При проектуванні і будівництві будівлі будь-якого призначення важливе значення має фундамент і то, як він передає навантаження на грунт. Неправильно підібрана конструкція здатна привести до просідання та пошкодження всієї будівлі. Проектування фундаментів для приватного будинку переслідує дві мети - не тільки підібрати конструкцію з заданими характеристиками, але і з оптимальною для забудовника вартістю. Для економії не на шкоду якості застосовують багато фундаменти, які не часто вибирають, або взагалі не використовують для промислового і цивільного будівництва. До таких конструкцій відносять і монолітні стовпчасті фундаменти.
Особливості та види стовпчастих фундаментів
Що таке стовпчастий фундамент і як він зводиться? У загальному випадку це різновид пальових конструкцій. Фундамент палі складається з розташованих в певному порядку стрижнів в грунті, які забиваються або влаштовуються в інший спосіб. На ці стрижні передається вся навантаження від будинку. Палі бувають декількох типів. Їх поділяють по:
- способу зведення (гвинтові, буронабивні, забивні);
- особливостям передачі навантаження на підставу (висячі, стоячі);
- матеріалом виконання (зі збірного або монолітного залізобетону, металеві).
За способом збору і розподілу навантаження від будинку на велику кількість опор стовпчасті фундаменти працюють за тим же принципом, що і пальові. В чому різниця? Загалом, термін «стовпчастий фундамент» часто використовують забудовники для позначення всіх конструкцій з використанням окремо розташованих точкових опор. Хоча правильніше називати так стільки конструкції з вкопаних або влаштованих безпосередньо в грунті опор з цегли, каменю або залізобетону.
На відміну від паль, вони, як правило, влаштовуються на невеликій глибині. Для неважких будинків і тимчасових будівлі застосовують навіть технологію мелкозаглубленних фундаментів, коли підошва конструкції розташовується вище глибини промерзання або навіть на самій поверхні грунту.
Залізобетонний стовпчастий монолітний фундамент часто влаштовується для різних типів будівель. Він застосовується і для будинків з зі стінами, з цегли, бруса, і для будівель каркасного типу.
Допустимий тип ґрунту і розрахунок
Для всіх чи грунтів доцільно влаштовувати стовпчасті фундаменти? Загалом, стовпчасті конструкції не підходять для слабких і просідаючих грунтів. Також проблематично їх будувати в рухливих грунтах і на пливунах. Найкраще стовпчастий фундамент використовувати на міцних підставах з низьким рівнем грунтових вод, наприклад, на піщаних.
Застосування таких конструкцій на таких грунтах дозволить істотно скоротити вартість будівництва і обсяг земляних робіт. Перед будівництвом необхідно провести розрахунок і визначити, чи здатний грунт на ділянці прийняти навантаження від будинку. Якщо при влаштуванні стрічкового фундаменту вага будівлі передається основи рівномірно під всією площею стін, то стовпи збирають і передають навантаження зосереджено. Загалом порядок вибору фундаменту такої:
- розраховують повний вага будинку, включаючи і тимчасові навантаження;
- визначають несучу здатність підстави, для цього проводять геологічні вишукування або беруть значення з нормативної документації для кожного типу підстави;
- за кількістю опор і площі їх підстави визначають навантаження на грунт в кг / см2, якщо вона більше допустимої, то збільшують кількість стовпів або їх перетин.
Приблизний розрахунок ведуть виходячи з несучої здатності грунту в 2 кг / см2.
Для слабких грунтів доцільно вибирати пальові, плитні або стрічкові фундаменти.
Якщо на ділянці виявився пучиністий грунт, то зведення стовпчастого фундаменту можливо якщо частина підстави замінити на пісок. Для цього вибирається шар існуючого грунту і влаштовується піщана подушка.
З чого складається монолітний стовпчастий фундамент
Конструктивно такий фундамент складається з таких елементів:
- бетонних або залізобетонних стовпів;
- горизонтальної конструкції, яка з'єднує всі стовпи і розподіляє між ними навантаження - ростверку.
Монолітні стовпи влаштовують за допомогою знімною або незнімної опалубки. За перетину опори бувають прямокутні, квадратні й круглі. Стовпи прямокутного і квадратного перетину влаштовують в дерев'яній опалубці, яка після затвердіння бетону демонтується.
Круглі опори частіше влаштовують з використанням труби, в яку заливається бетонна суміш. Труба залишається частиною конструкції і не знімається після монтажу. Також круглі стовпи влаштовуються і в знімній опалубці т безпосередньо в грунті.
Ростверки також виготовляються з різних матеріалів. Вони бувають:
По розташуванню відносно грунту ростверки бувають високі і низькі. Високі розташовуються на деякій відстані від поверхні землі і не беруть участь в передачі навантаження.
Але існує й такий різновид як свайно-стрічкові або столбчато-стрічкові фундаменти. Фактично, це два фундаменту в одному. Ростверк, який закопується в грунт, також бере участь в передачі навантаження і працює як стрічковий фундамент. Така конструкція вимагає великих земляних робіт і здорожує будівництво. Перед її вибором потрібно обов'язково підрахувати економічну складову такого фундаменту.
Зведення монолітних стовпчастих фундаментів
Пристрій стовпчастого монолітного фундаменту можливо і без залучення професійних будівельників. Хоча без консультацій з інженерами і проектувальниками не обійтися. Розглянемо з яких етапів складається зведення стовпчастого фундаменту монолітного типу. Для прикладу візьмемо конструкцію круглої форми з дерев'яним ростверком з бруса. Така компоновка часто влаштовується для будинків з бруса і колод. Всі роботи проводять в наступному порядку:
- Розробляються проект і схема розміщення фундаменту. Розраховуються його розмір і характеристики. Відстань між стовпами зазвичай вибирають в межах 1,5-3 м. Діаметр стовпа - від 200 мм.
- Ділянка під будівництво очищається від сміття і рослинності. Зрізається родючий шар грунту, який потім використовують для саду або городу.
- Готуються поглиблення для заливки. Для стовпів круглого перетину вони висвердлюють ручним або механізованим буром. Для цього можна використовувати також спеціальні бури для паль ТІБЕ. Фактично, такі палі і є стовпами, так їх заглиблення мало. Бур для паль ТІБЕ зручний тим, що його застосування дозволяє влаштувати розширення підошви стовпа. Завдяки цій технології збільшується опорна площа кожного стовпа, без зміни його перетину. Глибина буріння - нижче розрахункового рівня промерзання в регіоні. Для мелкозаглубленних фундаментів допустимо влаштовувати стовпи вище рівня промерзання, але частина грунту в такому випадку замінюють на пісок. Прямокутні стовпи влаштовують за тим же принципом, тільки ями викопують з таким розрахунком, щоб в них зібрати опалубку. Необхідно суворо дотримуватися прямий кут при бурінні і при установці опалубки.
- У пробурений отвір поміщають шар рулонної гідроізоляції. Згорнутий у вигляді циліндра матеріал розміщують в ямі впритул до грунту. Для конструкцій із знімною опалубкою гідроізоляцію влаштовують після заливки.
- Далі готують каркас з арматури. З стрижнів діаметром 10-12 мм пов'язують каркас, який поміщають в свердловину. Верхні кінці арматури випускають на 20-25 см вище зрізу палі, якщо на них буде влаштовуватися монолітний ростверк.
- Проводять бетонні роботи. Для цього використовують бетони марок В 12,5-В25, які виготовляють безпосередньо на ділянці, або привозять з заводів. Заливку проводять так, щоб суміш рівномірно розподілялася в опалубці. Бульбашки повітря видаляються постійним ущільненням бетону з використанням спеціальних віброущільнювачі. Бетонування проводять в теплий період року, при морозах використовують спеціальні добавки. Висота верху стовпа від поверхні землі - від 200 мм.
- Після застигання бетону влаштовують ростверк. Якщо він запроектований з монолітного бетону, то його заливають у спеціально підготовлену опалубку з арматурним каркасом. Ростверк з дерев'яного бруса укладається безпосередньо на верхній зріз стовпа, закритий шаром гідроізоляції.
На ростверку зводяться стіни з обраного матеріалу. Потрібно мати на увазі, що підлога першого поверху такого будинку вимагає додаткової теплоізоляції.