Фундамент на столбах: применение, материалы, постройка, особенности

У каждого типа фундамента есть свое назначение и область применения, иначе бы они не закладывались (строились). Не исключение и столбчатый, в котором нагрузка ложится на врытые в грунт или возведенные в небольших котлованах столбы. С виду это похоже на систему свай, но за внешним сходством таятся глубокие различия. Какие и в чем именно, это и есть тема настоящей статьи, равно как и сведения о том, как заложить столбчатый фундамент своими руками. В малом индивидуальном строительстве (мелкострое) это дает массу преимуществ, позволяющих сэкономить огромное количество труда и до 50% затрат на нулевой цикл, который, в свою очередь, составляет от 20% до, к примеру, для каркасного дома, 50% всей сметной стоимости постройки. В деньгах по сегодняшним ценам цифры выходят 6-7 значные.

Примечание: весь цикл работ по сооружению основания здания, от первого осмотра площадки до его готовности к наложению перекрытий и возведению стен, называется заложением фундамента. Изучая материалы по теме, имейте в виду, что заложение фундамента и его заглубление в грунт – вещи разные. Также не следует путать работы по заложению фундамента с величиной заложения в стены плит перекрытий, балок и перемычек. В общем, контекст, контекст и еще раз контекст.

Неожиданное качество
После Ле Корбюзье столбчатый фундамент привлекает архитекторов-авангардистов еще и своим свойством зрительно облегчать здание или наоборот, придавать ему монументальность, см. рис. Однако решения такого рода безусловно применимы только на плотных, хорошо несущих, мало обводненных и слабопучинистых грунтах; более всего домов такой конструкции строится в Средиземноморье. В РФ возводить подобные безусловно возможно в черноземной полосе и южнее, а после изысканий на месте сообразно наличным условиям – не севернее линии примерно Санк-Петербург – Нижний Новгород – Челябинск – Омск – Барнаул – Кызыл – граница с КНР.

Современный дом на столбчатом фундаменте

Виды столбчатых фундаментов

Современный дом на столбчатом фундаменте

Виды столбчатых фундаментов

Общая схема столбчатого фундамента

Фундамент на столбах и его свайный собрат устроены похоже, см. рис: на столбы, заглубленные в грунт, наложен опорный пояс, распределяющий нагрузку на них. Он же образует подпол здания, может выполнять и функции цоколя, для чего снабжается отдушинами. Столбы расставляются по определенным правилам согласно расчета (см. далее), причем пролеты между ними выдерживаются в пределах 1,5-2,5 м. Больше или меньше нельзя, либо нагрузка ляжет неравномерно и вызовет такую же неравномерную осадку здания, либо опоры станут мешать друг другу нести ее, с тем же результатом.
Столб потому и столб, что приспособлен нести только сосредоточенную постоянную нагрузку, направленную сверху вниз по вертикали. Свая – столб, заглубленный в грунт на некую вполне определенную величину. В этом «некую» все и дело, но к разнице между сваей и столбом мы вернемся ниже. Пока же посмотрим, в чем они сходны: тот и другой сам не распределяет по опорам весовые и климатические нагрузки от здания, для этого нужна система дополнительных горизонтальных связей. По их устройству и характеру работы в конструкции столбчатые фундаменты разделяются на виды, см. рис:

Общая схема столбчатого фундамента

Фундамент на столбах и его свайный собрат устроены похоже, см. рис: на столбы, заглубленные в грунт, наложен опорный пояс, распределяющий нагрузку на них. Он же образует подпол здания, может выполнять и функции цоколя, для чего снабжается отдушинами. Столбы расставляются по определенным правилам согласно расчета (см. далее), причем пролеты между ними выдерживаются в пределах 1,5-2,5 м. Больше или меньше нельзя, либо нагрузка ляжет неравномерно и вызовет такую же неравномерную осадку здания, либо опоры станут мешать друг другу нести ее, с тем же результатом.
Столб потому и столб, что приспособлен нести только сосредоточенную постоянную нагрузку, направленную сверху вниз по вертикали. Свая – столб, заглубленный в грунт на некую вполне определенную величину. В этом «некую» все и дело, но к разнице между сваей и столбом мы вернемся ниже. Пока же посмотрим, в чем они сходны: тот и другой сам не распределяет по опорам весовые и климатические нагрузки от здания, для этого нужна система дополнительных горизонтальных связей. По их устройству и характеру работы в конструкции столбчатые фундаменты разделяются на виды, см. рис:

Виды столбчатых фундаментов

1 – опорно-столбчатый фундамент: вершины столбов изначально никак между собой не связаны. Распределение нагрузки по ним возлагается на нижний опорный пояс здания; его нижний венец, см. рис справа. Для этого его материал венца должен быть достаточно вязким и упругим, поэтому опорно-столбчатые фундаменты закладывают под легкие деревянные здания или под сооружения на металлическом каркасе. Несущая способность, сопротивление горизонтальным нагрузкам при промерзании почвы, трудоемкость и стоимость опорно-столбчатых фундаментов наименьшие. Допустимые грунты – до среднепучинистых включительно.

Виды столбчатых фундаментов

1 – опорно-столбчатый фундамент: вершины столбов изначально никак между собой не связаны. Распределение нагрузки по ним возлагается на нижний опорный пояс здания; его нижний венец, см. рис справа. Для этого его материал венца должен быть достаточно вязким и упругим, поэтому опорно-столбчатые фундаменты закладывают под легкие деревянные здания или под сооружения на металлическом каркасе. Несущая способность, сопротивление горизонтальным нагрузкам при промерзании почвы, трудоемкость и стоимость опорно-столбчатых фундаментов наименьшие. Допустимые грунты – до среднепучинистых включительно.

Венец деревянного дома на столбчатом фундаменте

1а – для утепления и гидроизоляции снизу пролеты между столбами заполняют забиркой. Классическая конструкция – кирпичная с вентиляционными отдушинами (на рис. условно не показаны). Забирку, опять же, ради тепло- и гидроизоляции, чаще всего заглубляют в грунт на 1-5 рядов кирпичной кладки и кладут по гидроизоляции на противопучинной песчано-щебневой подушке. Работа усложняется ненамного: 2 ряда кладки + 15 см подушки это всего лишь траншейка на штык лопаты, а теплопотери через подпол снижаются в разы. Между забиркой и венцом оставляют деформационный зазор в 5-7 см (обязательно!) и конопатят его. В последнее время кирпичную забирку все чаще заменяют наложенными снаружи и заглубленными в грунт плитами ЭППС, стекломагнезита и т.п. Снаружи их штукатурят по армирующей сетке.

1б – фундамент с рандбалкой. Быстровозводимые сооружения посолиднее и долговечнее (напр. сборно-щитовые дома по современной немецкой технологии или 2-3 этажные коттеджи фахверкового типа) деревянный венец уже не выдержит ни по весу, ни по сроку службы. В таком случае столбы перекрывают рандбалкой, сборной из железобетонных монолитов или цельной. Таким способом удается реализовать максимальную несущую способность данного типа столбов на данном грунте без существенного увеличения трудоемкости и стоимости фундамента. Внешне рандбалка похожа на ростверк (см. ниже), но, в отличие от него, передает на столбы только вес и единой системы силовых связей с ними не образует. Грунты при нагрузке свыше 6 тс на столб – до сильнопучинистых; при меньшей – как в п. 1.

1в – рандбалку можно пускать по поверхности грунта, как забирку, но не заглублять в него, иначе огромные горизонтальные силы пучения могут повредить здание. Затем на ней возводят кирпичный цоколь. Смысл в том, что срок жизни и показатели комфорта быстровозводимых легких домов (каркасного, брусового) на кирпичном цоколе практически удваиваются, а теплопотери через подпол настолько же снижаются. Кроме того, отпадают проблемы с устройством подготовки пола (лаговой обрешетки и чернового пола), т.к. теперь она может опереться на цоколь и ослаблять лаги с брусом венца врезкой друг в друга нет нужды. В таком случае под рандбалкой также нужно непременно насыпать противопучинную подушку: термопучинный зазор в данную конструкцию вперить некуда.

2 – столбчатый фундамент с ростверком. Столбы и венец из одного и того же материала: железобетонные или, редко, стальные. В последнем случае соединяются сваркой, а в первом – у них общий, специально для такого случая рассчитанный, каркас, и заливаются они сразу как целое. Столбы с ростверком образуют цельную, весьма прочную и жесткую силовую схему, способную воспринимать любые нагрузки и нести тяжелые, в т.ч. каменные 2-3 этажные здания, лишь бы площади дома в плане на нужное количество столбов хватило, см. далее. Ростверк можно опускать до земли, как и рандбалку, с теми же целями и также с противопучинной подушкой. Грунты – до сильнопучинистых включительно; под легкими зданиями (каркасный финский дом, деревянные хозпостройки) – до среднепучинистых.

3 – ростверк увеличенной высоты, заглублен в грунт, а в нем снизу и с боков окружен противопучинной подушкой увеличенной до 30-50 см мощности. Это т. наз. столбчато-ленточный фундамент. Его ростверк заменяет и забирку, и цоколь, что ускоряет и удешевляет строительство. Дополнительный плюс – утепление фундамента и отмостки возможно без особых сложностей. Еще достоинство – возможна постройка легких зданий на грунтах до сильнопучинистых, т.к. тяжелый ростверк своим весом стабилизирует основание.

Примечание: во всех случаях противопучинная подушка формируется в рукаве из геотекстиля, а все части фундамента, контактирующие с ней и грунтом, укутываются гидроизоляцией – 2-мя слоями рубероида на битумной мастике.

Т. наз.
Это сокращение в последнем пункте употреблено не зря. Дело в том, что столбчато-ленточного фундамента с точки зрения строительной механики и механики грунтов не существует. Свайно-ленточный возможен, но, если к ленте как несущей конструкции снизу прилепить столбы, то в смысле восприятия нагрузки они окажутся в своего рода тени и ленте ничем не помогут. При быстром промерзании во время заморозка насыщенного влагой грунта могут и повредить вследствие неравномерности пучения по глубине. Проще и дешевле будет пустить лишний бетон и земляные работы на уширение ленты или увеличение ее заглубления, смотря по местным условиям. Этого вопроса мы еще коснемся.
Плюсы и минусы
Для лучшего понимания дальнейшего, достаточно непростого, материала, целесообразнее будет последовать примеру Робинзона Крузо, записывавшего в 2 столбца горести и радости одинокой жизни на необитаемом острове. Здесь же плюсы и минусы столбчатого фундамента сведены в таблицу: Плюсы Минусы Низкая стоимость и трудоемкость как следствие небольшого объема земляных работ и требуемых материалов. Невысокая несущая способность: на обычных грунтах получить ее свыше 7 тс/столб вряд ли возможно. Фундаменты ТИСЭ (см. далее) весьма перспективны, но обещания 15 тс/опора исходят не от разработчиков данной технологии, а от ее восторженных сторонников. По той же причине – быстрота возведения; каркасный дом на столбчатом фундаменте можно построить за лето вдвоем. Как следствие предыдущего – непригодность для многоэтажного строительства: т.к. придвигать столбы друг к другу слишком близко нельзя (см. выше), то их под тяжелым зданием просто не поместится сколько нужно. В большинстве случаев не требуется спецтехника, кроме бетономешалки; остальные виды работ можно выполнять ручным инструментом. По той же причине – плохое использование несущей способности грунта: пусть он снесет и 10 кг*кв. см., городить в нем щетку из столбов смысла нет, они просто подломятся по принципу домино и дом сползет набок. Простота расчета как следствие несложного взаимодействия элементов конструкции между собой и с грунтом. Невозможность использования на слабых, несущих менее 1,7 кг*кв. см, грунтах, в отличие от свайного, см. далее. По той же причине – пригодность без особых ухищрений для самых разнообразных местных условий. Чувствительность к горизонтальным нагрузкам: если под домом тонкий слой пучащегося грунта, а под ним мощный слой плотного непучащегося, то при резком похолодании после дождей касательные напряжения способны сломать столбы. Все по той же причине – можно не платить 30-100 тыс. руб. за рабочий проект, а ограничиться эскизным за 3-10 тыс. руб. или вовсе вытянуть бесплатный из рунета и просчитать к нему столбы, как описано далее. Непригодность, по той же причине, для существенно неоднородных грунтов: если грунт под гумусом на участке под застройку – лоскутное одеяло из плотных суглинков и рыхлых супесей, песков, хрящеватых и гравелистых кусочков, нужно закладывать фундамент любой, кроме столбчатого. Достаточная простота законодательного оформления, опять по тем же причинам. Пусть муниципальный инспектор стойкий, непримиримый, убежденный и прожженный взяточник, но он всегда опытный строитель. Что касается столбчатого фундамента, то одного взгляда на проект ему хватит, чтобы увидеть – будет фундамент держать дом или нет. Если грубых ошибок нет, то все-таки утвердит или напишет замечания/предписания, где нужно доработать; их оплата входит в госпошлину. Непригодны на сильно обводненных или замусоренных грунтах и при высоком, выше примерно 2,5 м от поверхности, стоянии грунтовых вод. Для заложения столбчатого фундамента не требуется высокой строительной квалификации, оно под силу и дилетанту. Невозможно обустроить подвал. Не требуется тщательная планировка стройплощадки, строительство дома на столбчатом фундаменте своими силами возможно на уклоне до 15-20 градусов (!). Уязвимость: когда дом уже стоит на фундаменте, производить земляные работы большого объема можно не ближе двойного заглубления его столбов, а траншеи нужно копать очень осторожно. В работе постоянно нужен всего 1 неквалифицитрованный помощник; кратковременно эпизодически – еще 2-3 таких же. По той же причине, сложность подводки дополнительных коммуникаций. Чрезвычайно дешевый, легкий и простой в исполнении деревянный столбчатый фундамент в определенных условиях (см. далее) может оказаться долговечнее и надежнее бетонного, кирпичного или каменного (!!). Невозможность сооружения капитальных пристроек как следствие того же обстоятельства. Возможность в некоторых случаях ремонта фундамента своими силами, см. далее. Ремонт фундамента сложнейшая инженерно-техническая задача, и столбчатый фундамент – единственный, которых иногда позволяет ремонтировать себя своему хозяину. Как следствие всех указанных выше факторов – непродолжительный срок службы; 50 лет – предел.

У героя Даниэля Дефо минусов набралось побольше плюсов. У нас их поровну и для мелкостроя плюсы в общем-то весомее. Предрассудки против заложения столбчатого фундамента под жилые дома исходят еще от советских СНиП, ориентированных на массовое многоэтажное строительство, в т.ч. и в колхозах/совхозах, постепенное переселение в многоэтажки частников и, в светлом коммунистическом грядущем, полную ликвидацию индивидуальной жилой застройки. Теперешние коммунисты, кстати говоря, кто еще при уме и понимает суть своей идеи, теперь в том же грядущем обещают каждому свой дом, как Хрущев – каждому рабочему по 3 (три) костюма.
О несущей способности
Грунт считается пригодным под столбчатый фундамент, если его несущая способность не менее 1,7 кг*кв. см. Прочие грунты относятся к слабым, на них, как правило, строятся только на сваях. К слабым грунтам относятся:

Мелкий пылеватый песок.

Пухлые глины и суглинки.

Рыхлые супеси.

Все грунты органического происхождения (илистые, торфянистые), включая черноземы мощностью свыше 1 м.

Что как пучится
Морозное пучение грунта происходит вследствие замерзания в нем воды. Для столбчатого фундамента, как самого по себе легкого и компактного, кроме увеличения объема грунта важна также равномерность пучения и скорость промерзания. Какие грунты непригодны для строительства на столбах, см. в минусах таблицы. О скорости промерзания поговорим ниже. А для дальнейшего, включая расчет, приводим характеристики пучинистости грунтов:

Практически не пучащиеся – увеличение объема до 1%. Это твердые глины, мало водонасыщенные сыпучие грунты (гравелистые, крупные и средние пески), каменистые, валунные и галечные грунты с заполнением крупнообломочной фракцией свыше 90%;. Непучинистым может быть и сухой пылеватый песок, если в нем фракций мельче 0,05 мм менее 15% по массе.

Слабопучинистые – увеличение объема 1-3,5% То же, что и в пред. п., но глины полутвердые (можно копать лопатой, не прибегая к лому и кирке); сыпучие грунты, кроме мелкого пылеватого песка – средне водонасыщенные, а крупнообломочные с мелким пылеватым заполнением 10-30% по массе.

Среднепучинистые – увеличение объема 3,5-7%. Глины
тугопластичные, мнущиеся с трещинами при достаточно длительном разминании, т.е. тощие, плотные суглинки и супеси. Все сыпучие грунты по пред. п., насыщенные водой. Крупнообломочные – с мелким пылящим заполнением свыше 30% по массе.

Сильно- и чрезмернопучинистые, увеличение объема более 7% – мягкие, сразу мнущиеся средне- и очень жирные глины, рыхлые суглинки и супеси, насыщенные водой мелкие и пылеватые пески. Чрезмернопучинистыми считаются грунты, пучащиеся на 9-12%. Более 12% не бывает, т.к. сама вода при замерзании расширяется именно на такую величину.

О заглублении
Все фундаменты по степени заглубления в грунт делятся на 3 категории, см. рис.:

Глубокого заглубления, или нормального заглубления, или просто – заглубленные: подошва фундамента, а у столбчатого – пятки столбов, располагается ниже нормативной (расчетной) глубины промерзания данной местности, см. рис. ниже, на 0,3-0,7 м в. Для столбчатых фундаментов можно принимать первое значение.

Мелкозаглубленные – подошвы (пяты) находятся в пучащемся слое. Для столбчатого фундамента заглубление берут от 40% расчетного промерзания на слабопучинистых грунтах до 70% на среднепучинистых.

Незаглубленные – применяются либо на грунтах практически не пучащихся, либо под достаточно легкие и упругие нежилые деревянные или металлические постройки: летние дачные дома, сараи, теплицы, уличный туалет/душ, хозблок, гараж и т.п.

Когда насколько заглубляться?
Бетонный фундамент под любой жилой дом лучше всего делать нормального заглубления: бурение 1 скважины под столб ручным буром отнимает 1-2 часа времени, и все их можно забурить за выходные. Как будет ясно из дальнейшего, столбы фундамента, даже если он с ростверком, в глубине работают каждый сам по себе. Образно выражаясь, ростверк помогает выдержать открытый бой с силами пучения, но бессилен против диверсии с подкопом.
Конкретно же это значит, что уровень грунтовых вод не должен подниматься к наинизшим точкам подсыпки под столбы ближе 1,5 м в период наивысшего стояния. Иначе вследствие случайных колебаний их уровня и, особенно, капиллярного подъема, возможен подмыв какого-то из столбов, а затем внезапное аварийное падение несущей способности всего основания по принципу домино.

Колодцы и скважины соседей верных сведений не дадут, т.к. из первого и самого грязного водоносного слоя – верховодки – воду для питья почти никогда не берут. Тут нужно или запрашивать местную (муниципальную) службу строительной геологии, или консультироваться у опытных строителей, или в разгар весны, во время майских гроз (либо в конце наиболее влажного периода в данной местности; напр., в Амурской обл. – под конец летнего паводка) производить пробное бурение на расчетную глубину промерзания + 1,7 м. Нет воды – можно строиться надежно, по-глуби.
А если есть? Тогда под тяжелое строение придется выбрать другой тип фундамента, для самостроя предпочтительнее ленточный. А под каркасный/брусовой дом, возможно, закладывать мелкозаглубленный столбчатый. Когда же это возможно, а когда нет? Действуем следующим образом:

По характеру грунта определяем степень его пучинистости; при отсутствии точных данных берем максимальную для данного типа грунта ее величину.

Умножив степень пучинистости в десятичных дробях (не процентах!) на величину расчетной глубины промерзания (РГП), получим величину пучения в единицах длины.

Дистанцию достаточно равномерного пучения берем равной 100 его величинам. Дом должен вписаться в прямоугольник соответствующего размера. Напр, РГП = 1,2 м или 120 см. Грунт – плотный суглинок, берем 7% пучения. 120х0,07 = 8,4 см. Дом размерами в плане примерно до 8,5х8,5 м при сезонных подвижках грунта здесь будет приподниматься или опускаться на такую величину без опасного перекоса.

Величину заглубления столбов берем побольше, лишь бы выдержать минимальное расстояние до верховодки.

Для легких нежилых построек на незаглубленном фундаменте берем степень пучинистости в 12% (гумус – чрезмернопучинистый); далее – по пп. 1-5.

Если предполагаемая постройка не вписывается в определенные габариты, ничего не попишешь, здесь на столбах строить нельзя.

Этот способ определения равномерности пучения может вызвать недоумение: как же так, что, грунт пучится, чем сильнее, тем равномернее? Именно так. Связано это с тем, что любая содержащая влагу почва обладает в той или иной степени т. наз. реологическими свойствами. Пучение грунта вызывается замерзающей в нем водой. Чем более ею грунт насыщен, тем дальше распространяются в нем силы пучения и он распухает как сплошная среда. Морозобойные трещины не всегда свидетельствуют, что замерзшая земля вздулась буграми. По аналогии: что однороднее – жареная картошка или пюре? А если пюре застыло, взялось корочкой, и та потрескалась, пюре ведь в деруны не превратится?
Важное обстоятельство

Венец деревянного дома на столбчатом фундаменте

1а – для утепления и гидроизоляции снизу пролеты между столбами заполняют забиркой. Классическая конструкция – кирпичная с вентиляционными отдушинами (на рис. условно не показаны). Забирку, опять же, ради тепло- и гидроизоляции, чаще всего заглубляют в грунт на 1-5 рядов кирпичной кладки и кладут по гидроизоляции на противопучинной песчано-щебневой подушке. Работа усложняется ненамного: 2 ряда кладки + 15 см подушки это всего лишь траншейка на штык лопаты, а теплопотери через подпол снижаются в разы. Между забиркой и венцом оставляют деформационный зазор в 5-7 см (обязательно!) и конопатят его. В последнее время кирпичную забирку все чаще заменяют наложенными снаружи и заглубленными в грунт плитами ЭППС, стекломагнезита и т.п. Снаружи их штукатурят по армирующей сетке.

1б – фундамент с рандбалкой. Быстровозводимые сооружения посолиднее и долговечнее (напр. сборно-щитовые дома по современной немецкой технологии или 2-3 этажные коттеджи фахверкового типа) деревянный венец уже не выдержит ни по весу, ни по сроку службы. В таком случае столбы перекрывают рандбалкой, сборной из железобетонных монолитов или цельной. Таким способом удается реализовать максимальную несущую способность данного типа столбов на данном грунте без существенного увеличения трудоемкости и стоимости фундамента. Внешне рандбалка похожа на ростверк (см. ниже), но, в отличие от него, передает на столбы только вес и единой системы силовых связей с ними не образует. Грунты при нагрузке свыше 6 тс на столб – до сильнопучинистых; при меньшей – как в п. 1.

1в – рандбалку можно пускать по поверхности грунта, как забирку, но не заглублять в него, иначе огромные горизонтальные силы пучения могут повредить здание. Затем на ней возводят кирпичный цоколь. Смысл в том, что срок жизни и показатели комфорта быстровозводимых легких домов (каркасного, брусового) на кирпичном цоколе практически удваиваются, а теплопотери через подпол настолько же снижаются. Кроме того, отпадают проблемы с устройством подготовки пола (лаговой обрешетки и чернового пола), т.к. теперь она может опереться на цоколь и ослаблять лаги с брусом венца врезкой друг в друга нет нужды. В таком случае под рандбалкой также нужно непременно насыпать противопучинную подушку: термопучинный зазор в данную конструкцию вперить некуда.

2 – столбчатый фундамент с ростверком. Столбы и венец из одного и того же материала: железобетонные или, редко, стальные. В последнем случае соединяются сваркой, а в первом – у них общий, специально для такого случая рассчитанный, каркас, и заливаются они сразу как целое. Столбы с ростверком образуют цельную, весьма прочную и жесткую силовую схему, способную воспринимать любые нагрузки и нести тяжелые, в т.ч. каменные 2-3 этажные здания, лишь бы площади дома в плане на нужное количество столбов хватило, см. далее. Ростверк можно опускать до земли, как и рандбалку, с теми же целями и также с противопучинной подушкой. Грунты – до сильнопучинистых включительно; под легкими зданиями (каркасный финский дом, деревянные хозпостройки) – до среднепучинистых.

3 – ростверк увеличенной высоты, заглублен в грунт, а в нем снизу и с боков окружен противопучинной подушкой увеличенной до 30-50 см мощности. Это т. наз. столбчато-ленточный фундамент. Его ростверк заменяет и забирку, и цоколь, что ускоряет и удешевляет строительство. Дополнительный плюс – утепление фундамента и отмостки возможно без особых сложностей. Еще достоинство – возможна постройка легких зданий на грунтах до сильнопучинистых, т.к. тяжелый ростверк своим весом стабилизирует основание.

Примечание: во всех случаях противопучинная подушка формируется в рукаве из геотекстиля, а все части фундамента, контактирующие с ней и грунтом, укутываются гидроизоляцией – 2-мя слоями рубероида на битумной мастике.

Т. наз.
Это сокращение в последнем пункте употреблено не зря. Дело в том, что столбчато-ленточного фундамента с точки зрения строительной механики и механики грунтов не существует. Свайно-ленточный возможен, но, если к ленте как несущей конструкции снизу прилепить столбы, то в смысле восприятия нагрузки они окажутся в своего рода тени и ленте ничем не помогут. При быстром промерзании во время заморозка насыщенного влагой грунта могут и повредить вследствие неравномерности пучения по глубине. Проще и дешевле будет пустить лишний бетон и земляные работы на уширение ленты или увеличение ее заглубления, смотря по местным условиям. Этого вопроса мы еще коснемся.
Плюсы и минусы
Для лучшего понимания дальнейшего, достаточно непростого, материала, целесообразнее будет последовать примеру Робинзона Крузо, записывавшего в 2 столбца горести и радости одинокой жизни на необитаемом острове. Здесь же плюсы и минусы столбчатого фундамента сведены в таблицу: Плюсы Минусы Низкая стоимость и трудоемкость как следствие небольшого объема земляных работ и требуемых материалов. Невысокая несущая способность: на обычных грунтах получить ее свыше 7 тс/столб вряд ли возможно. Фундаменты ТИСЭ (см. далее) весьма перспективны, но обещания 15 тс/опора исходят не от разработчиков данной технологии, а от ее восторженных сторонников. По той же причине – быстрота возведения; каркасный дом на столбчатом фундаменте можно построить за лето вдвоем. Как следствие предыдущего – непригодность для многоэтажного строительства: т.к. придвигать столбы друг к другу слишком близко нельзя (см. выше), то их под тяжелым зданием просто не поместится сколько нужно. В большинстве случаев не требуется спецтехника, кроме бетономешалки; остальные виды работ можно выполнять ручным инструментом. По той же причине – плохое использование несущей способности грунта: пусть он снесет и 10 кг*кв. см., городить в нем щетку из столбов смысла нет, они просто подломятся по принципу домино и дом сползет набок. Простота расчета как следствие несложного взаимодействия элементов конструкции между собой и с грунтом. Невозможность использования на слабых, несущих менее 1,7 кг*кв. см, грунтах, в отличие от свайного, см. далее. По той же причине – пригодность без особых ухищрений для самых разнообразных местных условий. Чувствительность к горизонтальным нагрузкам: если под домом тонкий слой пучащегося грунта, а под ним мощный слой плотного непучащегося, то при резком похолодании после дождей касательные напряжения способны сломать столбы. Все по той же причине – можно не платить 30-100 тыс. руб. за рабочий проект, а ограничиться эскизным за 3-10 тыс. руб. или вовсе вытянуть бесплатный из рунета и просчитать к нему столбы, как описано далее. Непригодность, по той же причине, для существенно неоднородных грунтов: если грунт под гумусом на участке под застройку – лоскутное одеяло из плотных суглинков и рыхлых супесей, песков, хрящеватых и гравелистых кусочков, нужно закладывать фундамент любой, кроме столбчатого. Достаточная простота законодательного оформления, опять по тем же причинам. Пусть муниципальный инспектор стойкий, непримиримый, убежденный и прожженный взяточник, но он всегда опытный строитель. Что касается столбчатого фундамента, то одного взгляда на проект ему хватит, чтобы увидеть – будет фундамент держать дом или нет. Если грубых ошибок нет, то все-таки утвердит или напишет замечания/предписания, где нужно доработать; их оплата входит в госпошлину. Непригодны на сильно обводненных или замусоренных грунтах и при высоком, выше примерно 2,5 м от поверхности, стоянии грунтовых вод. Для заложения столбчатого фундамента не требуется высокой строительной квалификации, оно под силу и дилетанту. Невозможно обустроить подвал. Не требуется тщательная планировка стройплощадки, строительство дома на столбчатом фундаменте своими силами возможно на уклоне до 15-20 градусов (!). Уязвимость: когда дом уже стоит на фундаменте, производить земляные работы большого объема можно не ближе двойного заглубления его столбов, а траншеи нужно копать очень осторожно. В работе постоянно нужен всего 1 неквалифицитрованный помощник; кратковременно эпизодически – еще 2-3 таких же. По той же причине, сложность подводки дополнительных коммуникаций. Чрезвычайно дешевый, легкий и простой в исполнении деревянный столбчатый фундамент в определенных условиях (см. далее) может оказаться долговечнее и надежнее бетонного, кирпичного или каменного (!!). Невозможность сооружения капитальных пристроек как следствие того же обстоятельства. Возможность в некоторых случаях ремонта фундамента своими силами, см. далее. Ремонт фундамента сложнейшая инженерно-техническая задача, и столбчатый фундамент – единственный, которых иногда позволяет ремонтировать себя своему хозяину. Как следствие всех указанных выше факторов – непродолжительный срок службы; 50 лет – предел.

У героя Даниэля Дефо минусов набралось побольше плюсов. У нас их поровну и для мелкостроя плюсы в общем-то весомее. Предрассудки против заложения столбчатого фундамента под жилые дома исходят еще от советских СНиП, ориентированных на массовое многоэтажное строительство, в т.ч. и в колхозах/совхозах, постепенное переселение в многоэтажки частников и, в светлом коммунистическом грядущем, полную ликвидацию индивидуальной жилой застройки. Теперешние коммунисты, кстати говоря, кто еще при уме и понимает суть своей идеи, теперь в том же грядущем обещают каждому свой дом, как Хрущев – каждому рабочему по 3 (три) костюма.
О несущей способности
Грунт считается пригодным под столбчатый фундамент, если его несущая способность не менее 1,7 кг*кв. см. Прочие грунты относятся к слабым, на них, как правило, строятся только на сваях. К слабым грунтам относятся:

Мелкий пылеватый песок.

Пухлые глины и суглинки.

Рыхлые супеси.

Все грунты органического происхождения (илистые, торфянистые), включая черноземы мощностью свыше 1 м.

Что как пучится
Морозное пучение грунта происходит вследствие замерзания в нем воды. Для столбчатого фундамента, как самого по себе легкого и компактного, кроме увеличения объема грунта важна также равномерность пучения и скорость промерзания. Какие грунты непригодны для строительства на столбах, см. в минусах таблицы. О скорости промерзания поговорим ниже. А для дальнейшего, включая расчет, приводим характеристики пучинистости грунтов:

Практически не пучащиеся – увеличение объема до 1%. Это твердые глины, мало водонасыщенные сыпучие грунты (гравелистые, крупные и средние пески), каменистые, валунные и галечные грунты с заполнением крупнообломочной фракцией свыше 90%;. Непучинистым может быть и сухой пылеватый песок, если в нем фракций мельче 0,05 мм менее 15% по массе.

Слабопучинистые – увеличение объема 1-3,5% То же, что и в пред. п., но глины полутвердые (можно копать лопатой, не прибегая к лому и кирке); сыпучие грунты, кроме мелкого пылеватого песка – средне водонасыщенные, а крупнообломочные с мелким пылеватым заполнением 10-30% по массе.

Среднепучинистые – увеличение объема 3,5-7%. Глины тугопласт
чные, мнущиеся с трещинами при достаточно длительном разминании, т.е. тощие, плотные суглинки и супеси. Все сыпучие грунты по пред. п., насыщенные водой. Крупнообломочные – с мелким пылящим заполнением свыше 30% по массе.

Сильно- и чрезмернопучинистые, увеличение объема более 7% – мягкие, сразу мнущиеся средне- и очень жирные глины, рыхлые суглинки и супеси, насыщенные водой мелкие и пылеватые пески. Чрезмернопучинистыми считаются грунты, пучащиеся на 9-12%. Более 12% не бывает, т.к. сама вода при замерзании расширяется именно на такую величину.

О заглублении
Все фундаменты по степени заглубления в грунт делятся на 3 категории, см. рис.:

Глубокого заглубления, или нормального заглубления, или просто – заглубленные: подошва фундамента, а у столбчатого – пятки столбов, располагается ниже нормативной (расчетной) глубины промерзания данной местности, см. рис. ниже, на 0,3-0,7 м в. Для столбчатых фундаментов можно принимать первое значение.

Мелкозаглубленные – подошвы (пяты) находятся в пучащемся слое. Для столбчатого фундамента заглубление берут от 40% расчетного промерзания на слабопучинистых грунтах до 70% на среднепучинистых.

Незаглубленные – применяются либо на грунтах практически не пучащихся, либо под достаточно легкие и упругие нежилые деревянные или металлические постройки: летние дачные дома, сараи, теплицы, уличный туалет/душ, хозблок, гараж и т.п.

Когда насколько заглубляться?
Бетонный фундамент под любой жилой дом лучше всего делать нормального заглубления: бурение 1 скважины под столб ручным буром отнимает 1-2 часа времени, и все их можно забурить за выходные. Как будет ясно из дальнейшего, столбы фундамента, даже если он с ростверком, в глубине работают каждый сам по себе. Образно выражаясь, ростверк помогает выдержать открытый бой с силами пучения, но бессилен против диверсии с подкопом.
Конкретно же это значит, что уровень грунтовых вод не должен подниматься к наинизшим точкам подсыпки под столбы ближе 1,5 м в период наивысшего стояния. Иначе вследствие случайных колебаний их уровня и, особенно, капиллярного подъема, возможен подмыв какого-то из столбов, а затем внезапное аварийное падение несущей способности всего основания по принципу домино.

Колодцы и скважины соседей верных сведений не дадут, т.к. из первого и самого грязного водоносного слоя – верховодки – воду для питья почти никогда не берут. Тут нужно или запрашивать местную (муниципальную) службу строительной геологии, или консультироваться у опытных строителей, или в разгар весны, во время майских гроз (либо в конце наиболее влажного периода в данной местности; напр., в Амурской обл. – под конец летнего паводка) производить пробное бурение на расчетную глубину промерзания + 1,7 м. Нет воды – можно строиться надежно, по-глуби.
А если есть? Тогда под тяжелое строение придется выбрать другой тип фундамента, для самостроя предпочтительнее ленточный. А под каркасный/брусовой дом, возможно, закладывать мелкозаглубленный столбчатый. Когда же это возможно, а когда нет? Действуем следующим образом:

По характеру грунта определяем степень его пучинистости; при отсутствии точных данных берем максимальную для данного типа грунта ее величину.

Умножив степень пучинистости в десятичных дробях (не процентах!) на величину расчетной глубины промерзания (РГП), получим величину пучения в единицах длины.

Дистанцию достаточно равномерного пучения берем равной 100 его величинам. Дом должен вписаться в прямоугольник соответствующего размера. Напр, РГП = 1,2 м или 120 см. Грунт – плотный суглинок, берем 7% пучения. 120х0,07 = 8,4 см. Дом размерами в плане примерно до 8,5х8,5 м при сезонных подвижках грунта здесь будет приподниматься или опускаться на такую величину без опасного перекоса.

Величину заглубления столбов берем побольше, лишь бы выдержать минимальное расстояние до верховодки.

Для легких нежилых построек на незаглубленном фундаменте берем степень пучинистости в 12% (гумус – чрезмернопучинистый); далее – по пп. 1-5.

Если предполагаемая постройка не вписывается в определенные габариты, ничего не попишешь, здесь на столбах строить нельзя.

Этот способ определения равномерности пучения может вызвать недоумение: как же так, что, грунт пучится, чем сильнее, тем равномернее? Именно так. Связано это с тем, что любая содержащая влагу почва обладает в той или иной степени т. наз. реологическими свойствами. Пучение грунта вызывается замерзающей в нем водой. Чем более ею грунт насыщен, тем дальше распространяются в нем силы пучения и он распухает как сплошная среда. Морозобойные трещины не всегда свидетельствуют, что замерзшая земля вздулась буграми. По аналогии: что однороднее – жареная картошка или пюре? А если пюре застыло, взялось корочкой, и та потрескалась, пюре ведь в деруны не превратится?
Важное обстоятельство

Самодельный нивелир

Т.к. площадка под столбчатый фундамент не планируется или планируется грубо, заглубление считается по столбу в наинизшей ее точке. Пяты опор, точно так же, как и вершины, должны приходиться на некую воображаемую горизонтальную плоскость. Если, к примеру, взято заглубление 1,5 м, а перепад высот на площадке составляет 30 см, то скважину под столб на самом бугре нужно бурить на 1,8 м. На практике первой бурят самую мелкую скважину, а заглубление остальных выводят точно по ней, пользуясь все самодельным нивелиром, см. рис справа.
Так в чем же разница?
Особенностей, о которых другим фундаментам, как говорится, и не снилось, накопилось уже столько, что пора бы и объясниться. Почему столб – столб, а свая – свая? Когда столб – столб, а свая – свая? Чем отличаются друг от друга фундаменты столбчатого типа?
Заглубленный в грунт вертикально стержень конечной толщины с неидеально гладкой поверхностью взаимодействует с ним как опорной площадкой (пятой), так и боковым трением. Т.е., он и упирается в грунт, и цепляется за него. Между прочим, несущая способность грунтов определяется с учетом этого обстоятельства. При морозном пучении взаимодействие усложняется, т.к. силы пучения, стремятся как вырвать сваю/столб из грунта (земля-то вспучивается вверх, вниз некуда), так и удержать его, сдавливая с боков.
Для упрощения математического описания и расчетов (если точных и подробных, то, тем не менее – зубодробительных) считают, что под столбом/сваей образуется некий воображаемый несущий конус, обращенный вершиной вверх и с постепенно расплывающимся внизу основанием. В слабом грунте, где строят на сваях, он шире и глубже, но менее плотен (векторы поля усилий меньшей величины), чем под столбом на плотном прочном грунте. Опять же образно говоря, столб более опирается на грунт, чем цепляется за него, а свая наоборот.

Но принципиальная разница не в этом. В слабых грунтах силы взаимодействия между их частицами распространяются далеко. Опорные конусы всех свай глубоко внизу сливаются в некую виртуальную поверхность, площадь которой многократно больше, чем здания в плане. Именно поэтому на сваях можно строить на века тяжелые и хрупкие каменные здания и на болоте. Шведы не строились в дельте Невы, хотя по стратегической значимости место это исключительно важное, потому как сплошная топь была. Было там мелкое легкое укрепление, и все. Пришел Петр со своей энергией, размахом, увесистыми кулаками и дубинкой – и вот, весь старый Петербург на сваях выстроен. И ничего, стоит пока.
У столбов задача другая – упростить и удешевить строительство быстровозводимых легких зданий. Прочность, скажем, железобетонной ленты, определяется ее поперечным сечением. Оно при уменьшении размеров падает по квадрату. Под легкий дом лента оказывается настолько тонкой, что может треснуть от случайной нагрузки, материал-то хрупкий. Увеличиваем сечение, чтобы хоть сама себя держала – растет объем (по кубу размеров!), а с ним затраты и трудоемкость. Тогда берем тот же, минимально необходимый объем бетона и сводим его в прочные компактные чурбачки. Поскольку главная нагрузка весовая, ставим их вертикально, вот и получились столбы. Но в болоте они ничего не удержат, коротки. А в плотном грунте будут каждый сам за себя: опорные конусы узкие, короткие и быстро теряются, прежде, чем сойдутся. Чтобы дом стоял, нужны специальные конструктивные меры и выбор пригодной площадки. Ранее изложенное касалось более второго, и теперь можно переходить к первому.
Занимаемся заложением
Фундаментные столбы, кроме уже упомянутых из железобетона, кирпича и дерева, могут выполняться из готовых бетонных блоков и бутобетона. Несущая способность всех этих материалов много выше таковой грунта, поэтому и расчет фундамента одинаков, разница только в величине опорной площади. Но технологии заложения отличаются радикально, поэтому начнем с расчета.
Расчет
Приведенный ниже приближенный метод расчета столбчатого фундамента основан на том, что боковое сцепление столбов с грунтом учитывается очень грубо и с большим запасом. На индивидуальный жилой дом небольших или средних размеров при этом получится на 2-5 столбов больше минимально необходимого их количества. Т.к. столбчатый фундамент сам по себе недорог и относительно мало трудоемок, это вполне правомерное допущение. Но оно позволяет достаточно надежно рассчитать фундамент самостоятельно, не владея специальными знаниями, что даст экономию на проектировании примерно от 30-35 тыс. руб. «По бумажке» такой фундамент также пройдет: пусть, если засомневаются, проверяют как хотят; несущая способность всегда избыточна. Собственно же предлагаемый расчет фундамента производится следующим образом:

По проектной документации определяются весовые нагрузки от конструкций здания, кровли, коммуникаций, утепления, оформления проемов (дверей, окон).

По картам районирования климатических нагрузок в РФ (см. рис. ниже) определяются расчетные величины снеговой и ветровой нагрузки.

Самодельный нивелир

Т.к. площадка под столбчатый фундамент не планируется или планируется грубо, заглубление считается по столбу в наинизшей ее точке. Пяты опор, точно так же, как и вершины, должны приходиться на некую воображаемую горизонтальную плоскость. Если, к примеру, взято заглубление 1,5 м, а перепад высот на площадке составляет 30 см, то скважину под столб на самом бугре нужно бурить на 1,8 м. На практике первой бурят самую мелкую скважину, а заглубление остальных выводят точно по ней, пользуясь все самодельным нивелиром, см. рис справа.
Так в чем же разница?
Особенностей, о которых другим фундаментам, как говорится, и не снилось, накопилось уже столько, что пора бы и объясниться. Почему столб – столб, а свая – свая? Когда столб – столб, а свая – свая? Чем отличаются друг от друга фундаменты столбчатого типа?
Заглубленный в грунт вертикально стержень конечной толщины с неидеально гладкой поверхностью взаимодействует с ним как опорной площадкой (пятой), так и боковым трением. Т.е., он и упирается в грунт, и цепляется за него. Между прочим, несущая способность грунтов определяется с учетом этого обстоятельства. При морозном пучении взаимодействие усложняется, т.к. силы пучения, стремятся как вырвать сваю/столб из грунта (земля-то вспучивается вверх, вниз некуда), так и удержать его, сдавливая с боков.
Для упрощения математического описания и расчетов (если точных и подробных, то, тем не менее – зубодробительных) считают, что под столбом/сваей образуется некий воображаемый несущий конус, обращенный вершиной вверх и с постепенно расплывающимся внизу основанием. В слабом грунте, где строят на сваях, он шире и глубже, но менее плотен (векторы поля усилий меньшей величины), чем под столбом на плотном прочном грунте. Опять же образно говоря, столб более опирается на грунт, чем цепляется за него, а свая наоборот.

Но принципиальная разница не в этом. В слабых грунтах силы взаимодействия между их частицами распространяются далеко. Опорные конусы всех свай глубоко внизу сливаются в некую виртуальную поверхность, площадь которой многократно больше, чем здания в плане. Именно поэтому на сваях можно строить на века тяжелые и хрупкие каменные здания и на болоте. Шведы не строились в дельте Невы, хотя по стратегической значимости место это исключительно важное, потому как сплошная топь была. Было там мелкое легкое укрепление, и все. Пришел Петр со своей энергией, размахом, увесистыми кулаками и дубинкой – и вот, весь старый Петербург на сваях выстроен. И ничего, стоит пока.
У столбов задача другая – упростить и удешевить строительство быстровозводимых легких зданий. Прочность, скажем, железобетонной ленты, определяется ее поперечным сечением. Оно при уменьшении размеров падает по квадрату. Под легкий дом лента оказывается настолько тонкой, что может треснуть от случайной нагрузки, материал-то хрупкий. Увеличиваем сечение, чтобы хоть сама себя держала – растет объем (по кубу размеров!), а с ним затраты и трудоемкость. Тогда берем тот же, минимально необходимый объем бетона и сводим его в прочные компактные чурбачки. Поскольку главная нагрузка весовая, ставим их вертикально, вот и получились столбы. Но в болоте они ничего не удержат, коротки. А в плотном грунте будут каждый сам за себя: опорные конусы узкие, короткие и быстро теряются, прежде, чем сойдутся. Чтобы дом стоял, нужны специальные конструктивные меры и выбор пригодной площадки. Ранее изложенное касалось более второго, и теперь можно переходить к первому.
Занимаемся заложением
Фундаментные столбы, кроме уже упомянутых из железобетона, кирпича и дерева, могут выполняться из готовых бетонных блоков и бутобетона. Несущая способность всех этих материалов много выше таковой грунта, поэтому и расчет фундамента одинаков, разница только в величине опорной площади. Но технологии заложения отличаются радикально, поэтому начнем с расчета.
Расчет
Приведенный ниже приближенный метод расчета столбчатого фундамента основан на том, что боковое сцепление столбов с грунтом учитывается очень грубо и с большим запасом. На индивидуальный жилой дом небольших или средних размеров при этом получится на 2-5 столбов больше минимально необходимого их количества. Т.к. столбчатый фундамент сам по себе недорог и относительно мало трудоемок, это вполне правомерное допущение. Но оно позволяет достаточно надежно рассчитать фундамент самостоятельно, не владея специальными знаниями, что даст экономию на проектировании примерно от 30-35 тыс. руб. «По бумажке» такой фундамент также пройдет: пусть, если засомневаются, проверяют как хотят; несущая способность всегда избыточна. Собственно же предлагаемый расчет фундамента производится следующим образом:

По проектной документации определяются весовые нагрузки от конструкций здания, кровли, коммуникаций, утепления, оформления проемов (дверей, окон).

По картам районирования климатических нагрузок в РФ (см. рис. ниже) определяются расчетные величины снеговой и ветровой нагрузки.

Районирование РФ по климатическим нагрузкам и глубине промерзания грунта

Самостоятельно определяются эксплуатационные нагрузки – от людей, включая возможных гостей, мебели, оборудования, сантехприборов (заполненных), и все прочие, напр. от аквариума или поросенка в ванне.

Согласно СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», СНиП 2.08.01-85 «Конструкции жилых зданий», СНиП II-Б.1–62 и других СниПов, на которые указанные ссылаются, вычисляется сводный вес здания, эта процедура называется сведением весов. Сущность ее в том, что все нагрузки на здание, в т.ч. боковые от ветра и снега, сводятся к наложенному на фундамент весу.

Определяется расчетная глубина промерзания (РГП) на площадке. Нижня
карта на рис. – только ориентир на максимальное значение. Желательно уточнить данные у местных геологов или строителей. На сухом пригорке и во влажной низине РГП может отличаться до 20%, что, в свою очередь, может дать соответствующую экономию материала и работы.

Определяется характер и величина заглубления столбов, как описано выше.

Для заглубления до 1 м берется несущая способность грунта в 1,7 кг*кв. см или 17 тс*кв. м, а для большего – 2 кг*кв. см и 20 тс*кв. м соответственно.

На плотных грунтах (сухих глинистых и суглинистых, каменистых, гравелистых), промерзающих менее чем на 1,5 м, полученное значение умножается на 1,15.

Рассчитывается опорная площадь столба по размерам его пяты; для кирпичных и сборных она будет равна площади подпятника, см. далее. Для бетонных набивных в скважинах, проходимых ручным буром, предельное значение – 0,28 кв. м, это скважина с диаметром ствола или камуфлетной камеры (см. далее) в 60 см.

Величина несущей способности грунта умножается на величину опорной площади, это даст нагрузку на 1 столб. Напр., для 60 см набивного столба, заглубленного на 1,2 м в Подмосковье (РГП = 1 м), получается 20 тс х 0,28 тс*кв. м = 5,6 тс на супеси и 6,44 тс на суглинке.

Сводный вес здания делится на несущую способность одного столба, таким образом получается минимальное их количество n.

От n отнимается сумма количества углов, образованных несущими стенами, и количества перекрестий несущих стен.

На остаток делится суммарная длина периметра здания и внутренних несущих стен; в результате получаем шаг расположения столбов по ними.

Проверяем его величину, она должна, как выше сказано, находиться в пределах 1,5-2,5 м. Лучше взять вилку 1,65-2,35 м, это даст возможность подогнать столбы при их расстановке, см. ниже.

Если шаг вышел более 2,5 м, добавляем 1-2 столба и пересчитываем по пп. 13 и 14. Если меньше – строить нужно не на столбах, а на ленте.

Вычисляем вес фундамента вместе с рандбалкой или ростверком, если они предусмотрены, исходя из плотности железобетона 27 тс/куб. м, дерева 8,7 тс/куб. м, а для кирпичных элементов – по 4 кг на кирпич со слоем раствора.

Районирование РФ по климатическим нагрузкам и глубине промерзания грунта

Самостоятельно определяются эксплуатационные нагрузки – от людей, включая возможных гостей, мебели, оборудования, сантехприборов (заполненных), и все прочие, напр. от аквариума или поросенка в ванне.

Согласно СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений», СНиП 2.08.01-85 «Конструкции жилых зданий», СНиП II-Б.1–62 и других СниПов, на которые указанные ссылаются, вычисляется сводный вес здания, эта процедура называется сведением весов. Сущность ее в том, что все нагрузки на здание, в т.ч. боковые от ветра и снега, сводятся к наложенному на фундамент весу.

Определяется расчетная глубина промерзания (РГП) на площадке. Нижняя карта на рис. – только ориентир на максимальное значение. Желательно уточнить данные у местных геологов или строителей. На сухом пригорке и во влажной низине РГП может отличаться до 20%, что, в свою очередь, может дать соответствующую экономию материала и работы.

Определяется характер и величина заглубления столбов, как описано выше.

Для заглубления до 1 м берется несущая способность грунта в 1,7 кг*кв. см или 17 тс*кв. м, а для большего – 2 кг*кв. см и 20 тс*кв. м соответственно.

На плотных грунтах (сухих глинистых и суглинистых, каменистых, гравелистых), промерзающих менее чем на 1,5 м, полученное значение умножается на 1,15.

Рассчитывается опорная площадь столба по размерам его пяты; для кирпичных и сборных она будет равна площади подпятника, см. далее. Для бетонных набивных в скважинах, проходимых ручным буром, предельное значение – 0,28 кв. м, это скважина с диаметром ствола или камуфлетной камеры (см. далее) в 60 см.

Величина несущей способности грунта умножается на величину опорной площади, это даст нагрузку на 1 столб. Напр., для 60 см набивного столба, заглубленного на 1,2 м в Подмосковье (РГП = 1 м), получается 20 тс х 0,28 тс*кв. м = 5,6 тс на супеси и 6,44 тс на суглинке.

Сводный вес здания делится на несущую способность одного столба, таким образом получается минимальное их количество n.

От n отнимается сумма количества углов, образованных несущими стенами, и количества перекрестий несущих стен.

На остаток делится суммарная длина периметра здания и внутренних несущих стен; в результате получаем шаг расположения столбов по ними.

Проверяем его величину, она должна, как выше сказано, находиться в пределах 1,5-2,5 м. Лучше взять вилку 1,65-2,35 м, это даст возможность подогнать столбы при их расстановке, см. ниже.

Если шаг вышел более 2,5 м, добавляем 1-2 столба и пересчитываем по пп. 13 и 14. Если меньше – строить нужно не на столбах, а на ленте.

Вычисляем вес фундамента вместе с рандбалкой или ростверком, если они предусмотрены, исходя из плотности железобетона 27 тс/куб. м, дерева 8,7 тс/куб. м, а для кирпичных элементов – по 4 кг на кирпич со слоем раствора.

Неправильная и правильная расстановка столбов при неодинаковых пролетах

Прибавляем вес фундамента к сводному весу здания по п. 4 и пересчитываем все по пп. 1-17. Возможно, придется добавить 1-2 столба. Однако, т.к. несущая способность столба много больше его собственного веса, расчет почти всегда сходится за 2-3 итерации.

Распределяем столбы: под каждый угол или перекрестье по столбу, остальные – равномерно. Последнее получается редко, т.к. длины стен не кратны пролету между столбами. Тогда в наиболее нагруженных пролетах (печь, ванна и т.п.) сдвигаем пару столбов к середине! Растыкивать ровно, а в углу – как придется, нельзя, это сильно ослабит и фундамент, и здание на нем, см. рис. справа. На этом расчет заканчивается.

Необходимые дополнения. Во-первых, к пп. 7 и 8, они с подвохом. А подвох в том, что не надо экономить на заглублении. Экономию на высоте столба существенно перекроет перерасход труда и материалов на их количество, а по п. 15 расчет может и вовсе не сойтись в пользу более дорогого и трудоемкого

Неправильная и правильная расстановка столбов при неодинаковых пролетах

Прибавляем вес фундамента к сводному весу здания по п. 4 и пересчитываем все по пп. 1-17. Возможно, придется добавить 1-2 столба. Однако, т.к. несущая способность столба много больше его собственного веса, расчет почти всегда сходится за 2-3 итерации.

Распределяем столбы: под каждый угол или перекрестье по столбу, остальные – равномерно. Последнее получается редко, т.к. длины стен не кратны пролету между столбами. Тогда в наиболее нагруженных пролетах (печь, ванна и т.п.) сдвигаем пару столбов к середине! Растыкивать ровно, а в углу – как придется, нельзя, это сильно ослабит и фундамент, и здание на нем, см. рис. справа. На этом расчет заканчивается.

Необходимые дополнения. Во-первых, к пп. 7 и 8, они с подвохом. А подвох в том, что не надо экономить на заглублении. Экономию на высоте столба существенно перекроет перерасход труда и материалов на их количество, а по п. 15 расчет может и вовсе не сойтись в пользу более дорогого и трудоемкого ленточного фундамента. Лучше уж с буром или лопатой попыхтеть.
Во-вторых, расстановку столбов по п. 18 нужно вести от наименее нагруженных и самых длинных участков к проблемным. Последний, между сдвинутыми столбами, пролет, может оказаться меньше 1,5 м, в данном случае это не страшно. Получится сдвоенный столб, работающий как одинарный, избыточность описанной методики расчета его допускает. Снова по аналогии: 1 затянутый стежок шва никто никогда и не заметит, другие к нему подтянутся. Но если затянуть весь шов (поставить столбы слишком часто), одежда или обувь разлезутся.
Если дом на склоне
При строительстве на склоне, во-первых, дом ни в коем случае нельзя ставить наискось к нему. Во-вторых, фундамент должен быть только глубокого заглубления. В-третьих, при проектировании столбы под стенами по склону сначала «разбрасывают» равномерно, как описано выше. А когда вся сетка столбов сойдется, те же столбы под стенами по склону распределяют, как показано на рис., равномерно увеличивая пролет от максимального до минимального. Если этого не сделать, дом может оторваться от верхнего поперечного ряда столбов, или сорваться с нижнего, и поползти вниз. Силы пучения, действующие на нижние и верхние столбы, при этом будут различаться в несколько раз. Поэтому под всем зданием нужна сплошная противопучинная подушка, см. то же рис.

Расстановка столбов под домом на склоне

Подготовка площадки

Устройство обноски для столбчатого фундамента

Контур здания размечают как обычно, с проверкой прямоугольности по равенству диагоналей и промерами сторон. Только на диагонали полагаться нельзя, т.к. у равнобокой трапеции они тоже равны! Если дом с пристройками, то размечают сначала самый большой прямоугольник, а от него уже отбивают прилежащие.
Далее следует сделать обноску, см. рис., для периметра и всех несущих стен. Козелки обноски должны сидеть в земле прочно и сами быть покрепче, от них многое зависит. Планки козелков выставляются в горизонт по шланговому уровню и, дополнительно, каждая горизонтально пузырьковым уровнем. Для фундамента с ростверком делается двухэтажная обноска. Места по скважины/котлованы столбов отмечаются отвесами, подвешенными к шнурам-причалкам, поэтому они должны быть прочными и туго натянутыми. Лучшие причалки получаются из пропиленового шпагата: он прочен, дешев и слабо провисает.

Устройство обноски для столбчатого фундамента

Контур здания размечают как обычно, с проверкой прямоугольности по равенству диагоналей и промерами сторон. Только на диагонали полагаться нельзя, т.к. у равнобокой трапеции они тоже равны! Если дом с пристройками, то размечают сначала самый большой прямоугольник, а от него уже отбивают прилежащие.
Далее следует сделать обноску, см. рис., для периметра и всех несущих стен. Козелки обноски должны сидеть в земле прочно и сами быть покрепче, от них многое зависит. Планки козелков выставляются в горизонт по шланговому уровню и, дополнительно, каждая горизонтально пузырьковым уровнем. Для фундамента с ростверком делается двухэтажная обноска. Места по скважины/котлованы столбов отмечаются отвесами, подвешенными к шнурам-причалкам, поэтому они должны быть прочными и туго натянутыми. Лучшие причалки получаются из пропиленового шпагата: он прочен, дешев и слабо провисает.

Выемка грунта под столбчатый фундамент

Следующий этап – выемка грунта. Для фундамента с лежачими/заглубленными ростверком или рандбалкой гумус снимают до материкового грунта (матёрки) или на величину их заглубления плюс подушка, см. рис. слева. Оно опять же, отсчитывается от наинизшей точки фундамента. Дно траншеи должно быть горизонтальным; проверять его на горизонт удобно тем же самодельным нивелиром.
Если же ростверк/рандбалка висячие, то гумус снимают в радиусе 0,5-1 м от устьев будущих скважин, смотря по их диаметру. Большее значение соответствует диаметру в 60 см. Под котлованы для кирпичных столбов гумус снимается на площади 1х1 м. Заглубление скважин/котлованов отсчитывается от уровня матёрки; пятки столбов должны находиться на одном горизонте, см. выше.
Бурение и копка
Чем шире подошва столба, тем большую нагрузку он снесет и меньшее их количество понадобится. Собственно стержень столба в мягкой оболочке диаметром 350 мм или в асбоцементной трубе диаметром 250 мм, армированный надлежащим образом, (см. далее) выдержит и 10 т, но площадь его пяты мала. В процессе заливки формируется подошва большего диаметра, см. ниже. Но, во-первых, она получится округлой и ее эффективная опорная площадь при увлажнении грунта упадет. Во-вторых, скважина нужна все равно 60 см диаметром. У крепкого хваткого мужика в незамусоренном грунте на такую уйдет не менее 4-х часов.
Скважины под столбы лучше бурить т. наз. буром ТИСЭ. Готовые они достаточно дороги; самые дешевые белорусские стоят около $100, однако бур ТИСЭ можно сделать и своими руками. Этот бур позволяет в скважине всего 250 мм диаметром сформировать подземную камеру – камуфлет – с плоским дном диаметром до 600 мм. А форма подошвы столба получается полусферической, идеальной по строймеханике. Последовательность бурения буром ТИСЭ такова, см. рис.:

Бурение скважин под столбы буром ТИСЭ

Буром 1 с прижатым камуфлетным скребком бурят ствол на расчетное заглубление 2.

Приводят в действие камуфлетный скребок 3 и, вращая бур, формируют камуфлет, периодически вынимая грунт.

В скважину вставляют специальный арматурный каркас 4, см. далее.

С помощью оболочки 5 формируют опорную подошву 6, как описано ниже.

Заливают стержни столбов, также см. ниже.

Примечание: дополнительный плюс бурения буром ТИСЭ – столбы с такими подошвами можно придвигать друг к другу даже на 1,2 м. Это сразу расширяет сферу применения столбчатого фундамента вплоть до кирпичных домов с мансардой.

Что до кирпичных столбов, то их кладут в полтора или 2 кирпича. К способам кладки мы еще вернемся, пока нужно знать поперечные размеры кирпичных столбов: 38х38 и 51х51 см соответственно. Подходящих для работы размеров нужны и котлованы; не торчать же из него ногами в небеса. Для каменщика средней комплекции котлована 1х1 м почти всегда достаточно. Если заглубление столбов, с учетом высоты подпятника и подушки (вместе около 40 см) превышает 1,5 м, то для предотвращения осыпания грунта копать нужно с откосами от 4 см/м.
Столбы, рандбалки, ростверки
Столбы под фундамент состоят из пяты (подошвы), стержня (ствола), изолирующей оболочки и оголовка. У бетонных, кирпичных и деревянных столбов они выполняются по-разному. Мы начнем с бетонных как наиболее распространенных и надежных.
Бетонные
Раствор на фундаментные столбы идет обычный М200-М300. Заказывать бетоновоз особого смысла нет: бетона нужно немного, а доставка недешева и не зависит от поставляемого объема. Лучше взять в аренду бетономешалку и замесить самим. Состав, в расчете на 1 кубометр, такой:

Портландцемент М400-М600 – 300 кг.

Песок строительный – 750 кг.

Щебень средней фракции – 1200 кг.

Вода техн