Армирование столбчатого фундамента

Закладку и армирование столбчатого фундамента производят в соответствии с СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

Где используют столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент применяют для:

• постройки легких зданий до двух этажей (деревянных, каркасных);
• возведения временных помещений (бытовки, строительные вагончики, времянки);
• строительства небольших хозпостроек (бани, беседки, теплицы, летний душ, сарай);
• пристройки к дому малых архитектурных форм (крыльцо, навес, веранда, терраса).

Нельзя применять столбчатый фундамент при:

• возведении тяжелых крупных строений;
• постройке зданий на нестабильных грунтах (песчаные, торфяные), грунтах с высоким залеганием грунтовых вод;
• строительстве зданий на участках с большим перепадом уровня земли (более 1,5 метров).

Столбчатый фундамент применяют, если невыгодно закладывать монолитную ленту.

Железобетонный столбчатый фундамент включает несколько ключевых элементов, обеспечивающих его прочность и устойчивость. Основное вертикальное армирование выполняется стержнями из арматуры диаметром 10 мм, которые воспринимают нагрузку на сжатие и растяжение. Для фиксации этих стержней и предотвращения их смещения при заливке бетона применяются хомуты диаметром 6 мм, дополнительно повышающие устойчивость конструкции к боковым воздействиям. Горизонтальная арматурная сетка с ячейками 150×150 мм, изготовленная из проволоки диаметром 6 мм, равномерно распределяет нагрузку по основанию, минимизируя локальные напряжения. Для крепления надземной части сооружения к фундаменту используются анкерные болты марки M16, обеспечивающие надежное соединение. Вся конструкция заливается бетоном класса B15 (M200), гарантирующим необходимую прочность и долговечность. Такая комбинация армирующих элементов и высококачественного бетона позволяет эффективно передавать нагрузки на грунт, сохраняя целостность и стабильность фундамента в условиях эксплуатации.

Под тяжелые здания, многоэтажки, мосты закладывают фундамент стаканного типа. Это разновидность столбчатого, возводимого по особой технологии.

Виды столбчатого фундамента

Столбчатый фундамент возводят из разных материалов:

• кирпича;
• газосиликатных блоков;
• бревен;
• бутового камня;
• металлических готовых свай;
• железобетона.

В армировании нуждается железобетонный фундамент, поскольку остальные материалы либо скрепляются цементом без участия арматуры, либо используются как самостоятельная конструкция (металлические сваи).

Фундамент бывает также незаглубленным, мелкозаглубленным, заглубленным.

Незаглубленный возводится практически поверх грунта. Здесь только снимается плодородный слой почвы. Мелкозаглубленный уходит в грунт на глубину 40-70 см. оба типа подходят для легких строений.

Для возведения дома используют заглубленный фундамент. Его закладка производится ниже уровня промерзания почвы, на глубину до 150 см.

Преимущества и недостатки

К преимуществам относится экономия на материалах. Стоимость возведения столбчатого фундамента на 75% ниже стоимости ленточного. Для устройства столбов нет необходимости выравнивать почву на участке. Вместо рытья полноценной траншеи достаточно выкопать углубления для свай, тем самым сэкономить время.

Прокладывать коммуникации в будущий дом можно даже после настила чернового пола. Возводить фундамент под стальную колонну можно на промерзшей почве и в зонах вечной мерзлоты.

Среди недостатков столбчатого фундамента строители отмечают то, что он подвержен горизонтальному смещению. Одновременное давление на столбы сверху от дома и сбоку от почвы приводит к тому, что вся конструкция может покоситься. Причиной этому может стать разная плотность грунта в местах установки свай.

Неравномерное сопротивление почвы приводит к перекосу сооружения. Кроме того, свайный фундамент не позволяет сделать под домом подвал, погреб или цокольный этаж.

Расчет количества столбов

Столбы фундамента располагаются под всем строением по схеме. Расстояние между столбами 1,5-3 м друг от друга. Дополнительно столбы устанавливают под предполагаемые тяжелые конструкции в доме (печи, камины).

При расчете количества столбов учитывают нагрузку от здания на каждую опору и тип почвы. Сначала вычисляют площадь опоры.

Чтобы рассчитать нагрузку на один столб, используют правило:

• на плотных устойчивых почвах 2,5 кг на 1 см²;
• на почвах средней плотности 1,5 кг на 1 см²;
• для неустойчивых почв 1 кг на 1 см².

Для подсчетов пользуются формулой:

площадь поверхности опоры (в см²) * показатель для нужного типа почвы

Получают допустимый вес на один столб.

Например, на плотных почвах один столб с сечением 40*40 см допустимо нагружать на 4 тонны. Для пластичных глиняных почв нагрузка на одну пору не должна превышать 2,4 тонны. Для неустойчивых песчаных почв – 1,6 тонны.

Для подсчета количества столбов достаточно разделить предполагаемый вес дома на соответствующую нагрузку одной колонны (в тоннах).

Причины армировать столбчатый фундамент

Армирование столбчатого фундамента применяют для повышения его надежности и долговечности.

Вес здания дает нагрузку столбам на сжатие. Армирование увеличит несущую способность опоры.

Зимнее пучение грунта сжимает столб. Опора получает нагрузку на разрыв. Арматура предотвращает разрушение монолитной сваи.

Замерзший зимой грунт к лету оттаивает. Горизонтальные подвижки почвы дают нагрузку столбам на излом, смещение. Армирование фундаментов под колонны позволяет избежать сдвига столбов, наклона и заваливания всей постройки.

Для усиления конструкции и более прочной связи опор ростверк также армируют, укладывая пруты в его нижней и верхней части.

Какую арматуру выбрать

Для армирования столбов применяют арматуру двух типов: вертикальную профилированную с диаметром 10-16 мм, горизонтальную гладкую с диаметром 6-8 мм.

Для ростверков применяется горизонтальная продольная арматура с регулярным профилем диаметром 10-16 мм. Гладкие пруты с диаметром 6-8 мм укладывают горизонтально поперек ростверка и для вертикальной связки.

Для устройства фундамента под металлическую колонну применяют стальную арматуру марок А I и А III либо композитную. Стеклопластиковая арматура, в отличие от стальной, выдерживает большие нагрузки, инертна к влаге и химическим веществам.

При выборе композитной арматуры стоит учитывать, что стеклопластиковые пруты меньшего диаметра по прочности соответствуют стальным с большим диаметром. Одинаковой прочностью обладает композитная арматура с сечением 10 мм и стальная с сечением 12 мм.

Этапы армирования столбчатого фундамента

Столбы армируют при помощи профилированных вертикальных прутов. Из них заранее собирают каркас, который потом опускается в скважину. Стержни в каркасе между собой связывают проволокой или сваривают.

Сбор каркаса

Для армирования опор используют 4 вертикальных профильных прута, которые соединяют между собой поперечными гладкими сверху и снизу, а также в середине с шагом 250 мм. При этом каркас в сечении должен быть меньше диаметра будущей сваи на 70-100 мм (по 35-50 мм с каждой стороны). Длина вертикальных арматурных стержней должна быть больше на 20-30 см, чем высота будущего столба. Эти части загибают наружу под углом 90 градусов.

Отдельно собирают решетку усиления пяты опоры. Решетку вяжут из профилированной арматуры с сечением 6-8 мм, образуя ячейки 10*10 или 15*15 см. Затем решетку и загнутые части готового короба-каркаса также сваривают или связывают.

Подготовка скважины и заливка пяты

Дно скважины засыпают песком на 250 мм, затем щебнем на такую же высоту. Засыпку утрамбовывают, поверх выстилают рубероидом, заходя на стены. Далее заливают выравнивающим слоем жидкого бетона на высоту 30-40 мм. Это обеспечит защиту каркаса от влаги и коррозии. Через 4-5 часов в скважину можно опускать каркас. Далее заливают пяту на высоту 10-15 см.

Заливка столба

На каркас устанавливают опалубку.

Заливку каждой сваи выполняют в один подход. Если ее разделить на этапы, опора получится хрупкой в месте перехода слоев.

В соответствии с СП 63.13330.2018 в зависимости от вида иклассанапрягаемой арматуры используются разные классы бетона, но не ниже В15.

Свободное пространство между стенками скважины и опалубкой заполняют остатками грунта вперемешку со щебнем и утрамбовывают.

Этапы армирования ростверка

Для железобетонных свай есть два типа ростверка: обвязка профилем или монолитный бетонный.

Для легких построек из каркаса или бруса достаточно профильного ростверка. Его конструируют из металлических швеллеров, а при заливке столбов в них монтируют шпильки или анкера для крепления ростверка.

Для небольших строений из пенобетона или газоблока лучше устроить монолитный ростверк.

Устройство бетонной обвязки подчиняется общим правилам заливки ленточного фундамента, только здесь лента закладывается не в траншею, а в опалубку, собранную на готовых столбах.

Ширина ростверка должна быть равна толщине стены или чуть больше нее. Ростверк не может быть уже 40 см. Высота обвязки в частном строительстве должна быть не менее 25 см, обычно она составляет 30-40 см. для заливки ростверка применяют бетон класса не ниже В15.

На дно опалубки укладывают бруски одинаковой толщины (достаточно 3-5 см в сечении). Это делается, чтобы армирующий каркас при заливке оказался внутри нее, не выступая за края застывшей смеси.

Профильную арматуру с сечением 10-12 мм укладывают на бруски продольно, отступая по 3-5 см от каждого края опалубки. Стержни связывают между собой поперечной арматурой с гладким профилем и диаметром 6-8 мм с шагом 40 см.

Вязать нужно так, чтобы по всей длине каркаса расстояние между прутами было одинаковым. Когда нижний армирующий пояс собран, по аналогии формируют верхний.

Верхний и нижний уровни можно соединить вертикальной арматурой, а можно и не соединять. В этом случае между сваями устанавливаются П-образные рамки из бруса, а собранный отдельно армирующий пояс подвешивается к ним на проволоке так, чтобы он зависал в коробе опалубки, углубляясь в нее на 3-5 см от верхнего края. Оба уровня связываются между собой проволокой. Получается каркас. Далее в опалубку заливают бетонную смесь.

Готовность опор из монолита достигается через 30 дней. До этого нельзя давать никакие нагрузки на сваи. Ростверк начинают монтировать, когда сваи уже полностью застыли.