Название «столбчатый фундамент» говорит само за себя. Это фундамент представляющий собой несколько столбов заглубленных в грунт в определённом порядке и связанных в единую раму посредством деревянной (иногда металлической) обвязки или железобетонного ростверка.
Столбчатые фундаменты в основном применяются для возведения на них деревянных (брус, бревно) или каркасных домов (не более 2-х этажей), бань, веранд и других хозяйственных построек, а также заборов и каменных ограждений. Реже на них возводят стены одноэтажных домов из облегчённых каменных материалов (ячеистый бетон и т.п.), удельная масса которых не превышает 1000 кг/м³. Более тяжёлые дома на таких фундаментах строить не целесообразно, в связи с относительно не высокой прочностью столбов и недостаточно большой суммарной площадью подошвы.
Самым главным противопоказанием для выбора столбчатого фундамента является высокий уровень грунтовых вод. Нельзя допускать, чтобы он подходил ближе чем на 50 см к подошве столбов. Кроме того столбы обязательно должны быть заложены глубже слоя плодородных неустойчивых органических грунтов.
Достоинствами столбчатого фундамента являются экономия денежных средств и трудовых затрат за счёт уменьшения объёма земляных и бетонных работ, а также высокая скорость строительства нулевого цикла. Основным недостатком является непредсказуемое поведение отдельных столбов фундамента при легкомысленном отношении застройщика к исследованию свойств грунта на участке. Особенно это касается фундаментов без монолитного ростверка.
Самой распространённой ошибкой частных застройщиков при возведении столбчатого фундамента является отсутствие хоть какого, даже приближённого расчёта. Количество столбов, также как и площадь их оснований, берутся «с потолка». Практически на всех строительных сайтах написано одно и тоже — ставьте столбы по углам и на пересечении стен, при необходимости на длинных стенах добавляйте ещё, чтобы расстояние между ними было от 1,5 до 2,5 метров. Нормальный такой разброс! К тому же про площадь основания практически нигде ни слова. А ведь именно от этих показателей зависит, будет ли Ваш дом стоять на месте или со временем начнёт перекашиваться и садиться.
Расчёт столбчатого фундамента
I) В-первую очередь необходимо исследовать место под будущее строительство. Подробно об этом говорится в статье В дополнение к изложенному там необходимо отметить следующее: приняв решение строить столбчатый фундамент, в обязательном порядке необходимо делать пробное бурение на 0,5-0,6 метров ниже предполагаемой глубины заложения столбов. Если под несущим грунтом Вы наткнётесь на слой водонасыщенных слабых грунтов (плывун), то от столбчатого фундамента лучше отказаться, т.к. столбы под нагрузкой могут просто прорезать несущий грунт и провалиться.
II) Вторым шагом будет определение нагрузки, которую дом с фундаментом будут оказывать на несущий грунт, проще говоря, расчёт веса дома. Приближенные значения удельного веса для отдельных элементов конструкции приведены в следующей таблице:
Примечания:
1)При угле наклона скатов крыши больше 60º снеговая нагрузка принимается равной нулю.
2) При расчёте фундамента к весу дома прибавляется и ориентировочный вес самого фундамента. Высчитывается его примерный объём и умножается на удельный вес железобетона, равный 2500 кг/м³.
III) После определения веса дома рассчитываем минимально необходимую суммарную площадь (S) оснований всех столбов фундамента:
S = 1,3×P/Rо,
где 1,3 — коэффициент запаса надёжности;
Р — общий вес дома вместе с фундаментом, кг;
Rо — расчётное сопротивление несущего грунта, кг/см².
Значение Rо, называемое ещё несущей способностью грунта, ориентировочно можно принять по таблице ниже:
Примечание:
Значения расчётных сопротивлений даны для грунтов расположенных на глубине около 1,5 метров. У поверхности несущая способность почти в полтора раза ниже.
Рассчитав значение суммарной площади оснований всех столбов, мы теперь можем определить их необходимое число в зависимости от диаметра или размеров сечения. Для большей наглядности рассмотрим простой пример.
Пример упрощённого расчёта столбчатого фундамента
Рассчитаем столбчатый фундамент (на круглых столбах) для небольшого каркасно-щитового дома (см.рис. слева) размером 5х6 метров. Высота 1-го этажа 2,7 м, высота фронтона — 2,5 м. Кровля шиферная. Несущий грунт — суглинок (Rо = 3,5 кг/см²). Глубина промерзания 1,3 метра.
1) Площадь всех стен, включая фронтоны, в нашем случае получится равной 72 м², а масса их 72 × 50 = 3600 кг
2) В доме имеется цокольное (пол 1-го этажа) и межэтажное (между 1-м и мансардным этажами) перекрытия. Их общая площадь 60 м², а масса 60 × 100 = 6000 кг
3) Эксплуатационная нагрузка имеется также и на 1-м и на мансардном этаже. Значение её будет равно 60 × 210 = 12600 кг
4) Площадь крыши составляет в нашем примере около 46 м². Масса её при шиферной кровле 46 × 50 = 2300 кг
5) Снеговую нагрузку принимаем равной нулю, т.к. угол наклона скатов крыши больше 60º.
6) Определим предварительную массу фундамента. Для этого нужно условно выбрать диаметр будущих столбов и их количество. Допустим у нас есть бур диаметром 400 мм, его и возьмём. Число столбов предварительно берётся исходя из условия — один столб на 2 метра периметра фундамента. У нас получится 22/2 = 11 штук.
Объём одного столба высотой 2 метра (заглубляем на 0,2 м ниже глубины промерзания + 0,5 метра возвышается над землёй): π × 0,2² × 2 = 0,24 м³, а масса его 0,24 × 2500 = 600 кг.
Масса всего фундамента 600 × 11 = 6600 кг.
7) Суммируем все полученные значения и определяем общий вес дома: Р = 31100кг
8) Минимальная необходимая суммарная площадь оснований всех столбов будет равна:
S = 1,3×31100/3,5 = 11550 см²
9) Площадь основания одного столба диаметром 400 мм будет равна 1250 см². Следовательно в нашем фундаменте должно быть минимум 11550/1250 = 10 столбов.
При уменьшении диаметра столбов их число будет увеличиваться и наоборот. Например, если мы возьмём бур 300 мм, то нужно будет сделать минимум 16 столбов.
Определив минимально допустимое число столбов фундамента, делают их разбивку по периметру. В-первую очередь их устанавливают в наиболее нагруженных местах — это углы дома и соединения наружных и внутренних стен. Остальные столбы равномерно распределяют по периметру, при необходимости добавляя к полученному минимальному числу ещё несколько штук для симметрии. Главное правило здесь — больше можно, меньше нельзя.
Важное замечание:
если дом имеет какую либо более лёгкую пристройку, например, веранду, минимально допустимое количество столбов для неё считается отдельно от дома. Очевидно, что оно будет меньше.
Часто при строительстве более тяжёлых домов на грунтах с малой несущей способностью число столбов получается очень большим, и чтобы его уменьшить, нужно существенно увеличивать диаметр подошвы. Простые земляные буры для этого не подходят. Здесь на помощь приходит технология «ТИСЭ». Она рассмотрена в статье .
Рассмотрим теперь наиболее распространённые конструктивные схемы столбчатых фундаментов
Буронабивной фундамент
Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно пробуренные скважины. Работы по устройству буронабивного фундамента производятся в следующей последовательности:
1)
2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания.
Примечание: в рамках данной статьи мы не рассматриваем мелкозаглубленные столбчатые фундаменты, которые используются практически только для небольших деревянных хозяйственных построек.
3)
Из обычного рубероида сворачиваются цилиндры (по диаметру скважин) и обматываются скотчем. Они выполняют две роли: во-первых, это несъёмная опалубка для столбов, а во-вторых — их гидроизоляция.
Если у Вас рубероид с посыпкой, сворачивайте гладкой стороной наружу. Чем хуже грунт при замерзании будет прилипать к поверхности столбов, тем меньшие касательные силы, стремящиеся вытащить столбы зимой из грунта, будут на них действовать.
4) Цилиндры из рубероида вставляются в скважины. На рисунке выше видно, что до самого основания рубероид не доходит, остаётся около 20 см. Делается это не просто так. Через незакрытую часть сваи при заливке бетона цементное молоко просачивается в грунт и дополнительно связывает его. При этом в зависимости от типа грунта несущая способность столба может увеличиться до 2-х раз. Это увеличение при расчёте не учитывается. Оно дополнительно повышает запас надёжности фундамента. Кроме того столбы лучше заякорятся в земле.
5) В скважину заливается немного бетона (20-30 см), после небольшой паузы вставляется арматурный каркас, чтобы он под своим весом не опустился до соприкосновения с грунтом. Затем заливается весь столб до верха. Касание арматуры с грунтом не желательно, т.к. это приводит к её более быстрой коррозии.
Обычно каркас делается из трёх-четырёх прутков рабочей арматуры А-III ∅10-12 мм, обвязанных между собой вспомогательной арматурой Вр-I ∅4-5 мм. Желательно, чтобы арматура находилась от наружной поверхности столба не ближе чем на 5 см.
Если после заливки столбов на них будет сооружаться монолитный ростверк, рабочую арматуру выпускают из столбов на высоту этого ростверка. Если же на столбах будет делаться обвязка из деревянных балок, то для её крепления при заливке бетона в верхнюю часть вкладывается резьбовая шпилька (напр., М16).
Примечание: столбчатые фундаменты с железобетонным монолитным ростверком описаны в статье .
При температуре воздуха 15-20ºС нагружать столбчатый фундамент можно начинать уже через 4-5 дней. Связано это с тем, что по прошествии данного периода несущая способность фундамента определяется уже не прочностью столбов, а прочностью грунта под ними. К тому же дать полную расчётную нагрузку на фундамент (стены, перекрытия, крыша, эксплуатационные нагрузки) быстро Вы не сможете. Пока идёт строительство, бетон «дозреет».
ВАЖНО: Нельзя оставлять столбчатый фундамент не нагруженным на зиму. Касательные силы морозного пучения могут поднять и перекосить столбы, причём все по разному.
Столбчатые фундаменты из асбестовых, пластмассовых или металлических труб
Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно установленные в скважины асбестовые, пластмассовые или металлические трубы. Работы производятся в следующей последовательности:
1) На основании расчёта производится разметка фундамента на участке.
2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания. Диаметр скважин на 10 см больше диаметра выбранных труб. При отсутствии бура можно выкопать ямы и лопатой.
3) В скважину заливается около 20 см бетона для увеличения несущей способности столбов, как уже говорилось выше. После небольшой паузы в скважину вставляется сначала свёрнутый рулон рубероидной рубашки, которая защитит песчаную засыпку от заиливания, затем асбестовая, пластиковая или металлическая труба и арматурный каркас.
4) Производится обратная засыпка промежутка между трубой и рубероидной рубашкой песком и в трубу заливается бетон. Песок предотвращает примерзание грунта к трубам зимой и их подъём касательными силами морозного пучения.
Примечание: Асбестовые трубы имеют не очень высокую морозостойкость, поэтому довольно часто в месте их входа в грунт из-за насыщения влагой они разрушаются. Чтобы этого избежать, желательно опасное место покрыть обмазочной гидроизоляцией.
Прямоугольные (квадратные) столбы из бетона, кирпича, блоков
Прямоугольные или квадратные столбы делают, когда под рукой нет бура подходящего диаметра. Ямы копают вручную лопатой. Работа эта более трудоёмкая и объём вырабатываемого грунта, по сравнению с бурением, тоже больше.
Последовательность выполнения работ практически такая же, как и в случае с трубами. Отличие в том, что вместо труб в ямы вставляется предварительно изготовленная деревянная опалубка, либо столбы выкладываются из кирпича (блоков).
Обратная засыпка производится после съёма опалубки через 2-3 дня. Кирпичные столбы можно засыпать на следующий день.
Примечание: Как уже говорилось выше, обратная засыпка песком (непучинистым материалом) делается для предотвращения подъёма столбов зимой. Но у неё есть один недостаток. При попадании в яму воды (напр. дождевой), песок номокает и теряет свои несущие свойства. Столбы при этом становятся неустойчивыми в горизонтальном направлении. Чтобы этого избежать, необходимо тщательно отнестись к отводу воды от фундамента: сделать нужные уклоны, отмостку и ливнёвки.
Часто столбы делаются комбинированные, т.е. в грунте они бетонные, а выше уровня земли выкладываются из кирпича или блоков. Этот вариант не подходит для последующего сооружения ростверка. Теряется его смысл, заключающийся в изготовлении одной жёсткой рамы.
Существует ещё один вид столбов — деревянные, на заострять на них своё внимание мы не будем, т.к. используются они в настоящее время очень редко. Заметим лишь, что для таких столбов нужно использовать влагостойкие породы древесины (дуб, лиственница и т.п) и перед установкой их необходимо защитить от влаги (обмазать гидроизоляцией или завернуть в рубероид, а лучше сделать и то и другое).
В комментариях к данной статье Вы можете обсудить с читателями свой опыт в строительстве и эксплуатации столбчатых фундаментов либо задать интересующие Вас вопросы.
Каркасная технология - это долгоиграющий тренд в Европе и Америке. Затраты на подготовку зданий минимальны. Это гораздо выгоднее, нежели покупать квартиру в городе. Каркасная технология адаптирована к климатическим изменениям, а значит, оптимально подходит для переменчивого русского климата. можно строить в сезон зимних заморозков и уже через несколько месяцев получить здание, полностью укомплектованное для проживания.
Ключевое преимущество каркасов - это грамотное весовое распределение. Вне зависимости от количества комнат весовая нагрузка на опоры распределяется гармонично. Именно поэтому нет необходимости сооружать массивный фундамент, тратиться на приобретение железобетонных блоков и аренду спецтехники для рытья котлована. Даже обычная насыпь, которая состоит из песка, щебня и цемента может зафиксировать и удержать арматурные и металлические опоры.
Какие существуют проекты домов без фундамента?
Получить информацию о том, какими бывают каркасные дома, проекты, фото и цены данных площадок можно на сайте профессиональных строительных организаций. Компетентная компания предлагает как набор готовых шаблонов и макетов, так и работает по индивидуальным заказам. Это важно, когда здание возводится на ограниченной территории, где требуется уместить большое количество помещений, но в то же время грамотно вписать строение в композицию приусадебного участка.
Коттедж без фундамента гораздо проще модернизировать. Речь идет о пристройках в виде веранд и беседок. Благодаря этому можно продолжить насыпь или соорудить обычный помост, что не станет дополнительной нагрузкой на фундаментные опоры. Это помогает создавать необычные решения и реализовать смелые архитектурные задумки.
При создании проектов для домов без фундамента отдельное внимание уделяется инженерной системе. В такой ситуации водопроводные и канализационные каналы либо выносятся наружу, либо изолируются непосредственно под домом. Это предупреждает серьезные затраты на ремонт в случае прорыва или деформации канализационных труб, что также говорит в пользу строительства каркасных домов без фундамента.
Если частный дом делается по каркасной технологии или из легких стройматериалов, то наиболее оптимальная фундаментная опора для него – это столбы с ленточным ж/б или стальным ростверком. Такое основание оказывает минимальное давление на грунт и достаточно просто в самостоятельном исполнении. Правильно по всем нормам выполнить столбчатый фундамент своими руками несложно, а стоит подобная конструкция сравнительно недорого.
Что такое столбчатый фундамент?
Столбчатые фундаменты просто идеально подходят для легких строений (гаражей, садовых домиков, сараев, бань). Однако при правильном расчете на них можно ставить и каркасные либо пенобетонные коттеджи. А вот для дома из кирпича с толстыми стенами лучше поискать иной вариант.
Но многое в этом вопросе зависит от общего веса постройки. Ведь шифер или керамическая для крыши значительно тяжелей рубероида либо легкого металлопрофиля. В проекте столбчатого фундамента и всего дома учитывать надо все применяемые при строительстве материалы – от пола и стен до кровли. А готовить расчеты доверять стоит только квалифицированному специалисту.
Конструктивно такое основание представляет собой свайное поле из столбов, выполненных из различных материалов и связанных поверху ростверком. Если грунт на участке неустойчивый, то возводить для дома основание в виде заглубленного монолита из железобетона не слишком рационально. Столбчатые сваи здесь сильно выигрывают в плане дешевизны работ. При грамотном проектировании им не страшны высокие грунтовые воды и пучения грунтов.
Разновидности столбчатого фундамента
Столбы рассматриваемого фундамента по технологии погружения в грунт могут быть висячими либо подпорными. В первом случае короткие опоры удерживаются в земле за счет сил трения, а во втором – они делаются более длинными, так чтобы основанием упираться в твердый грунтовый слой. Из-за необходимости проводить сложные расчеты и погружать большое количество свай висячий вариант в частном домостроении практически не используется.
По конструктивному расположению ростверка они подразделяется на:
Незаглубленный – ростверковая часть висит на столбах над землей на высоте до полуметра;
Мелкозаглубленный – ростверк погружается в почву на 40–60 см;
Заглубленный – с заложением железобетонной ленты на опорах ниже глубины промерзания на стройплощадке грунта.
Схема мелкозаглубленного основания
Последний вариант дает мало выгоды в плане экономии на стройматериалах. При строительстве загородных домов такое основание применяется очень редко. Чаще всего для коттеджей строители выбирают незаглубленный ростверк, по всей длине висящий на столбчатых опорах. Эта технология исключает проблемы с пучением и позволяет делать ростверковую конструкцию из стального швеллера, что сильно упрощает и ускоряет процесс устройства фундамента.
Преимущества и недостатки фундамента на столбах
Список достоинств столбчатого фундамента довольно обширен, в нем числятся:
Отсутствие потребности в грузоподъемной спецтехнике;
Возможность устройства свайного поля на склонах;
Высокая скорость возведения;
Отсутствие необходимости в подготовительном выравнивании стройплощадки;
Простота технологии, позволяющая сделать его самостоятельно;
Превосходная устойчивость столбов к пучению;
Дешевизна конструкции.
Если запроектировано и сделано на этапе строительства грамотно, то он спокойно прослужит больше полувека. Он не боится сезонного пучения грунта, лишь бы только поднятие земли не затронуло ростверк. А технология работ настолько просто, что выполнить все вполне можно в одиночку, не привлекая сторонних высокопрофессиональных и дорогостоящих монтажников.
Среди недостатков фундаментов на столбах для домов за городом числятся:
Малая устойчивость опор к боковым нагрузкам;
Ограничения по грунтам (для болотистых участков выбирать не стоит).
Ограничения по несущей нагрузке (для тяжелых бетонных или кирпичных домов подобное основание не подходит по определению);
Невозможность устройства подвала.
Главный недостаток рассматриваемой разновидности свайно-ленточного фундамента – это возможное разрушение опор при сильных боковых воздействиях. Если на участке сильно подвижные в горизонтальной плоскости грунты, то придется сильно увеличивать диаметр свай, что скажется на цене строительства. Либо вообще потребуется подбирать иной тип фундамента для сооружаемого дома.
Минусы — боковые нагрузки
Инструкция – как обустроить фундамент самому
Возводятся столбчатые фундаменты по технологии в четыре этапа:
Земляные работы с выбуриванием ям под опорные столбы и устройством на их дне подушки из песка.
Установка несъемной опалубки для опор фундамента с последующей заливкой бетона либо выкладывание их из кирпича или бетонных блоков.
Устройство для этой разновидности свайно-ростверкового фундамента верхней распределяющей нагрузки части из железобетона, стального швеллера или древесины.
Гидроизоляция всей конструкции и обшивка опор по периметру здания сайдингом или профлистом.
Все достаточно просто, но есть в этом процессе и ряд нюансов. Первый из них – независимо от уровня заложения ростверка, подпорные сваи столбчатого варианта фундамента для частного малоэтажного дома следует погружать глубже точки промерзания. Чтобы ускорить работы, в отдельных случаях лучше всего будет привлечь специализированную технику с буром.
Сами опоры основания могут быть выполнены из:
ФБС (изготовленных на заводе ж/б блоков для фундаментов);
Натурального камня.
Залитого в асбестоцементную трубу железобетона;
Ниже приведёна пошаговая фото-инструкция столбчатого фундамента на пеноблоках:
Переносим план фундамента на местность — размечаем колышками будущие границы
Копаем ямы
Гидроуровнем отмеряем нулевой уровень фундамента — его высоту
Выставляем следующие уровни блоков нашего основания
По уровню делаем все остальные столбы
Выкладываем рубероид на столбики для гидроизоляции
Также возможно использование стальных винтовых свай. Но это уже будет больше одна из вариаций свайно-винтового фундамента . Раньше опоры делали даже из влагостойкой лиственницы. Однако сегодня большинство частных застройщиков предпочитают ставить под свой дом что-нибудь более долговечное и бетонное.
Опоры ставятся с интервалом 1,5–2,5 метра так, чтобы находиться под углами строения, в местах пересечения внутренних стен и заложения несущих балок, а также под печами и каминами. Это точки основных нагрузок. Часть из них ростверк вполне в состоянии распределить по всей конструкции. Но в идеале основной вес должен приходиться как раз на опорные сваи, на которых покоится столбчато-ленточный фундамент.
Выбирая кирпич, следует сразу исключить силикатную его разновидность. А керамический следует брать с максимально высокой морозостойкостью. В целом, если замешивать и заливать бетон не хочется, то лучше всего предпочесть ФБС. Эти блоки изначально предназначены для возведения фундаментных оснований для различных зданий.
По конструкции бетонный ростверк поверх столбов – это небольшой ленточный фундамент. Для него собирается отдельная опалубка с укладкой в нее арматуры из стальных прутков в 10–12 мм. После их связки готовый армирующий пояс останется лишь залить бетонным раствором с маркой не ниже М-300. При этом для деревянных строений ростверковая часть нередко выполняется вовсе из бруса. Во многих случаях его вполне хватает для перераспределения нагрузок.
Для гидроизоляции элементов столбчатого основания можно воспользоваться рубероидом либо жидкой битумной мастикой. Подойдет даже мягкая черепица , если она осталась неизрасходованной при покрытии кровли на уже построенном здании.
Где лучше использовать фундамент на столбах
Самостоятельно построить столбчатый с ростверком поверх опор фундамент своими руками несложно. Приведенная пошаговая инструкция и описанные выше нюансы изготовления подобной опоры помогут справиться с задачей даже начинающему строителю. Все выполняется буквально за несколько дней. Правда придется подождать до месяца, пока застынет бетон в ростверке, но иначе никак.
Пример дома
Если строение в планах возводить легкое, то подобный фундамент для него по стоимости и срокам работ сделать будет выгодней всего. Проект можно подготовить даже самому. А вот расчеты для основания под массивным коттеджем лучше заказать у профессионала.
Конструкция опор воздушных линий электропередачи
Конструкция опор
Конструкции опор воздушных линий электропередачи весьма разнообразны и зависят от материала, из которого изготавливается опора (металлическая, железобетонная, деревянная, стеклопластиковая), назначения опоры (промежуточная, угловая, транспозиционная, переходная и т.д.), от местных условий на трассе линии (населенная местнсть или ненаселенная, горные условия, участки с болотными или слабыми грунтами и т.п.), напряжения линии, количества цепей (одноцепная, двухцепная, многоцепная) и т.д.
В конструкции многих типов опор можно встретить следующие элементы:
- Стойка – является основным неотъемлемым элементом конструкции опоры, в отличие от остальных элементов которые могут отсутствовать. Стойка предназначена для обеспечения требуемых габаритов проводов (габарит провода - вертикальное расстояние от провода в пролёте до пересекаемых трассой инженерных сооружений, поверхности земли или воды). В конструкции опоры может быть одна, две, три и более стоек.
- Подкосы – применяются для угловых, концевых, анкерных и ответвительных опор ВЛ напряжением до 10 кВ. Они воспринимают на себя часть нагрузки опоры от одностороннего тяжения провода.
- Приставка (пасынок) – частично заглубляемая в грунт, нижняя часть конструкции комбинированной опоры ВЛ напряжением до 35 кВ, состоящей из деревянных стоек и железобетонных приставок.
- Раскосы – наклонные элементы опоры служащие для усиления её конструкции и соединяющие несколько элементов опоры между собой, например, стойку с траверсой, либо две стойки опоры.
- Траверса – обеспечивает крепление проводов линии электропередачи на определенном (допустимом) расстоянии от опоры и друг от друга.
- Фундамент – конструкция, заделанная в грунт и передающая на него нагрузки от опоры, изоляторов, проводов и внешних воздействий (гололед, ветер).
- Ригель – увеличивает боковую поверхность подземной конструкции железобетонных стоек и подножников металлических опор. Ригели увеличивают способность фундамента выдерживать горизонтальные нагрузки, действующие на опору, препятствуя ее опрокидыванию от сил тяжения проводов, при сооружении опор в слабом грунте.
- Оттяжки – предназначены для повышения устойчивости опор и воспринимают на себя усилия от тяжения провода.
- Тросостойка – верхняя часть опоры, предназначенная для поддерживания грозозащитного троса. Обычно представляет собой трапециевидный шпиль на верхушке опоры. На опоре может быть одна или две тросостойки (на П-образных опорах), так же бывают опоры без тросостойки.
 |
|
| а | б |
Рисунок. Опоры ВЛ: а – двухстоечная опора; б – трехстоечная опора.
Стойка металлических опор решетчатого типа называется стволом. Ствол обычно представляет собой четырехгранную усеченную решетчатую пирамиду, выполненную из профилей стального проката (уголка, полосы, листа), и состоит из пояса, решетки и диафрагмы. Решетка, в свою очередь, имеет стержни-раскосы и распорки, а также дополнительные связи.
Рисунок. Элементы конструкции металлической опоры: 1 – пояс стойки опоры; 2 – стержни-раскосы, образующие решетку стойки; 3 – диафрагма; 4 – траверса; 5 – тросостойка.
Рисунок. Угловая опора с двумя подкосами: 1 – стойка; 2 – подкос.
Рисунок. Элементы конструкции комбинированной опоры: 1 – деревянная стойка опоры; 2 – железобетонная приставка (пасынок); 3 – раскос; 4 – траверса.
Рисунок. Траверсы опор: а - для ж/б опоры 10 кВ; б - для ж/б опоры 110 кВ.
Чаще всего можно встретить траверсы в виде жесткой металлической конструкции, однако существуют также деревянные траверсы и траверсы из композитных материалов.
Рисунок. Траверса опоры ВЛ 110 кВ из композитных материалов
Кроме того, на V-образных опорах типа «набла» и П-образных опорах можно встретить так называемые гибкие траверсы.
Рисунок. Опора ВЛ с «гибкой» траверсой
В некоторых конструкциях опор траверсы могут отсутствовать, например, у деревянных или железобетонных опор ВЛ напряжением до 1 кВ, у опор ВЛ с самонесущими изолированными проводами напряжением до 1 кВ, у анкерных опор ВЛ любого напряжение, где каждая фаза крепится на отдельной стойке.
Рисунок. Опора без траверсы
Рисунок. Грибовидный железобетонный фундамент
Для одностоечных опор, у которых нижний конец стойки заделывается в грунт, фундаментом служит низ стойки; для металлических опор применяются свайные или сборные грибовидные железобетонные, а при установке переходных опор и опор на болотах - монолитные бетонные фундаменты.
Рисунок. Железобетонные сваи, применяемые в односвайных и многосвайных фундаментах опор ВЛ
Рисунок. Опора ЛЭП на свайном фундаменте
Рисунок. Грибовидный железобетонный фундамент (1) с тремя ригелями (2)
Рисунок. Опора, закрепленная с помощью оттяжек
Верхняя часть оттяжки крепится к стойке или траверсе опоры, а нижняя часть к якорю или железобетонной плите. Кроме того, в конструкцию оттяжки может входить натяжная муфта – талреп.
 |
 |
Рисунок. Нижняя часть оттяжки
Один из популярных фундаментов под небольшие дома и хозпостройки — столбчатый. Он привлекателен небольшой стоимостью, простотой исполнения и тем, что построить его своими руками может даже человек не особо опытный в строительных делах. Хорош столбчатый фундамент еще и тем, что его можно спроектировать под большинство зданий и условий.
Устройство и виды
Столбчатый фундамент состоит из некоторого количества опорных столбов, передающих нагрузку от здания на грунт. Столбы могут иметь прямоугольное или круглое сечение, могут выполняться из:
- монолитного железобетона;
- кирпичей (полнотелых керамических, хорошо обожженных);
- бетонных (из тяжелого бетона марки не ниже В15) и железобетонных блоков;
- бута и бутобетона.
Самые надежные — из монолитного железобетона. Они могут использоваться на грунтах, склонных к пучению с высоким уровнем грунтовых вод. Все остальные состоят из элементов, скрепленных бетонным раствором и по прочности уступают монолиту. Их рекомендуют использовать на нормальных грунтах.
Столбы в обязательном по ставят в углах здания, в местах примыкания стен и простенков. Если при этом расстояние между опорами превышает 3 м, ставят дополнительные. Шаг установки в среднем 1,5-2,5 м. Чем более тяжелое будет стоять здание, тем меньше шаг, но чаще чем через 1 м ставить нет смысла: слишком дорогой получится фундамент.
Виды ростверка
Чтобы нагрузка от здания передавалась на столбы равномерно, их связывают поперечной балкой — ростверком или мелкозаглубленной лентой. Этим нивелируется один из главных недостатков столбчатых оснований — возможная неравномерная усадка опор.
При строительстве деревянных домов или каркасников в качестве ростверка часто используется деревянный брус большого сечения, иногда используют металл — профилированную трубу большого сечения или тавровые/двутавровые балки. Для связи балок и обвязки при строительстве столбов в них закладывают шпильки, специальные элементы крепления или делают выпуск арматуры. Форма закладных выбирается исходя из планируемого типа ростверка.
Для тяжелых домов делают бетонную балку. Она может быть составной — из готовых железобетонных балок, а может быть монолитной. Хоть составные реализуются проще (купить, поставить, связать), но монолитная выходит дешевле, да еще более надежной. Поэтому монолитный ростверк используют чаще. Под дома из кирпича и других тяжелых материалов он более пригоден.
При изготовлении столбчатого фундамента с монолитным ростверком армирование столбов делают с выпуском не менее 70 см. Эти выпуски затем связываю с арматурой каркаса ростверка.
Пристройки и их фундамент
Если к дому есть более легкие пристройки — крыльцо, веранда, трасса — фундаменты делают отдельными и несвязными. Это значит, что для дома делают свой контур, для крыльца — свой. И они между собой не должны иметь точек соприкосновения. Так как ростверки (балки, проходящие по верху опор) располагаются рядом, между ними укладывают демпферный слой. Например, рубероид в два слоя, картон из минеральной ваты и другие подобные материалы.
Это необходимо так как вес у этих элементов очень отличается, соответственно отличается величина нагрузки на фундамент. Если сделать его связным, большая разница вызовет перекос, а возможно и разрушение здания.
Чем закрыть промежутки между столбами
При установке столбчатого фундамента здание получается приподнятым над землей и под черновым полом гуляет сквозняк. Это хорошо для поддержания нормальной влажности древесины, но плохо для отопления: слишком холодный получается пол. Еще один момент: под домом любит селиться всякая живность. И домашняя и не очень… По этим причинам пространство между столбами стараются закрыть. Сделать это можно двумя способами:
- устройством забирки — каменной или кирпичной кладки между столбами;
- прикрепив куски листового материала или отделочные материалы.
Проще, конечно, прикрепить листовой материал. Его тогда отрезают с таким расчетом, чтобы он не упирался в грунт. Оставшийся зазор пригодится и для вентиляции и для компенсации пучения.
Забирку делают если планируют делать утепленную отмостку вокруг дома. При этом ее устанавливают так, чтобы она не подпирала ростверк или нижнюю обвязку — делают в один уровень с наружной кромкой столбов (они должны быть шире стены минимум на 10 см).
Под забирку желательно подготовить основание: выкопать траншею глубиной не менее 20-30 см, насыпать и утрамбовать слой песка, на него — щебень, который тоже трамбуют. Потом на это уплотненное основание ставят декоративную стенку.
На нормальных грунтах небольшие легкие постройки площадью не более 30 квадратных метров — типа сарая, беседки и других подобных зданий — можно делать на облегченном фундаменте. Его называют опорно-столбчатый. Обычно это один или несколько бетонных блоков, уложенных на песчано-гравийную подушку.
Планирование столбов такое же: под углами, в местах примыкания стен и промежуточные, если необходимо. При таком типе важно хорошо утрамбовать подушку, увеличив тем самым несущую способность грунта. И еще один момент: на сыпучих или глинистых водонасыщенных грунтах такой тип основания не использовать. Даже под или . Он будет абсолютно ненадежным.
Чем отличается свайный и столбчатый фундамент
Если посмотреть на столбчатый фундамент с круглыми столбами и свайный, на первый взгляд разницы нет. Но она есть. Это — грунты на которых они ставятся и глубина, на которую заглубляются. Свайные фундаменты ставят на грунтах со слабой несущей способностью и их задача — пройти нестабильные грунты и передать нагрузку от дома более плотным слоям. Столбчатые ставят на грунтах с нормальной несущей способностью и их глубина определяется типом грунта, климатической зоной и уровнем грунтовых вод. Конструктивно же они похожи, но задачи имеют разные, как и разную область применения.
Что такое пучение грунта и как оно влияет на выбор фундамента
Самые сложные для строительства это глинистые грунты. Они плохо отводят воду, и она скапливается в небольших полостях. При замерзании она значительно увеличивает объем почвы. Увеличиваясь в объеме почва давит на все, что в ней находится, включая и фундамент. Это явление называется пучением (почва вспучивается), а грунты, а которых они явно выражены — пучинистыми.
Силы пучения прикладываются как снизу, пытаясь вытолкнуть столб, так и с боков, пытаясь сдвинуть опору в сторону. Именно по этой причине в глинистых — пучинистых — грунтах лучше делать столбы монолитными с армированием.
Также чтобы столбы не выталкивало вверх, нижнюю часть делают расширенной. Эту область называют пяткой и по размерам она обычно в два раза превышает размеры самого столба, а ее высота равна 1/3 сечения столба. Например, под столб 40 см делают пятку 80*80 см, высотой 13 см или около того.
Швы между блоками/кирпичами/камнями в сборных столбах далеко не всегда способны противостоять боковым нагрузкам, потому для уменьшения влияния сил пучения на сборных столбчатых фундаментах их делают со скошенными стенками. Это повышает их надежность в пучинистых грунтах. На нормальных грунтах столбы складывают с ровными стенками.
Область применения
Как уже говорилось, столбчатый фундамент называют еще столбовой или на столбах) нормально себя ведет на грунтах с нормальной несущей способностью. На сыпучих песках, торфяниках и других нестабильных основаниях они не применяются. Основные его особенности — невозможно организовать подвал и продуваемый промежуток между уровнем грунта и черновым полом. Их тоже надо иметь в виду при выборе.
Подходят они для следующих случаев:
В то же время есть ряд ситуаций (кроме слабых грунтов), когда фундаменты на столбах использовать не рекомендуют:
- при большом перепаде высот на участке застройки — более 2 м;
- при сложной геологии с возможным смещением пластов.
В остальных случаях их можно использовать.
Глубина заложения
Основной критерий выбора параметров фундамента — обеспечение его целостности. Потому, при планировании, всегда закладывают запас прочности порядка 20-40%. Он компенсирует (до какой-то степени) непредвиденные изменения условий (уровня грунтовых вод, непредвиденно низких зимних температур) или нагрузок. Особенно ярко это проявляется именно при планировании фундаментов: и глубину заложения берут с запасом и несущую способность обычно занижают. Оно и понятно: добавить что-то к уже готовому фундаменту затея или очень дорогая или нереальная.
Наибольший запас прочности закладывают на пучинистых грунтах: просчитать их проявление невозможно, потому стараются сделать как можно надежнее. Для этого для частных домов фундаменты закапывают ниже глубины промерзания грунта. Вы узнаете средние данные по вашему региону, и добавляете к этой цифре порядка 15-25 см. Так получаете глубину заложения фундамента. Например, по региону грунт промерзает на 1,5 м, значит глубина заложения фундамента 1,65-1,75 м.
Как вы понимаете, если делать сборные столбы — из кирпича, бута, блоков — придется под каждый копать приличных размеров яму. Дно должно быть ниже глубины заложения на 20 см, чтобы сделать отсыпку. Также яма должна быть прилично шире — в ней надо будет работать, складывая опоры. Это — еще одна причина почему делают монолитные столбы: под них бурятся лунки, на дно высыпается гравий или песок и вставляется опалубка (чаще всего трубы нужного диаметра). Внутрь которых устанавливают армирующий элемент — каркас из арматуры или металлическую трубу.
Это правило работает для тяжелых зданий. Но под них столбчатые фундаменты делают редко. Их ставят в основном под легкие постройки: деревянные или или хозпостройки. Если в таком здании не планируется подвал, целесообразнее сделать фундамент малозаглубленный (глубина заложения от 0,5 до 0,7 уровня промерзания) или незаглубленный (от 0,3 до 0,5 глубины промерзания).
Пример устройства незаглубленного столбчатого фундамента при глубине промерзания 1,2 м (1/3 от 120 см — это 40 см)
При таком выборе силы пучения будут действовать на столбы, но так как их площадь меньше, чем у ленты, то и воздействие окажется не таким сильным. Эти воздействия успешно компенсируются конструкцией каркасного или деревянного дома. Тем более, что принимаются дополнительные меры по снижению воздействия сил пучения:
- на дне ямы под столб делают гравийную подушку, которая часть нагрузки принимает на себя;
- делают боковые поверхности гладкими и дополнительно их смазывают солидолом, битумной мастикой, эпоксидной смолой и т.п.
- делают утепленную
В результате большинстве случаев хозяева даже не замечают, что фундамент «пучило». Какие-то опоры слегка поднялись, ростверк и обвязка их компенсировали. После оттаивания грунта все вернулось на место.
В грунтах хорошо отводящих воду столбчатый фундамент делают мелкого заложения или незаглубленный. Тут важно только правильно подобрать площадь колонн, чтобы равномерно передавать нагрузку.
Размеры столбов
Есть минимальные размеры опор столбчатого фундамента. Они и зависят от материалов:
- Монолитного железобетона 30 см.
- Столбы из обожженного кирпича — 38 см;
- Бут, бетонные блоки и бутобетон — 40 см;
- Каменная кладка — 60 см.
Но при этом размер столба должен быть на 10 см больше ширины стены. Для нормальной работы фундамента необходимо чтобы стена приходилась на середину опоры и по бокам она выступала не менее чем на 5 см.
Этапы строительства
Как обычно начинается все с уборки площадки и разметки. Со всей площадки снимают дерн, удаляют плодородный слой. Он не считается несущим и его вывозят. При этом делают выравнивание — срезают бугры, засыпают и утрамбовывают ямы и впадины. Контролируют горизонтальность при помощи двух-трехметровой доски с установленным на нее строительным уровнем.
Разметка
По периметру здания устанавливают обноску — столбы или столбы с прибитыми планками — скамеечки. Их ставят на расстоянии около метра от периметра будущего дома. При помощи шнуров, натянутых между ними, обозначают периметр и ширину будущих столбов.
Как делать разметку фундамента
При выставлении следят за тем, чтобы углы были строго под 90°, перемеряют диагонали прямоугольников. Они должны быть равны. В местах пересечения натянутых шнуров опускают вниз перпендикуляр (при помощи отвеса), размечая на грунте габариты столбов.
Так можно сделать их все одинаковыми, а также следить за высотой при выставлении опалубки для монолитных столбов или при укладывании сборных.
Рытье ям под столбы
Под сборные фундаменты ямы копают вручную или при помощи экскаватора. Если глубина требуется до 1 м и грунт не сыпучий, можно их копать с прямыми стенками. Если глубина больше или есть признаки осыпания, склоны делают наклонными.
Когда вышли на проектную глубину фундамента, копают еще на 20-30 см ниже. Дно выравнивают, его размеры должны быть на 10-20 см больше, чем планируемые габариты пятки или столба.
Проще с круглыми столбами. Под них бурятся скважины ручным или автоматизированным буром. Если планируется расширение внизу — пятка, можно или сделать скважину шире — по размеру пятки, или использовать бур со складным лезвием. Он называется буром ТИСЭ. Дополнительное лезвие открывается после того, как достигли заданной глубины.
Устройство песчано-гравийной подушки
На дно насыпают слой щебня порядка 10-15 см и его хорошо трамбуют. На утрамбованный щебень насыпают крупнозернистый песок. Его проливают и трамбуют. Общий слой песчано-гравийной подушки должен быть таким, чтобы выйти на заданную глубину залегания фундамента.
В случае с круглыми столбами подушка делается также, трамбование делается по возможности. Берут длинный шест, которым уплотняют подсыпку.
Устройство пятки
Если столбы делают сборные — из блоков, кирпича, бута, проще пятку сделать из готового бетонного блока. Ставят на песок, выровненный в уровень, блок-подушку. Она имеет трапециевидное сечение, что удобно.
Два типа пятки — монолитная из из бетонного блока
Для монолитных имеет смысл сделать полушку из монолита. Ставят опалубку по заданным размерам (в два раза больше столба в сечении и не менее 1/3 сечения по высоте). Укладывают арматуру в два яруса. Используют пруток 12-14 мм диаметром. Также в пятку устанавливается арматура, которая потом пойдет на столб. В результате получается единая железобетонная конструкция.
Строительство столбов
Если речь идет о монолитном столбе, то ставят опалубку, внутрь устанавливают арматуру. Опалубка для квадратных столбов сбивается из досок, для круглых можно использовать пластиковые трубы подходящего диаметра. Есть эконом-вариант опалубки — свернутый рулоном рубероид требуемой длины. Его скручивают в трубу требуемого диаметра, наворачивая на эталон. Сделав два-три слоя крепят скотчем. Получается надежная опалубка, которая даже в выступающей над землей части нормально держит раствор.
Для армирования обычно используют три-четыре прута арматуры класса A III диаметром 12-14 мм (для квадратных обязательно 4, для круглых можно 3). Они связаны между собой в единую конструкцию установленными через 20-25 см поперечными перевязками. Их можно делать из гладкой арматуры класса A I, диаметром 6-8 мм. Каркас лучше вязать, а не приваривать — выше прочность.
Обратите внимание, что от края опалубки до прутка арматуры должно быть расстояние не менее 50 мм. Оно необходимо чтобы металл не ржавел. На фото ниже пример неправильного армирования: арматура вплотную к опалубке. Она быстро поржавеет и столб может сломаться.
Если складываются столбы из кирпича, то его надо брать марки не ниже 100, полнотелый, хорошо обожженный. Если на участке высокий уровень грунтовых вод, кирпичные столбы не пойдут: они быстро разрушатся. Раствор для кладки столбов из кирпича делают на портландцементе не ниже чем М 300, а лучше 400 или 500. Есть несколько вариантов раствора:
- 1 часть цемента, 3 песка;
- 1 цемента, 2 известкового теста, 10 песка;
- 1 часть цемента, 1 часть глиняного тесла, 10 частей песка.
Кладку ведут с перевязкой, тщательно проверяя вертикальность. Даже небольшие отклонения могут привести потом к разрушению фундамента, а может и здания.
При кладке бутового столбчатого фундамента камни выбирают плоские с ровными гранями. При кладке нагрузка по вертикали должна передаваться на всю плоскость камня, а не на отдельные его участки. Кладут камни тоже с перевязкой, укладывая в углы самые крупные фрагменты, более мелкими заполняя промежутки.
Толщина камней не должна быть больше 30 см. Их укладывают на раствор, плотно подгоняя друг к другу. Промежутки заполняют щебнем, хорошо его трамбуя. Для повышения прочности такие столбы можно армировать как вертикально, так и горизонтально. Горизонтальное армирование делают каждые 25-40 см, вертикально вставляют прутки не менее 6 мм в диаметре, можно использовать арматурную сетку из проволоки такого же диаметра.
Важно: столбы должны быть все выгнаны до одного уровня. Для этого во время строительства или заливки постоянно отбивайте вертикальную плоскость: срезать верхушки долго и сложно.
Устройство ростверка
Как уже говорилось раньше, при заливке монолитных столбов в верхушки устанавливают закладные детали:
- шпильки для связки с брусом деревянной или металлической обвязки;
- арматурные выпуски не менее 70 см длины для связи с арматурным каркасом монолитного ростверка.
Устройство обвязки рассматривается при описании . Об устройстве монолитного ростверка можно прочесть в статье Все совпадает, вплоть до расчета несущей способности.
Гидроизоляция
Для предотвращения подсоса влаги из грунта между фундаментом/ростверком и обвязкой или первым рядом кладки необходим слой гидроизоляции. Можно использовать обмазочную (самая распространенная — битумная мастика) или рулонную или их комбинацию.
Изолировать столбы нет смысла. Для бетонных столбов наличие влаги минусом не является, как и для бутовых. А кирпичные лучше ставить на сухих грунтах. Вот их поверхность, может и стоит пропитать какой-то пропиткой глубокого проникновения, в разы снижающей гигроскопичность. Проблема только в том, что стоят они дорого.
