Столбчатая фундаментная основа – неоднократно проверенный и достаточно выгодный вариант под строительство малоэтажных сооружений из древесного материала или объектов каркасного типа. Основным препятствием при устройстве фундамента из столбов считается высокий уровень грунтовых вод или потребность в обустройстве подвального помещения. Несущая конструкция представлена системой бетонных столбов, расположенных под точками пересечений и примыканий стен и под угловыми участками. Несущие способности оставляют желать лучшего, и для увеличения этого показателя в обязательном порядке выполняется армирование столбчатого фундамента.
Необходимость армирования
Внешне твердый и прочный бетонный столб, оказавшись в фундаментной конструкции и подвергнутый нагрузочным воздействиям, превращается в колкую субстанцию.
Имея огромный запас прочности, бетонный столб разрушается за долго до набора предельной прочности, и причиной этого является неравномерное распределение нагрузки от сооружения.
Чтобы избежать этого, рекомендуется выполнять армирование столбов фундамента. Данная мера позволит:
- максимальную часть особо важных напряжений переносить в глубокие бетонные слои и распределять их главным образом не на камень, а на арматурный каркас;
- металлические арматурные прутья отлично соединяют основные элементы фундаментной конструкции – опорные столбы и ростверок;
- эксплуатационный период армированных столбов увеличивается в разы по сравнению с простыми бетонными опорами.
Применение армирования в некоторых ситуациях помогает избегать негативных последствий, связанных с разрушением столбов. Обрушение происходит не скачкообразно – конструкция расползается медленно и пластично.
Армирование плитного фундамента своими руками
Поскольку плитный фундамент – это большой цельный прямоугольник или квадрат, ему необходимо обеспечить максимальную прочность и жесткость. Поэтому всю арматурную сетку нужно сваривать на каждом соединении, как горизонтально, так и вертикально. Таким образом, плита получит максимальные показатели надежности.
Поскольку для плитного фундамента используются широкие каркасы арматуры, нужно следить за тем, чтобы она была полностью погружена в бетон (иначе в будущем плита может сломаться в месте выхода арматуры).
В зависимости от типа нагрузки толщина фундаментной плиты может быть от 20 до 30 см. Как правило, армирование плитного фундамента производится в 2 слоя. Шаг между горизонтальными прутами бывает от 20 до 40 см, шаг между вертикальными прутами примерно такой же. Главное — чтобы отступ всех прутьев от края фундамента был не менее 5 мм. Диаметр прутов должен быть не менее 12 мм, а арматура – только ребристая (для максимального сцепления с бетоном).
Расчет
Индивидуальные застройщики процесс армирования опорных элементов сводят к четко продуманному определению потребности в металлических прутьях.
Разберем пример расчета армирования столбчатого фундамента. Предположим, необходимо изготовить арматурный каркас для столба с сечением двадцать сантиметров и глубиной установки в два метра. Для усиления такой опоры потребуются четыре прута, установленных вертикально, диаметр которых равен 1.2 см. Прутья перевязываются горизонтально в четырех местах, через каждые полметра.
Для армирования столбчатого фундамента под стальную колонну для каждой из них делаются следующие расчеты:
- к длине опорного элемента прибавляют двадцатисантиметровый припуск, с помощью которого выполняется связка с ростверком;
- полученное значение умножается на количество прутьев (четыре штуки в каждом столбе);
- вязальную проволоку определяют следующим образом: сечение умножают на количество прутьев в каркасе и на число перевязок.
Остается полученные данные перемножить на потребность столбов, чтобы узнать, сколько потребуется арматуры и проволоки для каркасных оснований.
Способы армирования
Армирование столбчатых фундаментов под металлические колонны выполняется одним из двух известных способов. Дело в том, что при строительстве малоэтажных сооружений заливают железобетонные монолитные основания – наиболее популярный вариант столбчатого фундамента.
Первый способ
Для каждой запланированной опоры готовится котлован, глубина которого соответствует проектному решению, а ширина немного превышает аналогичный параметр столба. Это необходимо для установки опалубочной конструкции. Щиты монтируются из досок с таким расчетом, чтобы верхняя часть столба возвышалась над поверхностью почвы на пятьдесят сантиметров. Установив и расклинив опалубку, в нее монтируют арматурный каркас и выполняют заливку бетонного раствора.
Бетонирование необходимо выполнять по одному уровню. Неровности исправляются ростверком. Как только бетон набирает прочность, опалубку демонтируют и выполняют обратную засыпку котлована.
Второй способ
Он является более трудоемким в связи с большими объемами земляных работ. На установленную глубину забуриваются скважины, для чего придется арендовать специальную строительную технику. В скважинах устанавливаются каркасы из арматуры, заливается бетон. Опалубка в этом случае выставляется только для формирования надземной части столба. Этот вариант установки опор считается более современным, выполняется легче и быстрее. Но есть одна особенность – к грунту предъявляются повышенные требования по плотности.
Монолитный столбчатый фундамент: этапы работ
Технологические процессы, этапы установки ленточного и столбчатого монолитного железобетонного фундамента во многом схожи. Подобным образом выполняют оценку грунтов, подготовку, монтаж опалубки, заливку раствора, устранение дефектов.
Процесс установки столбчатого железобетонного фундамента включает следующие виды работ:
- подготовка площадки под основание + 2-4 м со всех сторон (расчистка, удаление дерна, планировка по уровню);
- обноска по периметру, установка отметок для стен, перекрытий и низа траншеи;
- рытье котлована, технологических отверстий по осевой планировке, создание подушек из песка, гидроизоляция;
- монтаж опалубки из смоченных досок или труб;
- армирование прутами с обвязкой хомутами;
- заливка раствора слоями по 15-20 см с вибрационной утрамбовкой;
- монтаж ростверка, сборка и соединение перемычек, закрепление проволокой, установка каркаса, заливка бетона, выравнивание и гидроизоляция;
- установка забирки между опорами из стяжки и несущими стенами;
- гидроизоляция в виде цементной, песчаной подушки, закрытой битумом, рубероидом.
Проектирование и разметка
Технологическую карту на устройство монолитного столбчатого фундамента разрабатывают на этапе проектирования. Карта содержит конструктивные схемы, расчеты и поэтапное описание технологии строительных процессов.
Проектировка включает в себя: анализ грунта, исследование участка, расчет глубины столбов, веса опор, промежутков между ними, массы здания, постоянных и временных нагрузок на строение. Профессиональные проектировщики рассчитывают показатели с максимальной точностью, что позволяет сэкономить без ущерба для дома.
Для разметки используют схему строения с точками расположения столбцов. Чертеж переносят на площадку, фиксируют оси и размеры основания.
Рытье ям и устройство фундаментной подушки
Под колонны из железобетона техникой или вручную роют воронки. Вертикальные ямы должны располагаться вдоль осей. Воронки высотой более 1 м укрепляют брусом, распорками. Провалы должны получиться на 20-40 см шире будущей опоры. К расчетной глубине дополнительно прибавляют 20-30 см. Свободное пространство будет заполнено опалубкой, подпорками.
На дно каждого отверстия отсыпают крупнозернистый песок с гравием для минимизации пучения в мороз. Подушка должна быть шире столба на 10-20 см со всех сторон. Смесь заливают, затем уплотняют ручной трамбовкой. На подушку обязательно кладут гидроизоляцию из полиэтилена или рубероида.
Армопояс и опорные площадки
На площадки устанавливают вертикальную арматуру (10-12 мм) на расстоянии 20-25 см, чтобы оставить сварочное пространство. Пруты обвязывают хомутами по 6 мм. Для обхватывания подойдет отожженная проволока, исключающая боковые расхождения. Пруты должны подниматься над верхней частью фундаментных опор на 10-20 см. К выступающим частям прутов будет приварена арматура ростверка.
Опалубка, заливка колонн
Опалубка необходима при бетонировании на всех типах почв, кроме плотного и неглубокого грунта. Опалубку изготавливают из разных материалов, таких как увлажненные доски по 25-40 мм, трубы от 100 мм, влагостойкая фанера, пластик, рубероид, ДСП, металлические листы. Для получения круглых колонн подойдет свернутый рубероид или трубы, которые остаются в земле после заливки.
В опалубку бетон надо заливать слоями по 20-30 см, обязательно утрамбовывая ручным вибратором. Смесь подавать по желобу с высоты не более 1-1,5 м. Границу каждого слоя отмечать, сверять по уровню и выравнивать. На застывание слоя требуется по 2,5 часа. Весь фундамент будет затвердевать около 28 суток.
Распалубка
После заливки раствора можно переходить к уходу за бетоном, затем к распалубке, гидроизоляции и обратной засыпке. Распалубку производят, когда цемент приобрел необходимый уровень прочности. Обратную засыпку выполняют поэтапно, слоями по 20 см с трамбовкой. Для заполнения пазухи лучше выбрать крупнозернистый песок или смесь песка/щебня.
Материалы для армирования
Для армирования колонн под фундамент пользуются металлическими арматурными прутьями класса А III и выше. Рекомендуемое сечение холоднотянутого прута не менее трех миллиметров, горячекатанного – от шести. Для изготовления арматуры применяется сталь класса 15 и более, обработанная антикоррозийными составами.
Разрешается применять композитную арматуру – как более легкую и удобную в монтаже. Модуль ее упругости больше, чем у металла, материал более жесткий и менее пластичный.
Теоретически армирование стеклопластиковой арматурой обходится не дороже монтажа металлических каркасов.
Композит не подвержен воздействию коррозии, не образует мостиков холода, отлично воспринимает нагрузки вертикального типа.
Есть только одна особенность – во время сращивания композитной арматуры опорных столбов и ростверка следует использовать фирменный способ под прямым углом с применением специального приспособления.
Схема закладки
Попробуем разобраться, как выполнить армирование столбчатого фундамента своими руками. Предположим, что размеры и количество материала мы определили, подготовили все необходимое для работы.
В каждый котлован под опорный столб устанавливаем четыре рифленых прута диаметром в 1 см. Если предстоит заливать опоры с круглым сечением, рекомендуется использовать шесть восьмимиллиметровых прутков.
Опорную подошву для каждого столба усиливают сварной сеточкой, изготовленной из арматуры сечением 6 – 8 мм, уложенной в два ряда, при этом толщина закраин подошвы должна составлять не менее пятнадцати сантиметров.
В отдельных случаях, если заливаются опорные элементы с переменным сечением в виде ступеней, армирование выполняется двумя и более каркасами, соединенными в единую конструкцию вязальной проволокой.
Грибовидные столбы подвергаются двойному армированию. Первый слой металлических прутьев выгибается в виде отдельных элементов в форме «L», при этом вертикальная часть равняется показателю высоту опоры, а выгнутая сторона подрезается под размер диаметра.
Заложенные в подготовленную скважину элементы корректируются таким образом, чтобы их горизонтальные части радиально расходились от центральной точки к периферии подошвы столба.
После этого в скважину монтируется обычная каркасная заготовка, выполняется бетонирование. В результате получается достаточно прочный и устойчивый к выдавливанию столб.
По аналогичной схеме монтируется каркас из арматуры при устройстве ростверка. В будущую железобетонную балку закладываются арматурные прутья сечением 1 см по два – три штуки. На угловых участках фундамента прутья загибаются минимум на двадцать сантиметров, выполняются соединения сваркой или вязальной проволокой. Таким же образом ростверковая каркасная основа связывается с прутьями опорных столбов, и после этого можно приступать к подаче бетонной смеси.
Вязка
Подробней рассмотрим, как связывать арматурные прутья вязальной проволокой. Как правило, сечение ее небольшое, и для работы можно воспользоваться специальным крюком. Алгоритм действий выглядит следующим образом:
- отрезается кусок вязальной проволоки длиной в тридцать сантиметров, складывается вдвое;
- подготовленная петля заносится по диагонали арматурной крестовины, выносится к собственным концам;
- в петлю размещается вязальный крюк и прокручивается таким образом, чтобы во время движения цеплять проволочные концы.
Полезные рекомендации
Необходимое количество арматурных прутьев определяется по следующему принципу – общее значение диаметра арматуры в бетоне не должно превышать 0.2 – 0.25 % от аналогичного значения прямоугольного столба или колонны.
Оптимальный и правильный вариант соотношения диаметра металла к сечению опорного элемента 0 1 на 20 или 1 на 25.
Элементы арматурного каркаса должны размещаться таким образом, чтобы слой обтекаемого их бетона составлял минимум 2.5 – 3.5 см.
Столбы разрешается армировать пространственным арматурным каркасом. Прутья соединяются мягкой вязальной проволокой, чтобы фиксировалось их расположение в котловане до момента начала бетонирования.
Как правильно армировать фундамент (арматурный каркас)
Во-первых, арматура должна быть чистой, без грязи и мусора. Только чистая арматура хорошо сцепляется с бетоном. В каркасе арматура есть двух типов (по назначению): рабочая и распределительная. Предназначение рабочей арматуры – принятие внешних нагрузок и от собственной массы здания. Распределительная арматура распределяет нагрузки на весь каркас.
Связь между арматурами обеспечивают сварные швы или проволочные связки. Чаще для надежности пользуются сваркой. Но если предполагаемые нагрузки на фундамент невелики, то можно обойтись и вязанием проволоки. В основном, арматурный каркас скрепляется на углах фундамента. Если диаметр арматурных прутьев менее 25 мм, то их скрепляют точечной сваркой или проволокой. Если более 25 мм, – то дуговой.
Помните: во всем каркасе должно быть скреплено не менее половины арматурных пересечений, на углах рекомендуется соединять все стыки.
Если ваша арматура имеет класс от 1 до 3 и диаметр не более 40 мм, то соединение производят с накладкой. При этом сварной шов не должен быть очень коротким, иначе крепление может разрушиться.
Для любого вида фундамента лучше использовать ребристую арматуру, так как она максимально крепко соединяется с бетоном.
Если будущий дом легкий, одноэтажный и неширокий, то можно использовать арматуру диаметром 10 мм. Если дом двухэтажный или широкий (длинный), то нужно использовать 12-милимметровую арматуру.
Особенности армирования
Это рабочий этап считается залогом надежности и прочности всего объекта. Малейшие усилия на изгиб способны разрушать бетон, и это является его основным и едва ли не единственным недостатком.
На опорный столб оказывают воздействие несколько видов нагрузочных явлений:
- на сдвиг – смещается грунтовый слой нормальной консистенции по водонасыщенному, или почва двигается горизонтально;
- на сжатие – сооружение давит всем своим весом на фундаментное основание;
- на разрыв – в зимний сезон во время пучения почвы стенки сжимаются, и столбы начинают отслаиваться от опорных подошв.
Если принимать во внимание только процесс сжатия, то армирование столбов можно не выполнять – достаточно вокруг столбов устроить трехслойный рубероидный ряд.
Советы по выбору материалов для фундаментного основания для забора
Качество возведенного фундамента во многом зависит от материала. Важно соблюдать следующие рекомендации:
Материалы для фундаментного основания
- При использовании бетона, изготовленного на заводе, нужно использовать марку не ниже В15
- Для приготовления раствора своими руками нужно брать цемент марки М400 или М500.
- Пруты для изготовления армированного каркаса должны быть марки А400. Для хомутов подойдет гладкая арматура А240.
