Строительство комбинированного ленточно-столбчатого фундамента
Основание строящегося здания должно быть прочным и надежным, выдерживать все весовые нагрузки от строительных конструкций дома, инженерного оборудования, предметов быта и снеговых осадков на кровлю.
Фундаментная основа должна оставаться устойчивой при возможных подвижках грунта, не разрушаться в случае промерзания или подъема грунтовых вод. Однако возводить тяжелое и мощное железобетонное основание далеко не всегда целесообразно.
В определенных случаях вопрос надежности можно решить, используя несущую конструкцию столбчато-ленточного типа.
Это своеобразный комбинированный ленточно столбчатый фундамент, который сочетает в себе одновременно технические решения, принимаемые для свайных и ленточных монолитных систем.
Благодаря этому, подобные основания можно возводить на слабых неустойчивых почвах с высоким уровнем грунтовых вод и большой глубиной промерзания для одноэтажных жилых домов и хозяйственных построек.
Ленточно столбовые фундаменты можно строить для деревянных и каркасных зданий, не имеющих тяжелых железобетонных перекрытий и каменных стен.
Краткое описание конструкции
Конструктивно столбчато-ленточный фундамент состоит из нескольких опорных каменных столбов, на которые опирается железобетонный мелкозаглубленный ростверк, принимающий все весовые нагрузки здания. В качестве столбовых опор наиболее часто применяются железобетонные столбы, заливаемые по месту.
В целом столбчато-ленточное основание совмещает следующие основные элементы:
- железобетонных столбов, конструкция и количество которых определяется расчетом;
- армирующего каркаса, залитого бетоном;
- надземной ленточной конструкции из кирпича или блоков;
- внутренних вертикальных опор для восприятия нагрузки для стен и перегородок.
При внимательном рассмотрении можно заметить, что сама идея технологии была взята от многоэтажных городских зданий с подвалами и полуподвалами, где забивается свайное поле проектной конфигурации, а после этого монтируется связующий ленточный ростверк небольшого заглубления для создания единой опоры.
Преимущества и недостатки столбчато-ленточных конструкций
Возведение фундамента такого типа менее трудоемко, чем в случае с любым другим типом монолитного железобетона, а также требует меньших затрат строительных материалов. Имея на руках проектные решения, для выполнения работ не потребуется наличия профессиональных строительных знаний и большого опыта. С этим сможет справиться даже новичок, имея с собой одного-двух помощников.
К конструктивным преимуществам столбчато-ленточных оснований можно отнести:
- хорошую защиту от вибрационных воздействий и возможных подвижек грунта;
- особую конструкцию опорных столбов, которая повышает прочность и устойчивость;
- применение смешанных видов материалов при монтаже ростверка;
- повышенные теплоизоляционные свойства, благодаря отсутствию контакта подпольного перекрытия с почвой;
- возможность возведения на участках со сложным рельефом без проведения предварительной планировки;
- уменьшение объемов земляных работ;
- возможность сделать столбчато ленточный фундамент своими руками.
Кроме явных преимуществ, такие опорные конструкции имеют и недостатки, которые могут несколько затруднить организацию и проведение работ:
- сложный инженерный расчет, учитывающий сочетание характеристик грунта и общую весовую нагрузку;
- возможное различие поперечного сечения опоры по высоте и периметру здания;
- практическая невозможность определения влияния пучинистости почвы, требующей наличия запаса прочности;
- невозможность сделать подвал.
Поэтому выполнение расчетов и разработку проекта рекомендуется доверить профессионалам, которые определят необходимые данные и примут решения с минимально возможным, но необходимым запасом прочности и надежности.
Выбор материала опорных столбов
Надежность фундаментной конструкции в значительной степени зависит от правильного выбора материала опорных стоек. На этом этапе строительства не стоит стараться экономить. Если в данный момент закупка недорогих материалов позволит сэкономить определенные денежные средства, то в будущем на проведение ремонта и исправление брака придется потратить весьма значительные суммы.
Для строительства столбчато ленточного фундамента с монолитной плитой перекрытия можно использовать:
Основные ошибки при возведении
Типичными ошибками, которые часто встречаются при строительстве свайно-ростверковых оснований, являются:
- Слабое соединение свай и ростверка, снижающее устойчивость и прочность конструкции.
- Отсутствие воздушного зазора между высоким ростверком и грунтом.
- Увеличенные пролеты между сваями, вызывающие прогиб балок ростверка и появление трещин между основанием и стенами.
Все эти ошибки являются следствием недостатка опыта у строителей или неправильного расчета свайного поля, допустившего слишком большие расстояния между опорами. Все эти недочеты требуют устранения путем усиления соединений, установки дополнительных опор и создания качественного фальш-цоколя.
Работы достаточно сложные и ответственные, но совершенно необходимые, иначе срок службы дома будет значительно уменьшен.
Принцип работы опалубки ТИСЭ-2 и ТИСЭ-3
Рабочая операция формовки блока практически полностью повторяет процедуру изготовления блоков на самодельных или заводских станках. Материалом для блоков служит жёсткий суховатый раствор любой комбинации, приведённой выше.
Ход работы:
- Смочить контактную поверхность водой.
- Установить форму в начальное положение первого блока (на угол).
- Вставить поперечные стержни.
- Установить ограничители пустот (кубы).
- Установить продольный стержень для удержания кубов.
- Укладывать смесь в 2–3 этапа, тщательно, но без лишних усилий трамбуя каждый слой.
- Установить выжимную рамку (в комплекте).
- Извлечь продольный фиксатор (стержень).
- При помощи специального рычага (в комплекте) извлечь кубы из опалубки.
- Придерживая выжимную рамку, снять стенки опалубки.
- Укладывать пластиковую дорожную сетку каждые 3–4 ряда. Зазор между блоками — 10 мм.
При возведении стен опалубкой ТИСЭ-3 предусмотрено армирование гибкими базальтовыми стержнями, закладка которых производится между этапами 6 и 7. В остальном операции для форм ТИСЭ-2 и ТИСЭ-3 совпадают. На весь процесс без учёта времени приготовления раствора уходит 5–7 минут при среднем уровне и менее 5 минут при развитом навыке.
Вертикальные швы между блоками желательно затереть сырым раствором до того, как он полностью отвердеет — в конце рабочего дня. Тогда связка блоков будет наилучшей.
Расчет свайно-ростверкового фундамента
Расчет комбинированного основания с железобетонным ростверком состоит из двух частей:
Расчет свайного поля
Структура и принцип расчета зависит от типа используемых опор. Для винтовых опор при расчете определяется их диаметр, размер лопастей, глубина заложения, расстояние между сваями. Рассчитывая буронабивные опоры необходимо определить глубину, диаметр и шаг, а также произвести дополнительный расчет армирования.
Расчет железобетонного монолитного ростверка
Цель расчета монолитного ростверка свайного фундамента заключается в вычислении продавливания конструкции, ее возможности противостоять изгибающим нагрузкам и определении прочности сечения при воздействии поперечных сил. Процесс расчета подробно описан в СНиП 3.03.01-87, СП «Проектирование и устройство свайных фундаментов» и ГОСТ Р 52086-2003. В сфере частного домостроения производить эти сложные расчеты не целесообразно. Достаточно определить основные размеры обвязки для свайного фундамента:
Глубина заложения ростверка
Глубина заложения напрямую зависит от того, какой тип фундамента был выбран. Напомним, что относительно уровня земли свайно-ростверковый фундамент может быть висячим, повышенным, мелко- и глубоко заглубленным. Свайная часть комбинированного свайно-ростверкового фундамента закладывается как минимум на глубину промерзания почв. Оптимальная глубина заложения ростверка — 10-30 см ниже нулевого уровня. Чем тяжелее масса дома, тем больше должен заглубляться ростверк.
Если ростверк недостаточно заглублен, то фундамент может дать усадку, которая приведет к исчезновению воздушной прослойки между грунтом и монолитной лентой.
Ширина ростверка свайного фундамента
Ширина обвязочной монолитной ленты определяется по формуле:
В = М/L*R
где: В — ширина ленты; М — масса дома (материалы + нагрузки); L — длина ростверка; R – коэффициент несущей способности грунта, определяемый по таблицам в СНиП.
Высота ростверка свайного фундамента
Высота зависит от типа стройматериала, из которого будет возводиться дом. Под газобетон достаточно высоты 40 см, для силикатных блоков — 50 см, более тяжелых материалов — 60 см. Относительно ширины высота ростверка должна составлять 90-110%.
Если ростверк будет одновременно являться цоколем дома, то следует сделать его повыше — 50-60 см. Это необходимо для устройства продухов, которые располагаются на высоте 30-40 см от нулевой отметки.
Пример расчета ростверка для свайного фундамента: строится дом из газобетона с длиной несущих стен 100 м на плотных песках с использованием винтовых опор диаметром 108 мм. Масса дома составляет 55 т. Заглубление ростверка, учитывая массу строения, принимаем 0,2 м. Рассчитываем ширину: В = 55 т/100 м * 75. Ширина составляет 41 см (по другому расчету 10,8 см + 30 см = 40,8 см). Высота ростверка будет составлять 40 см, из которых 20 см будет заглублено под землю.
Сколько нужно цемента и арматуры на строительство фундамента ТИСЭ?
В целом расход материалов на каждые 10 м периметра свайно-ростверкового фундамента ТИСЭ можно примерно определить по следующей таблице:
| Показатель | Количество |
| Глубина заложения фундамента, м | 1,5 |
| Шаг свай, м | 1,5 |
| Высота ростверка, м | 0,3 |
| Ширина ростверка, м | 0,4 |
| Количество арматуры Ø10-12, м | 80 |
| Рубероид для гидроизоляции, пог.м | 4 |
Если вы будете использовать асбестоцементные трубы для формирования выступающей над землей части свай (100 мм), то следует учесть и необходимое количество трубы. Видео, как выполняется бурение и заливка свайно-ростверкового фундамента ТИСЭ, вы можете посмотреть ниже:
Строительство
Универсальное основание, возведенное по технологии ТИСЭ, востребовано, ведь оно обходится недорого, а его строительство не занимает много времени, к тому же все можно выполнить своими руками. Изначально тщательно подготовьте участок, а именно уберите верхний слой почвы и смонтируйте обноску.
Затем выполните разметку расположения свай и участка. Для этого применяется гидроуровень. Затем немного спилите колышки и разместите по наружным углам площади гвозди, зафиксировав на них веревку, можно применить и прочную леску. Когда это работа выполнена, установите колья для несущих стен.
Для монтажа каркаса обноски применяется кругляк из доски толщиной 50 мм. Рекомендуется применять садовый бур. Экономнее и удобнее делать полусплошную обноску, на которой обязательно надо определить нулевой уровень.
Затем выполняется монтаж гладких брусков, которые крепятся к доскам. Сверху должен быть нулевой уровень
Обратите внимание, что обноску устанавливают для контроля, потом ее демонтируют. По округе выкопайте яму и приступайте к бурению. Для начала рекомендуется выполнить приблизительно 5 скважин, после чего их надо расширить
Для начала рекомендуется выполнить приблизительно 5 скважин, после чего их надо расширить.
Если в почве небольшое количество песка, то сверление будет происходить с трудностями и на эту работу уйдет много времени. Чтобы облегчить процесс, в каждую скважину на ночь залейте 5 ведер воды, это размягчит почву и на следующий день увеличить скважину будет легче. Таким образом вы сможете справиться без специального оборудования.
Устанавливая основание ТИСЭ, не забывайте про армирование. Узнать длину прутка можно исходя из глубины опоры. Если арматура будет чуть заметна из-за столба, ее в дальнейшем можно эксплуатировать как виброуплотнитель для бетонирования, что позволит убрать остатки воздуха из бетона.
Следующей процедурой является гидроизоляция, для которой используется рубероид. Для монтажа материал надо разделить на куски и скрутить в цилиндр. Изделие помещается в скважину, но только когда будет выполнен монтаж арматуры. Видимый конец рубашки обсыпают грунтом. Установка фундамента ТИСЭ требует максимально быстрое бетонирование.
Когда вы зальете столбы и засыплете опоры, начинайте изготавливать ростверк. Для этого устанавливаются щиты, их накрывают прочным полиэтиленом. Опалубку фиксируют шпильки, а с двух сторон делаются отверстия в брусе. Один конец шпильки загибают за другой, на котором фиксируется шайба и гайка. На шпильки устанавливается арматура, ее фиксируют стяжками из пластика.
Неоспоримым преимуществом данного фундамента является отсутствие дренажа. Не надо выполнять утепление отмостки и забирки. А чтобы стоки не действовали разрушающе на участки, прилегающие к отмостке, снаружи устанавливаются желоба ливневки.
Преимущества и недостатки
Среди плюсов опорно-столбчатого фундамента можно выделить:
- низкую стоимость и трудоемкость ‒ для сооружения не требуется больших затрат на материалы и объемов работ;
- скорость возведения ‒ за один сезон вдвоем реально возвести каркасный дом на таком виде фундамента;
- отсутствие потребности в специальной технике ‒ для строительства опорно-столбчатого фундамента достаточно использовать бетономешалку, остальные виды работ можно выполнить вручную;
- простоту расчета, что связано с несложным взаимодействием элементов сооружения между собой;
- подходит для разных местных условий;
- не требуется платить за проект большие деньги ‒ его стоимость составляет 3‒10 тысяч рублей, а можно выполнить расчеты самостоятельно, тогда он достанется бесплатно;
- простоту законодательного оформления;
- отсутствие необходимости в высокой строительной квалификации ‒ возвести опорно-столбчатый фундамент своими руками вполне реально даже дилетанту;
- отсутствие необходимости в тщательной планировке строительной площадки ‒ допускается уклон 15‒20 градусов;
- для выполнения работы достаточно одного помощника, причем подойдет человек даже без определенной квалификации;
- надежность;
- иногда существует возможность выполнить ремонт опорно-столбчатой основы собственными силами, без привлечения специалистов.
Несмотря на большое количество неоспоримых преимуществ, данная разновидность фундамента имеет и определенные недостатки. В чем они заключаются. Минусы опорно-столбчатого фундамента следующие:
- небольшая несущая способность ‒ такой вид основы предназначен преимущественно для легких сооружений и непригоден для массивных многоэтажных зданий;
- трудности при сооружении на слабых грунтах, чем отличается от свайного типа фундамента;
- высокая чувствительность к горизонтальной нагрузке ‒ когда под конструкцией находится слой пучащейся почвы, а затем пролегает не пучащейся грунт, существуют риски поломки столбов при условиях резкого похолодания после дождя;
- невозможность строительства на неоднородной почве ‒ если грунт состоит из смеси песка, суглинков, гравия и других пород, можно возводить любой фундамент, кроме опорно-столбчатого;
- невозможность сооружения на слишком замусоренных и обводненных почвах, когда уровень подземных вод находится ближе 2,5 метров от поверхности;
- невозможность обустройства подвального помещения;
- трудности при прокладке коммуникаций;
- непродолжительное время службы (до 50 лет).
Виды
Существует несколько разновидностей опорно-столбчатого фундамента. По материалам, которые расходуются на его строительство, он различается на бетонный, бутовой, бутобетонный, созданный из труб, кирпича, бревен.
Форма опор может быть круглого или прямоугольного сечения.
По способу возведения такой вид основы бывает сборным либо монолитным. Последняя разновидность фундамента производится из готовых блоков или элементов.
По глубине заложения опорно-столбчатый фундамент бывает мелкозаглубленным, незаглубленным и заглубленным. Это зависит от уровня промерзания почвы. Если данный показатель составляет 0,5‒0,7 м, используется мелкозаглубленный тип основы. Что касается незаглубленного способа установки столбов, они вообще не заглубляются в землю.
При строительстве фундамента также учитывается необходимость в сооружении ростверка. Он представляет собой фундаментальную балку, которая обустраивается по опорам и дает возможность распределить оказываемую нагрузку более равномерно. Кроме того, ростверк в качестве основания для кирпичных стен или несущих поверхностей, выполненных из блоков. Что касается опорно-столбчатого фундамента, в котором ростверк не предусмотрен, его, как правило, сооружают под деревянные здания.
Особенности технологии
Аббревиатура ТИСЭ расшифровывается как «технология индивидуального строительства и экология». Данная строительная методика была разработана и запатентована инженером Р.Н. Яковлевым, который, кроме самой технологии, создал также и специальный рабочий инструментарий – ручной бур с ножом особой формы.
Сваи-столбы
Данная методика является по своей сути гибридной, вобравшей в себя плюсы столбчатых и свайных технологий. Чисто технически она относится к буронабивным, так как возведение фундамента ТИСЭ производится при помощи заливки бетона в заранее пробуренную скважину.
Отличительной особенностью сваи ТИСЭ является то, что она имеет своеобразную конструкцию с расширением в её нижней части. Подобного расширения не имеют другие сваи, предназначенные как для забивки, закрутки, так отливаемые по буронабивной методике. Данное расширение-подошва играет роль опорного основания и сближает сваю Яковлева с опорой столбчатого фундамента. Оно увеличивает площадь опоры каждого столба, уменьшая тем самым показатели удельного давления постройки на грунт.
Устройство фундамента ТИСЭ
Из-за того, что устройство опор производится исключительно с помощью мускульной силы человека, они обладают ограниченной несущей способностью. На нём не рекомендуется устанавливать чересчур массивные постройки – кирпичные дома или здания из монолитного железобетона.
Отлично подходит фундамент ТИСЭ для каркасного дома, также на нём можно установить гараж, баню или иное не слишком массивное строение. Помимо распределения давления веса здания на грунт, подошва сваи играет также роль своеобразного якоря.
Область применения
Строительство фундамента ТИСЭ
Данные преимущества свайного фундамента ТИСЭ и определяют область его использования. Это слабые болотистые почвы, а также глинистые, суглинистые и супесчаные грунты с высоким уровнем насыщения влагой. Именно такие почвы наиболее подвержены зимнему вспучиванию.
Обычно при строительстве домов на водонасыщенных грунтах для борьбы с эффектом вспучивания применяются различные дорогостоящие технологии.
- Устройство эффективной дренажной системы. Дренаж предназначается для отвода грунтовых вод от основания здания. Работы связаны с проведением обширных земельных работ, выемкой грунта, укладкой отводных труб, заполнением траншей крупнофракционным материалом и т.д. Минус устройства дренажа – большие затраты времени и сил, а также высокие финансовые расходы.
- Использование в качестве несущей опоры для дома монолитной плиты. Мелкозаглублённый фундамент-плита заливается поверх песчано-гравийной подушки, смягчающей давление мёрзлого грунта. Отсутствие жёсткой сцепки основания с почвой дают ему возможность «плавать» – подниматься и опускаться вместе с грунтом, избегая деформаций и разрушения. Недостатки фундамента-плиты: он предназначается для небольших строений с малой массой. Если же необходимо возведение габаритных построек, например, двухэтажного жилого дома, то расходы на заливку плиты основания возрастают в геометрической прогрессии.
- Применение свай в качестве несущих опор. В данном случае свайная технология является наиболее предпочтительной. Сваи заглубляются ниже уровня промерзания почвы, что уменьшает силы пучения, воздействующие на основание здания. Заглублённые сваи позволяют оптимизировать процесс строительства на сложных грунтах, ускоряя и удешевляя работу благодаря отсутствию дорогостоящих землеройных работ. Но данная технология также имеет свои недостатки: в отдельных случаях сваи могут выталкиваться промёрзшим грунтом. Происходит это от того, что, замерзая, расширившийся грунт схватывает верхнюю часть сваи и увлекает её за собой вверх.
Технология ТИСЭ позволяет избежать возможного выдавливания сваи. Расположенное внизу расширение упирается в лежащие выше слои почвы, и мёрзлый грунт, поднимаясь вверх, просто скользит по поверхности сваи. Основное условие: ТИСЭ фундамент должен быть заглублён ниже уровня промерзания почвы, иначе опора будет попросту выдавлена снизу.
Фундамент ТИСЭ под дом
Данный показатель может иметь разные значения для каждого региона. Узнать уровень промерзания для определённого города можно из сводных таблиц СНиП.
Виды по размещению
В соответствии с размещением ростверка касательно уровня земли есть несколько вариантов его конструкции. Выбор конкретного проекта осуществляют в соответствии с требованиями к основанию, особенностями территории, будущего здания.
Высокий
Высокий ростверк находится на 25 сантиметров и более над поверхностью почвы. Благодаря такому варианту удается добиться дополнительной вентиляции пола и исключить риск появления сырости и плесени. Возвышение ростверка над землей позволяет регулярно осматривать состояние фундамента, выполнять ремонт вовремя.
Подпольное пространство можно использовать для хранения инструмента, садового инвентаря, других вещей. Основной недостаток данного типа ростверка – отсутствие возможности создать полноценное подвальное помещение.
Повышенный
Повышенный ростверк самый популярный в строительстве, находится на уровне грунта. Основанием под ленту выступает песчано-гравийная подушка толщиной в 10-15 сантиметров, для ее сооружения удаляют нужный объем грунта, заменяя его на гравий. Таким образом удается обустроить противопучинистую подушку, которая не дает грунту подниматься при морозе.
Подушка из гравия понижает уровень влажности в грунте, не позволяет под фундаментом скапливаться воде. Основной плюс данного типа ростверка – отсутствие между грунтом и перекрытием продуваемого пространства, что значительно улучшает теплосберегающие характеристики.
Расчет фундамента ТИСЭ
Методика расчета ничем не отличается от расчета в общем случае. Рассчитывается нагрузка от дома, а затем сравнивается с общей несущей способностью планируемого количества и диаметра свай.
Сначала на плане дома расставляете сваи. Они обязательно должны быть в углах и в местах примыкания простенков. Если расстояние между сваями получается больше 3 метров, между ними ставят промежуточные. Так расставляете на плане все опоры, придерживаясь правила:
- минимальное расстояние — 1,5 метра;
- максимальное 3 м.
Затем рассчитываете нагрузку от дома. Для этого сначала необходимо посчитать вес дома (все стройматериалы + мебель, сантехника, тяжелая бытовая техника).
Усредненные нагрузки от разных типов узлов дома
Если говорить усреднено, то для зданий из кирпича или ракушняка на каждый квадрат площади можно брать 2400 кг, из легких строительных блоков (пенобетон, газобетон и т.п.) — 2000 кг, из древесины и каркасники — 1800 кг. По этим усредненным нормам можно предварительно ориентироваться. Если же вы решите все считать серьезно, нужно будет соблюдать всю методику: считать, материалы стен, перекрытий, кровли, отделки и т.д. Так как технологии и материалы могут использоваться разные, расхождения тоже могут быть значительными.
Полученное значение умножаем на поправочный коэффициент — 1,3 или 1,4. Это запас прочности. Полученная цифра — это нагрузка, которую нужно будет передать через сваи.
Теперь по таблице подбираете, какой диаметр должна иметь свая, чтобы она смогла передать необходимый вес.
Несущая способность свай разных диаметров в различных грунтах
Если планируемое количество колонн с расширением выбранного диаметра может передать требуемую нагрузку, вам переделывать ничего не нужно. Если передаваемая масса слишком мала, необходимо или увеличить количество свай или сделать «пятку» большего диаметра.
Технология строительства фундамента
Для начала нужно обеспечить место строительства необходимыми материалами и инструментом. Для этого нужны:
- бур ТИСЭ-Ф;
- лопата;
- цемент с песком для раствора;
- металлическая арматура;
- гидроуровень или лазер.
Констуктивная схема бура ТИСЭ Ф.
Проект строительства такого фундамента начинается с расчета и разметки мест для бурения скважин. При разметке площадки рекомендуется использовать гидроуровень или прозрачный шланг с водой. Уровень опалубки должен быть на высоте 35-45 см от кромки земли.
После выставления нулевого уровня создается площадка, ограниченная колышками и натянутой между ними веревками. Но для горизонтали лучше использовать толстую леску, она отличается большей эластичностью. Затем выставляются контуры внутренних несущих стен, ведь на них также ложится нагрузка от стен и перекрытий.
Для каркаса обноски можно использовать бревна, доски толщиной 5 см и садовый бур. Доски фиксируются колышками на нулевом уровне, формируется диагональ. В четко обозначенных местах делается небольшое углубление и можно начинать бурение.
