Для легких зданий на песках, супесях, суглинках часто используется столбчатый фундамент из блоков 20х20х40 см с различным наполнителем. В отличие от свай, опирающихся на пласты с достаточной несущей способностью, опорно-столбчатый фундамент чаще эксплуатируется в не пучинистом грунте, потому что имеет меньшее заглубление и большую подверженность боковым подвижкам. Для бань, беседок оголовки столбов обычно не связываются. Для коттеджа потребуется сделать ростверк в обязательном порядке.
Какие блоки можно использовать
В зависимости от наполнителя бетоны имеют разные характеристики. Для облегчения конструкций в них имеются пустоты и щели. Если планируется опорно-столбчатый фундамент из 20х20х40 см блоков, не рекомендуются изделия с пустотами больше 25% и наполнителями, снижающими прочность конструкционного материала – опилки, ракушечник, керамзит.
Предпочтительнее столбы из шлакоблока или товарного бетона без пустот. Пено-, газобетоны запрещено использовать в конструкциях, эксплуатируемых под землей.
Оптимальным форматом бетонных стеновых блоков является 20х20х40 см. Их укладывают в виде квадратных колонн 40х40 см с перевязкой каждого ряда, что является минимально допустимым сечением для сборных оснований столбчатого типа.
Технология устройства столбчатого фундамента из блоков
При проектировании учитывают факторы, влияющие, как на бюджет строительства, так и на ресурс конструкции:
- фундамент из блоков является сборным, по умолчанию имеет низкие характеристики в сравнении с монолитом;
- на столбы действуют силы пучения (касательные + выдавливающие, при заглублении выше глубины промерзания);
- площадь опирания значительно меньше, чем у ленты или плиты.
Первая проблема решается ростверком, который связывает все столбы в единую пространственную конструкцию. Для этого каждый оголовок обвязывается уголками 4х4 см, приваренными друг к другу, конструкция жестко фиксируется к брусу, двутавру, швеллеру либо вмуровывается в монолитный ростверк.
Силы пучения компенсируют по технологии:
- опорно-столбчатый фундамент заглубляется ниже отметки промерзания для исключения выдавливающей силы;
- используется обратная засыпка пазух ям, траншей песком для исключения выдергивающих усилий;
- не лишним будет дренаж по всему периметру здания и качественная отмостка с ливневкой.
Площадь опирания увеличивают уширением подошвы (плиты с вдвое большим периметром, чем сечение бетонных столбов). Ростверк отделяется от грунта воздушной прослойкой или пенопластом минимальной плотности (например, ПСБ 15).
Изыскания и расчет
Рассчитывают фундамент из блоков по нормативам СП 15.13330 от 2012 года, в котором учтены ГОСТ 28013 (растворы), ГОСТ 6133 (бетонные стеновые камни), СП 22.13330 (основания), СП 20.13330 (воздействия, нагрузки). Для определения сечения столбов и их количества достаточно вычислить сборную нагрузку и несущую способность конкретного грунта в пятне застройки.
Сборная нагрузка, которую передает опорно-столбчатый фундамент из шлакоблока на пласт, вычисляется сложением следующих нагрузок:
- конструкционная – суммарный вес всех элементов здания (фундамент, стены, полы, перекрытия, стропильная система, кровля, облицовочные материалы, лестницы);
- эксплуатационная – мебель, оборудование, вес жильцов, коммуникации;
- сезонные – ветровая + снеговая для региона эксплуатации, берутся из таблиц СП 20.13330.
При ограниченном бюджете наиболее популярна оценка грунта на глаз без заказа геологических, топологических изысканий. При этом, шурф в пятне застройки вырыть все же придется, чтобы добраться до пласта, на который планируется опереть столбы. Характер почвы оценивается скатанным из него шариком:
- глина с сопротивлением R 3 – 6 кг/см² при сдавливании шарика не образует трещин по краю лепешки;
- суглинок с R 2 – 4 кг/см² единиц образует трещины, но не рассыпается;
- супесь R = 3 кг/см² рассыпается в руке при сдавливании;
- песок R 2 – 4 кг/см² скатать в шарик невозможно, на пальцах остается характерный след.
Расчетное сопротивление грунта берется из таблиц в СП 50-101-2004 (величины указаны в кПа, нужно перевести в кг/см², 1 кПа=0,04 кг/см²), указанном выше. Это значение актуально исключительно для проектов с глубоким заложением столбов. Если планируется мелкозаглубленное столбчатое поле, табличное значение R0 необходимо подставить в формулу R = (100 + h/3)0,005*R0, где h – глубина подошвы столба (0,4 – 0,7 м).
После чего, сборную нагрузку достаточно разделить на R, затем на площадь подошвы, чтобы получить минимально возможное количество столбов. С учетом сечения 40 х 40 см площадь опирания столба составит 0,16 м². Например, при сопротивлении грунта R = 4 кг/см², сборной нагрузке 100 т количество столбов составит 16 штук, а при снижении R до 2 единиц – 32 столба. В последнем случае достаточно использовать уширение подошвы, чтобы снизить количество опор до приемлемого уровня.
Корректировка количества столбов выглядит следующим образом:
- они необходимы на углах;
- в сопряжениях стен;
- через 2 м на прямых участках при использовании деревянного или металлического ростверка;
- либо через 3 м для монолитного ж/б ростверка.
Более удобен в изготовлении наземный или заглубленный ростверк, когда нижним щитом опалубки является грунт. Для заливки висячих балок потребуется размещение нижнего щита на подпорках, увеличится расход пиломатериала. Однако для наземных, заглубленных ростверков следует учесть:
- от поверхности земли балку должно отделять 5 – 7 см минимум;
- необходима боковая защита листовыми материалами (асбоцементный лист), чтобы в процессе эксплуатации эта технологическая щель не засыпалась обвалившимся грунтом;
- для лестницы крыльца удобнее нечетное количество ступеней (1, 3 либо 5 штук), высота ступени обычно составляет 15 – 17 см;
- если внутренняя часть ростверка не засыпается для пола по грунту, по периметру необходимы продухи вентиляции, которые должны быть выше отмостки на 40 см минимум;
Таким образом, при высоте наземного ростверка 65 см от отмостки можно обеспечить нормальное проветривание подполья при полах по лагам, заложить 5 ступенек в конструкцию лестницы, получить готовый цоколь здания.
Разметка и земляные работы
Если фундамент из блоков заглубляется ниже отметки промерзания, для каждого столба потребуется выкопать яму размером 1,2 х 1,2 м глубиной 1,5 – 2 м. Разметку удобнее производить по осям стен, для чего колышки выносятся за периметр пятна застройки, чтобы не перемещать их во время земляных работ. Любая ж/б конструкция, эксплуатирующаяся в земле, должна защищаться от влаги несколькими способами:
- гидроизоляция – под подошвой + непрерывный слой по всей поверхности кладки;
- дренаж – ниже подошвы, кольцевой схемы вокруг здания с удалением подземного резервуара, в который собираются самотеком стоки, на 5 – 7 м от дома;
- ливневка – встраивается в отмостку, отводит талые, дождевые стоки.
На этапе котлована под опорно-столбчатый фундамент проще завести в жилище коммуникации. Позже для этого придется вскрывать черновой пол, возвращаться к земляным работам. Поэтому вместо отдельных ям часто отрываются траншеи по периметру, позволяющие сделать дренаж, утепление цоколя, ввод коммуникаций сразу.
Подушка
Основание из нерудных материалов не требуется лишь на песчаных грунтах. Во всех остальных случаях фундамент из блоков необходимо опереть на подушку:
- слой песка – 20 см поверх нетканого материала (обычно геотекстиль), уплотненные обильным смачиванием, виброплитой послойно (каждые 10 см);
- слой щебня – аналогично предыдущему способу, общая толщина 20 см.
При высоком уровне грунтовых вод (УГВ) можно сделать 40 см слой щебня без песка. Этот материал сохраняет стабильную геометрию даже при избыточной влажности. Убедиться в этом можно на примере ж/д насыпей, эксплуатирующихся веками, в отличие от жижи на пляжах, в которую превращается намокший песок.
Подошва
Чтобы расширить подошву, фундамент из блоков монтируется на железобетонную плиту, залитую в опалубку. Основными нюансами на этом этапе являются:
- площадь плиты должна быть вдвое больше сечения столба для компенсации боковых усилий от пучинистых грунтов;
- гидроизоляция подошвы заметно увеличит ресурс железобетона;
- щебень порвет гидроизоляцию острыми краями.
Поэтому часто используют подбетонку – 5 – 7 см стяжка из тощего бетона, которая дополнительно выравнивает подушку, обеспечивает сохранность гидроизоляции. На этом же этапе опорно-столбчатый фундамент защищается от грунтовых вод дренажной канализацией. Сделать ее можно из гладких, гофрированных перфорированных труб, уложенных на слой щебня с обратной засыпкой из этого же материала (толщина каждого слоя 10 см). Щебень необходимо защитить от перемешивания с грунтом геотекстилем.
Столбы
Фундамент выкладывается из стеновых блоков (керамика, пескобетон, шлакобетон) формата 20х20х40 см на песчано-цементном растворе. Чтобы связать столбы с нижней плитой, из нее можно выпустить арматуру по центру. Кладка стандартная с перевязкой каждого ряда, контролем углов, горизонтали граней блоков.
Если опорно-столбчатый фундамент проектировался с монолитным ростверком, в верхних рядах так же используются закладные из арматуры, которые позже будут связаны с горизонтальными балками. В отличие от железобетона, блокам не нужно набирать прочность, гидроизоляция всех граней столбов производится сразу.
Выпущенный по периметру подошвы гидроизоляционный ковер загибается на боковые грани конструкции. Боковые поверхности обычно обмазываются, пропитываются либо окрашиваются специальными составами на битумной, эпоксидной основе в 2 – 3 слоя.
Ростверк
Сборный ростверк фиксируется к каждому столбу механическим способом, монолитный заливается по оголовкам. Для висячего ростверка дополнительных операций не требуется. Наземные, заглубленные балки необходимо изолировать от грунта для обеспечения технологического зазора:
- пенопластом – материал разрезается на полосы по размеру подошвы ростверка, укладывается на землю между столбами вдоль стен внутри опалубки;
- листовыми материалами – перед заливкой в опалубку засыпается 7 см слой песка, который удаляется после распалубки лопатами, по бокам ростверк обшивается асбоцементными листами, чтобы грунт не засыпал воздушную прослойку.
Этот зазор необходим для компенсации возможного вспучивания грунта без последствий для узлов сопряжения столбов с ростверком.
В каркасных, фахверковых, панельных домах ростверком является нижняя обвязка брусом. В срубах это нижние венцы из бруса, оцилиндровки. Балки крепятся к оголовкам из уголка, приваренным на верхнюю часть столбов. Для изготовления монолитного ростверка выставляются щиты опалубки, производится армирование двумя поясами продольных стержней с обвязкой хомутами либо вертикальными, горизонтальными перемычками.
Бетон заливают за один прием, уплотняют глубинными вибраторами, поливают в первые семь дней. Распалубка возможна на 5 – 7 сутки, после чего необходима обмазочная или оклеечная гидроизоляция бетонных конструкций.
Следуя указанным рекомендациям проектирования, изготовления опорно-столбчатого фундамента можно получить конструкцию с максимальным эксплуатационным ресурсом. Сборные столбы не прощают нарушений технологии или использования некачественных материалов. В отсутствие полноценных геологических изысканий следует принимать расчетное сопротивление грунтов на единицу ниже, обеспечивая запас прочности при возможной погрешности.
Рекомендуем: Как сделать забирку столбчатого фундамента.
