Столбчатый фундамент своими руками: типы и строительство

Одним из наиболее распространенных решений для возведения небольших зданий и хозяйственных построек является столбчатый фундамент. Он выделяется своей доступной стоимостью, лёгкостью в разработке и тем, что даже новичок в строительстве может его соорудить самостоятельно. Столбчатый фундамент также имеет преимущество в гибкости проектирования, что позволяет его адаптировать под различные строения и условия.

Устройство и виды

Конструкция столбчатого фундамента состоит из ряда опорных столбов, которые передают вес здания на землю. Эти столбы могут быть как круглыми, так и прямоугольными, а также изготовлены из:

• монолитного железобетона;
• керамических кирпичей (цельных, качественно обожженных);
• бетонных блоков (из тяжелого бетона не ниже марки В15) и железобетонных;
• бутового камня и бутобетона.

Наиболее устойчивыми являются столбы из монолитного железобетона, позволяющие применять их даже на пучинистых грунтах с высоким уровнем грунтовых вод. Остальные варианты состоят из отдельных элементов, соединенных бетонной смесью, и по прочности уступают монолитным. Их рекомендуется устанавливать на стабильных грунтах.

Столбы должны обязательно устанавливаться в угловых зонах здания, а В местах соединения стен и простенков. Если расстояние между опорами превышает 3 метра, необходимо добавление дополнительных столбов. Оптимальное расстояние между опорами составляет 1,5-2,5 метра. При больших весах зданий следует уменьшать шаг установки, но не стоит ставить столбы слишком близко друг к другу — это значительно увеличит стоимость фундамента.

Виды ростверка

Для равномерного распределения нагрузки от здания на столбы их объединяют поперечной балкой, именуемой ростверком или мелкозаглубленной лентой. Это позволяет устранить один из основных недостатков столбчатых фундаментов — риск неравномерной усадки опор.

При возведении деревянных или каркасных домов в качестве ростверка часто используют крупные деревянные брусья, а также металл — профилированные трубы или балки типа тавр. Для соединения балок и обвязки в столбах закладываются шпильки или другие крепежные элементы, а также может быть выпущена арматура. Выбор формы закладных элементов зависит от типа будущего ростверка.

Для тяжелых зданий целесообразно использование бетонной балки, которая может быть как составной — из готовых железобетонных блоков, так и монолитной. Составной вариант проще в установке (приобретение, установка, связывание), однако монолитная конструкция оказывается более экономичной и надежной, что делает её более популярной. Монолитный ростверк предпочтителен для построек из кирпича и других тяжёлых материалов.

Если дом имеет лёгкие пристройки, такие как крыльцо или веранда, их фундаменты должны быть обособленными и не соединенными с основным. Это подразумевает создание отдельного контура фундамента для дома и для крыльца, при этом они не должны соприкасаться. Когда ростверки находятся близко друг к другу, между ними прокладывается демпферный материал, например, два слоя рубероида или картон из минеральной ваты.

При создании столбчатого фундамента с монолитным ростверком важно выполнять армирование столбов с выпусками не менее 70 см, которые затем связываются с арматурой каркаса ростверка.

Пристройки и их фундамент

Это необходимо для компенсации разницы в нагрузке от различных элементов, что может привести к перекосам или даже разрушению здания, если сделать такие элементы связанными.

Чем закрыть промежутки между столбами

При установке столбчатого фундамента здание оказывается приподнятым над уровнем земли, что приводит к образованию сквозняков под черновым полом. Это способствует поддержанию правильного уровня влажности древесины, но негативно сказывается на отоплении, так как пол становится слишком холодным. Ещё одной проблемой является обитание различных существ под домом. Чтобы избежать этих проблем, пространство между столбами рекомендуется закрыть, это можно сделать одним из двух способов:

• устройством забирки — из камня или кирпича между столбами;
• приклеиванием листового или отделочного материала.

Прикрепление листового материала проще — его необходимо отрезать так, чтобы он не касался земли. Оставшееся пространство поможет с вентиляцией и компенсирует пучение.

Забирка потребуется, если планируется утеплить отмостку вокруг здания. При этом она должна располагаться на одном уровне с внешним краем столбов (столбы должны быть шире стен хотя бы на 10 см) и не оказывать поддержки ростверку или нижней обвязке.

Для установки забирки желательно заранее подготовить основание: выкопайте траншею глубиной не менее 20-30 см, положите и утрамбуйте слой песка, затем — щебень, который также следует утрамбовать, и только потом на этом уплотненном основании устанавливается декоративная стена.

Опорно-столбчатый фундамент

На стабильных грунтах для небольших легких построек площадью до 30 квадратных метров, таких как сараи или беседки, можно использовать облегченную версию фундамента, известную как опорно-столбчатый. Чаще всего это один или несколько бетонных блоков, уложенных на песчано-гравийную подушку.

Планировка столбов аналогична: их размещают в углах, в местах соединения стен и, при необходимости, добавляют промежуточные опоры. Важно качественно утрамбовать подушку, чтобы повысить несущую способность грунта. Также необходимо учитывать, что на сыпучих или глинистых водонасыщенных грунтах данный вид фундамента не рекомендуется. Даже для небольших строений, таких как душ или сарай, его прочность будет недостаточной.

Чем отличается свайный и столбчатый фундамент

Сравнивая столбчатый фундамент с круглым сваями, можно заметить, что, на первый взгляд, они схожи. Однако есть различия. Они касаются типов грунта, где их устанавливают, и глубины, на которую их заглубляют. Свайные фундаменты применяются на слабонесущих грунтах и служат для прохождения через нестабильные слои и передачи нагрузки на более плотные грунты.

Столбчатые фундаменты же предназначены для участков с нормальными несущими характеристиками, и их глубина зависит от типа грунта, климатических условий и уровня грунтовых вод. Хотя их конструктивные принципы схожи, задачи и область применения этих двух типов фундамента различны.

Что такое пучение грунта и как оно влияет на выбор фундамента

Наиболее сложными для строительства считаются глинистые грунты. Они плохо отводят влагу, создавая застои в небольших углублениях. При замерзании вода увеличивает объем почвы, что приводит к давлению на всё, что находится в ней, включая фундамент. Это явление называется пучением, а такие грунты — пучинистыми.

Силы пучения действуют как снизу, вытолкая столб, так и с боков, пытаясь сдвинуть опору. Поэтому в глинистых грунтах рекомендуется использовать монолитные армированные столбы.

Для предотвращения выталкивания, нижнюю часть столба делают расширенной, образуя так называемую пятку. Эта область обычно в два раза больше по размерам, чем сам столб, а высота её составляет 1/3 от сечения столба. Например, для столба диаметром 40 см, пятка будет иметь размеры 80 см на 80 см и высоту около 13 см.

Швы между элементами сборных столбов не всегда способны выдержать боковую нагрузку, поэтому для уменьшения влияния сил пучения их выполняют со скошенными стенками. Это повышает надёжность конструкции в пучинистых грунтах. На устойчивых же грунтах можно использовать столбы с прямыми стенками.

Область применения

Столбчатый фундамент, также именуемый столбовым, хорошо функционирует на грунтах с нормальной несущей способностью. На подвижных песках, торфяниках и других нестабильных основаниях их использование нецелесообразно. Главные характеристики такого фундамента: отсутствие возможности создания подвала и наличие продуваемого пространства между уровнем земли и черновым полом. Эти моменты следует учесть при выборе фундамента.

Подходящими ситуациями для применения столбчатых фундаментов являются:

• для зданий из лёгких материалов — древесины, каркасной конструкции, щитового строительства;
• для тяжёлых стен, если требуется заглубление фундамента более чем на 1,8-2 метра, что делает ленточный фундамент слишком дорогим;
• на сильно пучинистых грунтах, где на столбы действуют меньшие силы, чем на ленту.

Однако существуют обстоятельства, в которых использование столбчатых фундаментов не рекомендуется (кроме слабых грунтов):

• при значительном перепаде высот на участке более 2 метров;
• при сложной геологии с риском смещения пластов.

Во всех остальных случаях их использование возможно.

Глубина заложения

При выборе характеристик фундамента ключевым аспектом является его прочность и устойчивость. Поэтому при проектировании всегда закладывают дополнительный запас прочности в пределах 20-40%. Этот запас призван компенсировать неожиданные колебания условий (например, уровень грунтовых вод или нехарактерно низкие зимние температуры) или нагрузки. Особенно это важно учитывать при проектировании фундаментов: глубина залегания определяется с запасом, а несущая способность часто занижается. Это вполне обосновано, ведь добавление новых элементов к уже существующему фундаменту — задача зачастую либо дорогостоящая, либо практически невозможноя.

Наиболее существенный запас прочности в основном закладывается на пучинистых грунтах: предсказать их поведение крайне сложно, поэтому следует стремиться к максимальной надежности. Обычно для частных домов фундаменты размещаются ниже глубины промерзания грунта. Для этого выясняются средние значения по вашему региону, и к полученной цифре добавляется 15-25 см. Например, если в вашем районе уровень промерзания составляет 1,5 м, то глубина заложения фундамента составит 1,65-1,75 м.

Если используются сборные столбы — из кирпича, бута или блоков — потребуется выкопать достаточно просторные ямы под каждую опору. Дно должно находиться на 20 см ниже запланированной глубины заложения для создания отсыпки. Кроме того, яма должна быть широкой, чтобы обеспечить удобство в процессе работы и укладки опор. Поэтому часто выбирают монолитные столбы — для них бурятся отверстия, на дно которых засыпается гравий или песок, устанавливаются опалубки (чаще всего из труб нужного диаметра), а внутри размещается армирующий каркас из арматуры или металлические трубы.

Это правило в полной мере касается тяжелых зданий, однако столбчатые фундаменты под них встречаются редко. Они в основном используются для легких конструкций: таких как деревянные или каркасные дома и хозпостройки. Если в здание не планируется подвал, более целесообразным будет создание мелкозаглубленного (глубина заложения от 0,5 до 0,7 от уровня промерзания) или незаглубленного фундамента (от 0,3 до 0,5 глубины промерзания).

При таком подходе силы пучения будут действовать на столбы, но, поскольку их площадь меньше, чем у ленточных, влияние будет менее выраженным. Эти нагрузки хорошо компенсируются конструкцией каркасного или деревянного дома. К тому же принимаются дополнительные меры для снижения воздействия сил пучения:

• гравийная подушка укладывается на дно ямы под столб, принимая на себя часть нагрузки;
• боковые поверхности делают гладкими и дополнительно обрабатывают солидолом, битумной мастикой или эпоксидной смолой;
• вокруг здания устраивается утепленная отмостка.

В результате в большинстве случаев владельцы даже не замечают, что фундамент подвергся «пучению». Некоторые опоры могут немного подняться, но ростверк и обвязка успешно компенсируют это. После оттаивания грунта все возвращается на свои места.

В хорошо дренируемых грунтах столбчатый фундамент роется до мелкой глубины или вовсе не зарывается. Главное — правильно подобрать размер колонн для равномерного распределения нагрузки.

Размеры столбов

Существуют минимальные размеры опор для столбчатого фундамента, которые зависят от используемых материалов:

• Для монолитного железобетона — 30 см;
• Для столбов из обожженного кирпича — 38 см;
• Для бутовых, бетонных блоков и бутобетона — 40 см;
• Для каменной кладки — 60 см.

При этом размер столба должен превышать ширину стены на 10 см. Чтобы фундамент функционировал корректно, необходимо, чтобы стены располагались над центрированным на опоре, причем по бокам они должны выступать не менее чем на 5 см.

Этапы строительства

Процесс начинается с очистки площадки и ее разметки. С поверхности убирается дерн и плодородный слой, который не несет нагрузку и подлежит вывозке. В этот же момент осуществляется выравнивание — убираются бугры, засыпают и утрамбовывают ямы и впадины. Горизонтальность контролируется с помощью доски длиной два-три метра, на которой установлен строительный уровень.

Разметка

По периметру строения устанавливается обноска — столбы или столбы с прибитыми планками. Их уставливают на расстоянии около метра от будущего периметра дома. С помощью натянутых между ними шнуров уточняют периметр и ширину будущих столбов.

При установке следят за строгостью углов, используя диагонали прямоугольников, которые должны быть равны. В местах, где пересекаются натянутые шнуры, опускается отвес для размечивания размеров столбов на земле.

Этот подход позволяет обеспечить однородность размеров и следить за равномерностью высоты при установке опалубки для монолитных столбов или при укладке сборных.

Рытье ям под столбы

Ямы под сборные фундаменты выкапываются вручную или с использованием экскаватора. Если необходимо углубление до 1 м и грунт не сыпучий, можно сделать стенки прямыми. В случае, когда глубина больше или наблюдаются признаки осыпания, склоны яму должны быть наклонными.

Когда достигнута проектная глубина фундамента, углубляют еще на 20-30 см. Дно выравнивается, и его размеры должны быть больше на 10-20 см, чем задумываемые габариты пятки столба.

С круглых столбов проще. Для них бурятся отверстия ручным или механизированным буром. Если планируется расширение внизу — пятка, можно либо сделать отверстие шире — под размер пятки, либо воспользоваться буром со складным лезвием, именуемым буром ТИСЭ. Дополнительное лезвие открывается по мере достижения необходимой глубины.

Устройство песчано-гравийной подушки

На дно насыпают слой щебня размером 10-15 см и тщательно утрамбовывают. На уплотненный щебень укладывается крупнозернистый песок. Его также проливают и трамбуются. Общая толщина песчано-гравийной подушки должна обеспечить выход на запланированную глубину залегания фундамента.

С круглыми столбами подушка готовится аналогичным образом с учетом возможности утрамбовки. Для этого используется длинный шест, которым выполняется уплотнение подсыпки.

Устройство пятки

При использовании сборных столбов — из блоков, кирпича или бута, проще создать пятку из готового бетонного блока. Он укладывается на заранее выровненный песок.

Для монолитных вариантов следует сделать полушку из монолитного бетона. Устанавливаются опалубки с размерами, в два раза превышающими размеры столба по сечению, и не менее 1/3 по высоте. Арматура укладывается в два уровня, используя прутки диаметром 12-14 мм. В пятке также монтируется арматура, которая потом будет сформировать колонну.

Таким образом, получается единая железобетонная конструкция.

Строительство столбов

В случае работы с монолитным столбом устанавливается опалубка, и внутрь помещается арматура. Для квадратных столбов опалубка создается из досок, а для круглых используются пластиковые трубы соответствующего диаметра. Есть доступный вариант опалубки — рубероид, свернутый в рулон нужной длины. Его сворачивают в трубу необходимого диаметра, насчитывая метраж от образца.

При создавать два-три слоя их связывают скотчем. В результате получается надежная опалубка, которая может удерживать раствор даже в части, выступающей над землей.

Для армирования обычно применяются три-четыре прута арматуры класса A III с диаметром 12-14 мм (для квадратных столбов лучше использовать 4, для круглых — достаточно 3). Пруты связываются между собой в единую конструкцию поперечными перевязками, установленными через 20-25 см. Их выполняют из гладкой арматуры класса A I диаметром 6-8 мм. Лучше надежно связывать каркас, а не сваривать — это обеспечит большую прочность.

Обратите внимание, что расстояние от края опалубки до арматуры должно составлять не менее 50 мм. Это необходимо для предотвращения коррозии металла. На следующем фото представлен пример неправильного армирования, где арматура прижатая к опалубке. Она быстро подвержена ржавчине, что может привести к разрушению столба.

Когда изготавливаются столбы из кирпича, следует использовать полнотелый кирпич не ниже 100 марки, требуемой степени обожженности. Если в водоносном слое наблюдается высокий уровень грунтовых вод, такие столбы могут быть разрушены очень быстро. Для кладки кирпичных столбов используется раствор на основе портландцемента не ниже марки М 300, а лучше М 400 или 500. Популярные варианты раствора:

• 1 часть цемента, 3 части песка;
• 1 часть цемента, 2 части известкового теста, 10 частей песка;
• 1 часть цемента, 1 часть глиняного теста, 10 частей песка.

Кладка ведется с перевязкой, с тщательной проверкой вертикальности. Даже малейшие отклонения могут привести к последующей деформации фундамента или всего здания.

При создании бутового столбчатого фундамента важно выбирать камни с ровными и плоскими гранями. Нагрузка должна равномерно распределяться по всей плоскости камня, а не сосредотачиваться на отдельных частях. Кладка также происходит с перевязкой, при этом самые крупные камни укладываются в углах, а промежутки заполняются более мелкими фрагментами.

Толщина камней не должна превышать 30 см. Их укладывают на раствор, причем следует плотно подгонять друг к другу. Промежутки заполняют щебнем и хорошо трамбуют. Для повышения прочности столбы можно армировать как вертикально, так и горизонтально. Горизонтальная армировка выполняется каждые 25-40 см, вертикально устанавливаются прутки не менее 6 мм в диаметре, также можно использовать арматурные сетки с такой же толщиной.

Обратите внимание: все столбы необходимо выровнять по одному уровню. Чтобы достичь этого, в процессе строительства или заливки рекомендовано постоянно проверять вертикальность: обрезать верхушки будет долго и затруднительно.

Устройство ростверка

Как упоминалось ранее, при создании монолитных столбов в их верхней части устанавливаются специальные закладные элементы:

• шпильки, которые соединяют столбы с деревянной или металлической обвязкой;
• арматурные выпуски, длина которых должна составлять не менее 70 см для связи с арматурным каркасом монолитного ростверка.

Вопрос организации обвязки рассматривается в контексте возведения домов из бруса. Более подробно о конструировании монолитного ростверка можно узнать в статье о фундаментах на сваях и ростверках. Все элементы совпадают, включая расчеты несущей нагрузки.

Гидроизоляция

Чтобы избежать впитывания влаги из почвы между фундаментом или ростверком и обвязкой либо первым рядом кирпичной кладки, следует обеспечить слой гидроизоляции. Для этого можно применять обмазочную гидроизоляцию (наиболее популярная — битумная мастика) или рулонную, либо их комбинацию.

Нет смысла проводить гидроизоляцию для столбов. Наличие влаги не является проблемой для бетонных и бутовых столбов. Кирпичные же желательно устанавливать на сухих грунтах. Их поверхность можно обработать пропиткой глубокого проникновения, что значительно уменьшает их водопоглощение. Однако следует учитывать, что такие средства могут быть достаточно дорогими.

Вопросы по теме

Какие преимущества и недостатки имеет столбчатый фундамент по сравнению с другими типами фундамента?

Столбчатый фундамент имеет несколько весомых преимуществ, таких как экономия стройматериалов и сокращение времени на строительство. Он идеально подходит для легких конструкций и участков с плохими грунтовыми условиями, где другие типы фундаментов могут быть сложны в реализации. Однако, у столбчатого фундамента также есть недостатки: он не подходит для тяжелых зданий и может требовать дополнительных усилий для изоляции от влаги. Поэтому перед выбором типа фундамента важно учитывать конкретные условия и требования проекта.

Как выбрать подходящий материал для столбчатого фундамента?

Выбор материала для столбчатого фундамента зависит от множества факторов, таких как тип почвы, уровень грунтовых вод и климатические условия. Обычно используют бетон, кирпич или железобетонные блоки. Для легких деревянных конструкций подойдут и деревянные столбы, но их нужно обрабатывать антисептиками для защиты от гниения. Также стоит учитывать стальные или композитные материалы, которые могут обеспечить дополнительную прочность. Рекомендуется проводить консультацию с инженером-строителем для выбора наиболее эффективного материала для вашего проекта.

Какие ошибки часто допускают при строительстве столбчатого фундамента и как их избежать?

Одной из популярных ошибок является недостаточная глубина заливки столбов, что может привести к их подмыванию и проседанию. Также неправильно рассчитанная нагрузка на столбы может вызвать перекос всего сооружения. Чтобы избежать этих проблем, рекомендуется тщательно проанализировать грунт, провести геодезические измерения и заранее составить проект с учетом всех нагрузок. Важным этапом является правильная установка опалубки и армирующей сетки, что также поможет увеличить прочность фундамента.