Комбинированный ленточно-столбчатый фундамент

В строительстве для малоэтажных домов применяются всего четыре основных типа фундаментов: ленточные, столбчатые, свайные и плитные, но в каждом типе могут использоваться несколько вариантов, которые отличаются по конструкции и виду материалов. Выбор конкретного вида устройства фундамента осуществляется для каждого здания индивидуально и зависит от следующих факторов: вида и характеристик грунтов на участке строительства, рельефа местности, наличия грунтовых вод и глубины промерзания грунта в данном климатическом регионе, веса здания.

В некоторых случаях принимаются также сочетания основных типов основания, и один из таких вариантов – комбинированный ленточно-столбчатый фундамент. Мы определим особенности его конструкции, рассмотрим, как можно соорудить столбчато-ленточный фундамент с пошаговой инструкцией, и сделаем разбор типичных ошибок и заблуждений.

Особенности конструкции

Обычный столбчатый фундамент представляет собой конструкцию в виде отдельных столбов, чаще прямоугольной формы, которые устанавливаются под такими несущими элементами здания, как колонны или стойки. Традиционный ленточный фундамент устраивается в виде протяженной ленты, на которую  опираются несущие стены. Если совместить эти два типа фундаментов, то получится конструкция, похожая на свайный фундамент с ростверком, объединяющим сваи. Однако столбчато-ленточный фундамент имеет принципиальные отличия от свайного, которые заключаются в следующем:

• Cвайные фундаменты используются преимущественно в грунтовых условиях со слабыми грунтами, имеющими невысокую несущую способность. Функция сваи заключается в том, что она должна пройти сквозь слой слабого грунта и найти опору в слое с высокой несущей способностью. Чтобы найти этот слой делают геологическое исследование. Поэтому длина свай может достигать 10-ти и более метров. Столбчато-ленточные фундаменты применяются в грунтовых условиях с нормальной несущей способностью основания, при этом заглубление столбов в грунт должно составлять величину, которая всего лишь на 200—250 мм превышает глубину сезонного промерзания грунта, то есть в пределах 1,5 – 2,0 метров.
• Сваи передают нагрузку от здания через нижнюю и боковую поверхность. В отличие от свай, столбы в столбчато-ленточном фундаменте передают нагрузку только через подошву.
• Поперечное сечение свай в большинстве случаев гораздо меньше, чем поперечное сечение подошвы столбов.
• Свайные фундаменты могут применяться практически для любых зданий и сооружений, ленточно-столбчатые фундаменты используются преимущественно для легких строений – одно и двухэтажных жилых домов – каркасных и каркасно-щитовых, деревянных из бруса или бревна, из СИП-панелей, для домов из газобетона, газобетонных и пенобетонных блоков, бань, гаражей, заборов  и т.п.

Единственное общее у этих двух типов фундаментов – это ростверк или лента, которые связывают отдельные опорные элементы конструкции. При этом в ленточно-столбчатом фундаменте лента выполняет те же функции, что и ростверк в свайном – играет роль многопролетной балки на опорах, передающей нагрузку от стен здания на столбы, которые в свою очередь передают нагрузку на грунт. В этом и кроется одно распространенное заблуждение: ленту в ленточно-столбчатом фундаменте считают элементом, который передает часть нагрузки на грунт наряду со столбами.

Важно!  В ленточно-столбчатом фундаменте лента не передает нагрузку на грунт, поэтому при расчете не следует учитывать ее площадь. При подборе количества и размеров столбов учитывается только площадь их подошвы. Кроме того, при устройстве ленты нужно предусматривать подготовку из слоя пенопласта, которую укладывают под ленту, чтобы смягчить воздействие грунта на ростверк при морозном пучении на пучинистом грунте. Вместо пенопласта, можно делать слой песка, который затем удаляется из под ленты, тем самым образуется воздушный зазор. Лента должна висеть!

С тем, что лента в столбчато-ленточном фундаменте играет роль висячего ростверка, связан и характер ее армирования. Лента армируется пространственным каркасом, в котором и верхние и нижние арматурные стержни рабочие.

Пошаговая инструкция по устройству

Устройство ленточно-столбчатых фундаментов производится в следующем порядке:

Расчет

Расчет и подбор количества, габаритов столбов, их расположения. Для расчета нужно иметь: проект дома с точными планировками и данными о конструкции стен и перекрытий, сведения о типе грунтов, глубине промерзания и снеговой нагрузке в регионе строительства. Пример расчета можно посмотреть здесь: ссылка.

Разметка

Разбивка осей здания и расположения столбов в натуре на участке строительства. Разбивку следует производить с использованием точных геодезических приборов – теодолита, нивелира, лазерного уровня, построителя точек и лазерного дальномера, также используют метод диагоналей.

Совет:  Так как от точности разбивки осей будет зависеть правильность всей последующей постройки (по СП 126.13330 «Строительная геодезия» допускается погрешность при разбивке не более 10 мм), то если нет навыков обращения с такими приборами, лучше обратиться к специалистам-геодезистам.

Оси здания закрепляются на участке с помощью обносок, которые забиваются в грунт на расстоянии 1,5 – 2 метра от края траншей или котлована и выравниваются по единому уровню с помощью нивелира или лазерного уровня. После закрепления осей на обносках можно по мере надобности натягивать разметочные шнуры, которыми отмечают оси здания, наружные и внутренние грани лент и столбов.

Подробно про разметку тут: ссылка.

Копка ям под столбы

После разметки осей здания и мест расположения столбов и траншей приступают к откопке ям для столбов. Глубина заложения и размеры столбов должны быть определены ранее при расчете фундамента. В случае, когда по расчету габариты подошвы столба позволяют при откапывании разместиться в яме и работать там, стенки ямы можно сделать вертикальными. Если же габариты подошвы небольшие, то ямы откапывают с откосами. Вынутый грунт следует складировать поблизости от котлована – он понадобится в последующем для обратной засыпки.

На дно ямы укладывается опалубка для подошвы — пленка с запуском на стенки на дно, рубероид по кругу, который прикрепляется к стенке обычными гвоздями. Опалубка нужна чтобы бетон не пересыхал.

Армирование столбов

Изготовление каркасов и сеток для армирования столбов. Столб армируется пространственным каркасом на всю высоту, и сеткой, которая укладывается по подошве. Для вертикальных стержней каркаса следует использовать арматуру диаметром 12—14 мм класса А3 по старой маркировке или А400 по новому стандарту. Длина каркаса принимается с учетом того, что стержни должны выступать над верхней плоскостью столба на 250 мм для связи с лентой, и быть загнуты снизу для установки на сетку подошвы. Для поперечных хомутов пространственного каркаса можно применять арматуру диаметром 6 или 8 мм класса А1 (А240).

Для пространственного каркаса достаточно 4-х стержней, нижние концы которых необходимо отогнуть под прямым углом на 200 мм каждый для установки на сетку и привязки к ней. Хомуты устанавливаются через 300 мм по высоте каркаса. Для сетки нужно использовать арматуру диаметром 10—12 мм класса А3 (А400), стержни которой связываются с ячейкой 150х150 мм. Все соединения стержней между собой и с хомутами осуществляются с помощью вязальной проволоки. Снизу под сетку устанавливаются пластиковые проставки («стаканы»).

Заливка подошвы

На дно ямы укладывают арматурную сетку с привязанным к ней вертикальным пространственным каркасом. Сетка должна быть уложена на специальные инвентарные пластиковые подкладки, обеспечивающие защитный слой бетона.

Нижняя часть заливается бетоном на проектную толщину, обязательно используется глубинный вибратор для уплотнения смеси. Каркас перед бетонированием  надежно фиксируют путем укладки поверху ямы доски, которую прижимают к грунту кирпичом или другим грузом, а стержни каркаса привязывают проволокой к этой доске.

Опалубка под столбы и засыпка

Для изготовления опалубки под столбы используют деревянную доску, фанеру, листы ДСП или ОСП.

Важно! Так как для приготовления бетона используется щебень, песок, цемент и вода, то в составе готовой бетонной смеси образуется так называемое цементное молоко – жидкая субстанция цемента в воде. Если залить бетон в яму без опалубки, что иногда допускают неграмотные строители, то цементное молоко будет просачиваться в грунт, ухудшая тем самым прочностные качества бетона. Поэтому все бетонные конструкции должны сооружаться в надежной опалубке, даже если столб без уширения внизу.

Поверх армокаркаса устанавливается, ранее изготовленная опалубка. Сверху она закрывается пленкой, которая по периметру крепится строительным степлером. Пленка нужна, чтобы в опалубку не попал мусор и грунт.

Далее производится обратная засыпка с послойным трамбованием и проливкой водой через каждые 15 см ручной трамбовкой — брус с перекладиной.

Заливка столбов

Немного песка и пыли все же попадет в опалубку при засыпке, чтобы удалить грязь можно воспользоваться старым пылесосом.

Для заливки нужно использовать бетон класса В15—В20 или марки М200—М250. Если бетон замешивается на площадке, необходимо строго выдерживать пропорции смешиваемых компонентов. Для приготовления бетона в бетономешалке следует придерживаться следующих соотношений: для бетона В15 – 1 мешок цемента : 6 ведер песка емкостью 10 литров : 14 ведер щебня : 4 ведра воды. Для бетона В20 соответственно: 1 мешок цемента : 5 ведер песка : 12 ведер щебня : 3,5 ведра воды.

Подробно про пропорции бетона здесь.

Совет:  В первую очередь следует залить столбы, расположенные на углах дома и пересечениях стен. При этом нужно особенно тщательно выверить правильность установки опалубки и каркасов. После заливки бетоном и схватывания на выступающую арматуру крайних столбов можно натянуть разметочные шнуры и по ним регулировать установку опалубки и каркасов промежуточных столбов.

Заливку бетоном столбов нужно выполнять послойно, слоями в 300—400 мм, уплотняя каждый слой глубинным вибратором.

После заливки столбы укрываются той же пленкой, которая была использована ранее для закрытия от мусора.

Гидроизоляция

Поверхности столбов, соприкасающиеся с грунтом желательно гидроизолировать. Это делается с целью защиты от воздействия грунтовой влаги, которое может привести к коррозии и постепенному разрушению бетона и арматуры. Если опалубка снимается для повторного использования, то поверхности столбов покрывают битумной мастикой за два раза, при этом обратная засыпка не производится, но каркасы опалубки должны быть выполнены более прочными. В случае, когда опалубка не снимается, следует предварительно покрыть мастикой поверхности опалубки.

Траншеи под ленту

После того, как все столбы будут залиты бетоном, откапывают траншеи под ленту. Сечение ленты определяется расчетом при проектировании. В зависимости от конструкции стен дома ширина ленты может быть в пределах 300—500 мм, а высота 300—400 мм. Поэтому траншея выкапывается шириной в соответствии с этими размерами, глубина с учетом толщины щебеночной подушки и проктной высотой цоколя. Например, если сечение ленты 400х400 мм, то ширина траншеи должна составлять 450 мм с запасом для установки опалубки, а глубина – 200-300 мм с учетом щебеночной подушки толщиной 200 мм и слоя пенопласта толщиной 100 мм.

Щебеночная подсыпка осуществляется с тщательным уплотнением поверхностной трамбовкой.

Если грунт непучинистый (песок), то поверх слоя щебенки укладывают слой неплотного пенопласта 100 мм. Он служит демпфером при работе ростверка на изгиб, лента получается висячей (опертой на столбы), это принципиальный момент конструкции, так как если опереть ленту на грунт, то столбы как бы повиснут в грунте и получится не столбчато-ленточный фундамент, а ленточный мелкозаглубленный, рассчитывать его нужно соответствующим образом. Возникает вопрос, зачем тогда вообще столбы?

Если же грунт пучинистый (глина), то делается не щебеночная отсыпка, а песчаная, которая удаляется после заливки ленты, в результате образуется воздушный зазор. Получается висячий ростверк, работают столбы, все как и положено.

Подробно: Какой грунт пучинистый а какой нет.

Опалубка ленты

Опалубку под ленты изготавливают из доски или листовых материалов – ДСП, ОСП, фанеры, из которых собирают щиты. Вначале по шнуру устанавливают крепеж из брусков, которые забивают в грунт по краям траншеи с шагом 800—1000 мм. К стойкам крепят щиты, которые дополнительно скрепляют поверху проволочными стяжками или деревянными брусками, а со стороны наружных стенок упорами. Опалубку изнутри обтягивают полиэтиленовой пленкой – это защитит от просачивания цементного молока.

Армирование ленты

Каркас собирается из 4-х или 6-ти рабочих стержней, два (три) из которых должны быть расположены в нижнем поясе ленты, два (три) в верхнем поясе, и хомутов, скрепляющих рабочую арматуру через 400 мм по длине. Количество рабочих стержней зависит от ширины ленты: если балка шириной 300—400 мм, то достаточно 4 стержня, если 500 и более, то необходимо использовать 6 стержней. Для рабочей арматуры применяются стержни диаметром 12—14 мм класса А3 (А400), для хомутов – диаметром 6 мм класса А1 (А240). Каркас изготавливается секциями длиной по 4—6 м, которые укладываются в опалубку с нахлестом, величина которого должна составлять не менее 40 диаметров арматуры. Если арматура диаметром 12 мм, то величина нахлеста должна быть – 480 мм. Места стыков соединяются вязальной проволокой.

Внешние углы и примыкания не допустимо армировать простым загибом арматуры, обязательно перевязывать П-образными и Г-образными хомутами, как на схеме ниже.

Примыкание столба и ростверка перевязывается как на схеме ниже.

Подробно: Как правильно армировать ростверк.

Бетонирование ленты

После установки каркасов необходимо отметить на внутренней поверхности опалубки верхнюю плоскость конструкции, которая будет служить ориентиром при бетонировании. Разметку делают с помощью нивелира или лазерного уровня и разметочной ленты – ее прикрепляют к опалубке строительным степлером.

Заливку бетоном желательно произвести за один прием, для чего следует заказать сразу весь нужный объем на заводе с доставкой миксером. В этом случае гарантированно будет обеспечена нужная марка бетона М200 или М250. При заливке нужно использовать глубинный вибратор для уплотнения смеси, после заливки загладить поверхность конструкции с помощью терок.

Распалубка и гидроизоляция

Снимать опалубку можно после достижения бетоном 70 % проектной прочности. При теплой погоде это происходит через 2—3 недели после заливки.

Важно: Во время набора бетоном прочности необходимо за ним ухаживать: накрывать фундамент полиэтиленовой пленкой, при жаркой погоде периодически поливать водой, не допуская растрескивания поверхности конструкции.

После снятия опалубки боковые поверхности монолитной ленты необходимо покрыть в два слоя битумной мастикой для гидроизоляции.

Типичные ошибки

При устройстве ленточно-столбчатых фундаментов допускают следующие типичные ошибки:

• считают ленту частью фундамента, которая работает так же, как и в обычном ленточном фундаменте, то есть передает нагрузку на основание. Это, прежде всего, приводит к ошибкам в расчете, а практически к подбору недостаточного количества столбов и неправильному определению площади подошвы;
• неправильная оценка грунтовых условий, характеристик грунтов, что также приводит к ошибкам в расчетах;
• неверное определение глубины заложения фундаментов и расположение подошвы столбов выше глубины промерзания грунта, что приводит к недопустимым деформациям вследствие морозного вспучивания грунта;
• недостаточное армирование рабочими стержнями сеток и каркасов, неправильный выбор диаметра и класса арматуры;
• неправильно перевязывают арматуру в углах и сопряжениях столбов и ростверка;
• несоблюдение рецептуры приготовления бетона, неправильный подбор соотношения компонентов;
• устройство столбов без опалубки.

Плюсом использования столбчато-ленточных фундаментов является определенный экономический эффект – удешевление по сравнению с обычным ленточным фундаментом, но только при самостоятельном выполнении большей части работ, так как трудоемкость выше. Минусом – ограниченность применения, невозможность сооружения под зданием подвала или погреба.