

N — количество столбов, шт.;

F — вся нагрузка на грунт, кг;

R — грунтовое сопротивление, кг/см²;

Sp — площадь подошвы, см².

N=1,2х100000/4х1962,5=15,3 шт.

Средний объемный вес железобетона 2400 кг/м³, следовательно, вес одной железобетонной колонны составит 0,1413 м³х2400=339 кг. Значит, масса 15 опор составит 5085 кг.

Проверочный расчет. R=1,2х105085/1962,5х15=4,28. При строительстве данного сооружения надежна с 15 опорами.

Размер сечения кирпичных опор наиболее часто применяется 380х380 мм. Ширина подошвы из щебня, камня имеет следующие размеры: 500х500 мм. Высота кирпичного столба в зависимости от грунта от 1,5 до 2 м, для этого применяется полнотелый красный кирпич М-150, М-200 весом 3,3 кг. В одном м³ содержится 513 кирпичей.

При F = 100 000 кг, мелком песке, R = 4, сечении опоры 380х380 мм, высоте опоры 2м расчет будет следующий:

Объем одной колонны 0,38х0,38х2=0,29 м³ (149 кирпичей), ее вес — 149х3,3= 491,7 кг.

Количество кирпичных столбов для данного строительства следующее:

N=1,2х100000/4х(38х38)=21 шт.

Масса всех колонн составит 21х491,7=10321,7 кг.

Проверочный расчет. R=1,2х110321,7/1444х21=4,36. Сооружение с 21 столбом надежно.

Достоинства

Главным образом, этот фундамент является наиболее практичным, т. к. его можно использовать на грунте любого типа. Если на песчаной почве не рекомендуется строить дом на монолитном основании или ленточном, то столбовые опорные системы можно обустраивать даже на таких «зыбучих» поверхностях. Рассмотрим основные преимущества такой конструкции:

Можно устанавливать без дополнительной системы гидроизоляции. В отличие от монолитного, который нужно при помощи дренажных систем дополнительно защищать от подтопления, опорные столбы в этом не нуждаются;
Ленточно-столбчатый фундамент легко ремонтировать своими руками. По нормам, косметический ремонт можно проводить каждый год, а капитальный раз в пять лет

Обращаем внимание, что для лент и монолита требуется использовать специальную технику подкопа, в это же время для опор нужно просто установить дополнительный армирующий пояс;
Низкая стоимость. Устройство такой несущей системы можно осуществить из кирпича, пеноблоков, раствора, асбестоцементных плит и даже строительного мусора, залитого цементом. Купить материалы можно в любом строительном магазине или на рынке;
Скорость возведения

Даже простой незаглубленный ленточный фундамент должен сохнуть по меньшей мере неделю, не говоря уже про более тяжелый – монолитный. Свайный винтовой и столбчатый требует только нескольких дней для застывания раствора между проветриваемыми швами строительного материала (если не используется заливной вариант).

Купить материалы можно в любом строительном магазине или на рынке;
Скорость возведения. Даже простой незаглубленный ленточный фундамент должен сохнуть по меньшей мере неделю, не говоря уже про более тяжелый – монолитный. Свайный винтовой и столбчатый требует только нескольких дней для застывания раствора между проветриваемыми швами строительного материала (если не используется заливной вариант).

Фото — особенности

Но у такого каркаса есть и некоторые недостатки. Во-первых, эта конструкция считается не ГОСТированной, т. е. могут возникнуть проблемы с оформлением документов на строительство такого домика. Во-вторых, его можно использовать только для легких построек. К примеру, для дачи, гаража, забора, под сарай или деревянный дом из бруса или бревен. В-третьих, в такой системе нельзя оборудовать подвал. Народные умельцы всячески пытаются устранить этот минус конструкции, но при этом они уменьшают несущую способность и без того «легкой» опорной системы.

Фото — конструктивные особенности

Нужно отметить, что в холодных регионах нужно дополнительно закрыть цоколь, иначе здание будет продуваться снизу, теряя большое количество тепла. Утепление может производиться различными материалами, начиная от пенопласта и заканчивая фанерными листами с фиброцементными панелями.

Способы вязки арматуры

Существует два способа фиксации арматурных прутков: ручной и автоматизированный.

При ручном методе используются четыре вида инструментов:

• Пассатижи;
• Крючок (простой и реверсивный);
• Шуруповерт с насадкой.

Пользоваться пассатижами не очень удобно. Поэтому их применяют редко и только для сборки небольших каркасов. Крючком пользуются чаще. Это простое приспособление при известной сноровке помогает быстро соединять стальные стержни.

Существует усовершенствованная модификация простого крючка (реверсивный). Ее основа — винт, который вращается при вытягивании рукоятки назад.

Объединив крючок с шуруповертом, домашние умельцы создали еще одно удобное приспособление для фиксации стальных прутков в каркасе.

Автоматизированную вязку выполняют так называемым пистолетом. Это довольно сложное и дорогое устройство, применяемое на крупных объектах. Производительность его такова, что завязывание одного узла происходит за 1 секунду.

Устройство снабжено отсеком, в котором установлена бобина с проволокой. Рабочий орган пистолета подает ее к арматуре и связывает в узел.

С этим читают

Основные конструктивные особенности фундамента на столбах

Устройство столбчатого фундамента выполняется при соблюдении требований из СНиП 3.02.01-87 и 2.02.01-83, а также ГОСТ 20522-75. В соответствии с ними при строительстве опорной конструкции для бани учитывают следующие ее конструктивные особенности:

1. Столбы заглубляются в почву на 1500 мм. Средняя глубина может составлять 500-700 мм. При этом вверх конструкций размещают от земли на расстоянии 200-500 мм.
2. Опоры устанавливаются под внешними углами постройки, всеми стенами и в местах, где они пересекаются.
3. Столбы размещаются друг от друга на удалении 1500-3000 мм. Оно зависит от почвы и массы бани.
4. Опоры длиною до 3600 мм устанавливаются, если постройка возводится на стройплощадке с уклоном.

Фундамент со столбами может изготавливаться с ростверком. В его конструкции присутствуют обвязочные опоры и рандбалки. Последние элементы представляют собой фундаментные балки, которые воспринимают нагрузки от стен. Рандбалки опираются на столбы и образуют ленточный пояс. Благодаря его наличию механическая нагрузка равномерно распределяется по всем опорам.

Один из вариантов фундамента со столбами и ростверкомИсточник algoritm-stroi.ru

Рекомендуется начинать строительство только после того, как баня на столбчатом фундаменте будет полностью спроектирована специалистами. Ведь они во время расчета конструкций учтут климатические условия региона, особенности местности и эксплуатации постройки.

Особенности фундамента под железобетонные колонны

Основания под столпы из железобетона выбираются исходя из положительных и отрицательных характеристик каждого вида в отдельности. В указанном случае самым оптимальным будет использование стаканного основания, имеющего следующие положительные характеристики:

• Они надежны;
• Имеют повышенную прочность.

В строительстве применяется два вида оснований:

• Монолитный;
• Сборный.

Этапы строительства

Соблюдение правил при строительстве фундамента под железобетонные колонны, способствует увеличению срока службы конструкции, качества.

• Столпы устанавливаются в грунт на глубину не меньше 70 сантиметров;
• На участке строительства почва не должна быть подвижной или подвергаться температурному пучению;
• Грунтовые воды должны залегать не менее, чем на 1,5 метра вглубь;
• Рекомендуется выравнивать площадку, чтобы она не имела резких наклонов и поворотов;
• Чтобы обеспечить прочность фундамента, ростверк должен быть смонтирован из железобетона. Конечно, устройство ростверка потребует финансовых затрат, но это сделает каркас более долговечным;
• Для стен рекомендуется использовать строительные материалы, относящиеся к легким: пеноблоки, брус, панели, бревно.

Предварительное проектирование позволяет сделать основание крепким, но должны соблюдаться нормы:

• Сечение колонн – 20х20 см. Практика показывает использование столпов с сечением 25х25см;
• Рекомендуется делать башмак под каждую колонну. Это значит расширить нижнюю часть скважины под сваю. В результате получают распределение и снижение нагрузки от здания;
• Колонны размещать на расстоянии от 1 до 2 метров. При этом столпы должны находиться по углам строения, в местах стыка стен, под выступами: камин, печь.

Для увеличения прочности столпы армируют прутами с сечением от 12 до 16 мм. В зависимости от материала для ростверка, регулируется высота арматуры:

• Для деревянной связки прутья не должны достигать верхней части 1-2 см;
• Когда планируется железобетонный ростверк, то арматура должна выступать на 40 см.

Работать с арматурой следует только после того, как бетон наберет нужной прочности.

Монтаж башмака

Как уже было сказано, в скважинах рекомендуется делать увеличение нижней части для создания башмака. На песчано-щебневой подушке устанавливается опалубка из фанеры. Высота 20-30 см. Диаметр подготавливаемой опалубки должна быть в 1,5 раза больше, чем диаметр будущих столпов. Теперь в подготовленную емкость заливается раствор. В течение 10 дней бетон застывает, при условии, что стоит теплая сухая погода.

Монтаж колонн

Следующим шагом идет монтаж непосредственно опалубки под столпы. Деревянные доски необходимой длины скрепляют хомутами. Внутренние стенки рекомендуется укрыть рубероидом. В результате выполненных мероприятий стены колонн получаются гладкие, а главное, что при снятии опалубки отсутствуют повреждения.

Теперь установить арматуру и можно заливать раствор бетона марки 200М. Если строительство происходит в зимний период, то лучше добавить пластифицирующие добавки, улучшающие застывание раствора. Специалисты рекомендуют такие работы проводить, когда температура воздуха держится выше 15 градусов тепла. С помощью металлического штыря из жидкого бетона удаляется воздух. При температуре внешнего воздуха 20 градусов и сухой погоде, раствор застывает в течение 7 дней.

Необходимо дождаться полного высыхания и только тогда снимать опалубку. Теперь по всей высоте колонн и башмака наносят гидроизоляцию.

Ростверк

Самый надежной считается монолитная конструкция. Но есть и другие варианты связки фундамента и здания:

• Крепление с помощью швеллера или двутавра. В этом случае элемент укладывается полкой вниз и крепится с помощью болтов. Такой связке не страшны большие нагрузки;
• Железобетонный или монолитный ростверк. Для его сооружения потребуется опалубка и установка армирующей конструкции. Как правило, монолитный ростверк применяется для панельного дома, каркасного строительства, деревянного сруба;0
• Деревянный ростверк. Использование бруса считается самым дешевым вариантом для связки столбчатого фундамента.

Преимущества и недостатки столбчатого фундамента

Лучше всего столбчатый фундамент работает в условиях морозного пучения, которое опасно для ленточного. Это обусловлено тем, что силы выталкивающие основание из почвы, воздействуют на существенно меньшую площадь конструкции, в результате чего усадочные деформации будут менее выраженными, чем в случае с монолитной лентой.

Основные плюсы устройства столбчатого основания:

• Невысокая стоимость – примерно на 35-50 % дешевле по сравнению с монолитным ленточным основанием.
• Минимальный объем земляных работ – не требуется копать траншею по периметру всего дома.
• Возможность самостоятельного выполнения работ – привлечение спецтехники и рабочей силы необязательно.
• Сжатые сроки устройства – за счет сравнительно небольшого объема работ.

Из недостатков следует выделить невозможность строительства подвала в доме совместно с таким фундаментом. На столбчатом основании не рекомендуется строить здания из тяжелых материалов (кирпич, газобетон, бетонные блоки) и строения высотой более 1-этажа. Также он не подходит для строительства на слабых, глинистых, водонасыщенных и торфяных грунтах, на местности со сложным рельефом, особенно где перепад высот более 1,5-2 м.

Какой бывает конструкция?

Существует несколько разновидностей:

• для многоэтажных зданий, возведения промышленных сооружений применяют сборный ростверк. Детали подготавливаются заранее – это литые железобетонные элементы высокой прочности, соединяющиеся так, что образуют монолит. Для частного жилого строительства такой способ оказывается чересчур дорогостоящим и сложным. При возведении не обойтись без специальной техники;
• сборно-монолитный изготавливается из металлопроката. Довольно сложный в монтаже, креплении и установке на месте, он предназначен для построек, которые не предназначены для длительной эксплуатации – беседок, дачного строительства, обустройства террас. Сроки службы – до двадцати лет;
• монолитный соединяет все столбы в единую конструкцию. В малоэтажном строительстве ему отдают предпочтение.

Монолитный ростверк – наиболее подходящее решение для частного жилого строительства. Он подходит для зданий из газобетона, отличается невысокой стоимостью и достаточно прост в возведении.

Разновидности:

• подземный или низкий характерен для промышленного строительства. Заглубляется в грунт, для чего создается котлован. Почти не используется в частном строительстве;
• надземный – так называемый высокий. Находится над поверхностью, не соприкасаясь с ней. Нагрузка распределяется на опоры. Подходит для регионов с суровыми климатическими условиями, применяется на участках, где возможно подтопление, на заболоченных грунтах или если будущее здание располагается над водой;
• повышенный – то есть надземный ростверк устанавливается таким образом, что совпадает с поверхностью грунта. Нагрузка таким образом распределяется не только на столбы, но и на землю через балку ростверка. Отличается высокой надежностью.

Виды деформации

Основание возводится из различных материалов. Столбы делают из асбестовых и металлических труб с армированным бетоном внутри. Также популярны фундаменты в виде монолитных опор и кирпичных столбиков. Редко опоры делают из брёвен.

Все они деформируются с различными степенями:

1. Минимальные. Малозаметные изменения несущей способности проявляются растрескиванием отделки фасада дома;
2. Средние. Деформация опорных столбов может проявляться прогибами напольного покрытия, перекосами дверных коробок и оконных проёмов, трещинами в стенах и потолке.
3. Катастрофические. Следствием деформации фундамента может быть резкий наклон дома, фрагментарное обрушение кровли, перегородок и несущих стен. В этом случае требуется полная замена фундаментного основания.
4. Неустранимые. Потеря несущей способности более 30% количества столбов может привести к резкому наклону и проседанию всего строения с последующим разрушением. Конструкции дома и фундамента подлежат полному сносу.

Что дает армирование столбчатого фундамента

Несмотря на внешнюю прочность и твердость, бетон в столбчатом фундаменте под нагрузкой ведет себя, как колкая и твердая субстанция, например, лед или стекло. Обладая солидным запасом прочности, бетонная столбчатая опора может разрушиться задолго до наступления предельного состояния только из-за неоптимального распределения нагрузок внутри отливки.

Арматура для столбчатого фундамента позволят решить несколько важных задач обеспечения прочности:

• Большая часть критически важных напряжений на поверхности столбчатой опоры переносится в более глубокие внутренние слои бетона и преимущественно воспринимается не камнем, а стальной арматурой;
• Армирующему каркасу удается эффективно соединить между собой два основных элемента столбчатого фундамента –железобетонный ростверк и бетонные столбчатые опоры;
• Благодаря арматуре ресурс железобетонных элементов фундамента вырос в разы по сравнению с обычной неармированной конструкцией.

Важно! В отдельных случаях использование арматуры позволяет избежать катастрофических последствий разрушения бетона. Вместо скачкообразного обрушения происходит медленное, пластичное расползание конструкции