Ростверк – это конструкция, ленточно связывающая сваи при возведении свайно-ростверкового фундамента. Она представляет собой плиты или балки, уложенные на сваи на небольшом расстоянии от поверхности грунта. Ростверк фундамента может быть выполнен из бревен, металлического профиля: двутавра, швеллера или уголка, бетонных балок или монолитного бетона. Фундамент, верх которого выполнен не ленточно, а в виде общей плиты, может быть основой целого здания. Если при использовании есть необходимость сделать фундамент для местной повышенной нагрузки, например, для массивной колонны, то применяется кустовое расположение свай. На таком кусте фундамент выполняется в виде общей плиты для куста, а не ленточно. Этот фундамент удобен на склонах, при переменном рельефе, на болотистых и других подвижных грунтах.
Вернуться к оглавлению
Упрощенный расчет фундамента
Важно верно определить количество столбов, требуемое для конкретного веса здания и их расположение в плане. Исходными данными будут несущая способность грунта и вес здания. Несущая способность грунта выражается в кг/см² почвы. Вес здания зависит от используемого материала и снеговой и ветровой нагрузки. От деления веса здания на несущую способность грунта получаем . Чтобы избежать просчетов, увеличиваем полученную величину на 30%, создавая запас прочности. Для определения числа столбов следует разделить полученную площадь фундамента на площадь опоры одного столба.
Затем следует расположение столбов в плане. Здесь нужно учитывать три принципа:
- столбы должны обязательно располагаться в углах здания;
- они должны находиться и в местах пересечения или стыковки стен;
- расстояния между столбами намечается от 2,5 до 3,5 м. Если расстояние будет меньше 2,5 м, увеличатся затраты, если более 3,5 м, появляется опасность излома ростверка или возникновения в нем трещин.
Верх сваи заделывается в ростверк до 10 см. Высота оставшейся части ростверка определяется сопротивлением материала на продавливание. После подбора делается проверка. Параметры ростверка должны соответствовать условию:
F/u + M/Wb < Rbt х Hp, где:
F – сосредоточенная сила от внешней нагрузки, например, от колонны (кг);
u – площадь приложения силы (см²);
М – момент силы относительно оси сваи в плане (кг х см);
Wb – статический момент сопротивления сечения (см³);
Rbt – предельное cуммарное сопротивление растяжению бетона и арматуры (кг/см²);
Нр – высота ростверка (см).
Край ростверка в плане должен отстоять от края сваи на величину не менее 0,15 диаметра сваи или ее боковой стороны. Размер этот должен быть не менее 5 см. Высота ростверка определяется Hp = Ho + 0.25м. Где Ho – расчетная высота ростверка, которая должна быть не менее 0,3 м.
Сваи, применяемые в ленточно-ростверковом фундаменте могут быть из различного материала: бетон, металл, кирпич и даже древесина. Армирование бетонной сваи производится при ее изготовлении в условиях цеха или на месте монтажа для буровых и буронабивных свай. Многое зависит от нагрузки. Технологически сваи можно разделить на буронабивные, винтовые, буровые, забивные, вибропогружные и вдавливаемые. Ростверки различаются уровнем своего расположения над грунтом. Низкий ростверк частично передает нагрузку от здания непосредственно на грунт. Высокий ростверк передает нагрузку на грунт через сваи.
Вернуться к оглавлению
Ростверк из монолитного бетона и его армирование
Чаще всего делается из монолитного бетона. При этом варианте армирование обязательно. При сооружении ростверка фундамента нужно особое внимание уделить пространственному арматурному каркасу. Обычно ростверк имеет прямоугольное сечение и ленточно связывает сваи между собой. В процессе эксплуатации возникают сжимающие и изгибающие нагрузки. При сооружении применяется опалубка. Если по какой-то причине не снимался верхний слой грунта, то делаются только боковые стенки. После того как произойдет отвердение бетона в корпусе фундамента, опалубка снимается и грунт под ростверком выкапывается до глубины 0,2 м.
Если грунт снят, то опалубка делается с нижним дном. Дно должно быть съемным. Это дно должно быть из доски толщиной не менее 40 см. Внутренняя поверхность опалубки делается из оструганных досок.
Дно опалубки усиливается ребрами жесткости из досок и дополнительными опорами.
Если этого не сделать, то корпус опалубки может сломаться под тяжестью заливаемого бетона. Чтобы не было потерь цементного молочка, опалубка выстилается полиэтиленовой пленкой.
Имеет свои особенности. Каркас арматуры должен находиться на расстоянии трех диаметров стержней от наружной поверхности ростверка фундамента. Он выполняется в виде двух поясов у верхней и нижней кромки ростверка. Для того чтобы арматура находилась в нужном положении и не сдвинулась при заливке раствора, пояса можно прикрепить к горизонтальным стержням, вставляемым в отверстия в боковых стенках опалубки. Через полчаса после заливки опалубки горизонтальные стержни убираются.
Для того чтобы армирование фундамента было надежным, используется толстая металлическая арматура с периодическим поперечным сечением. Арматуру варить не рекомендуется из-за появлений нежелательных напряжений в конструкциях. Применение вязки гораздо надежнее. Каркас ростверка на сваях можно армировать синтетической арматурой, но только при небольших нагрузках. Прочность на разрыв у такой арматуры выше, чем у стальной. Сцепление с бетоном лучше. Но по нормативам ее не применяют в фундаментах и перекрытиях.
При заливке бетона внутри раствора остаются воздушные полости. Поэтому залитый фундамент обрабатывается вибратором. Если нет вибратора, то делают «штыревание» – не спеша протыкают залитый объем стержнями арматуры. Воздушные пазухи внутри ростверка значительно снижают его прочность. После укладки бетон покрывают полиэтиленовой пленкой. После высыхания фундамент следует снова полить водой и укрыть пленкой. Такие циклы повторяют в течение 7 дней.
С ленточно построенным верхом требуют затрат меньшего количества бетона и сокращают трудозатраты. Расстояние между опорами следует делать не меньше 2,5 м. При меньшем расстоянии эффект от экономии бетона небольшой. Не требуются большие объемы земляных работ. Если сваи устанавливаются с использованием специальной техники, то земляные работы не требуются вовсе.
Относительно небольшая боковая поверхность свай высокого ростверкового фундамента снижает уровень вибрации, передаваемый от грунта к зданию. Это хорошо ощущается при расположении строений вблизи шоссейных и железных дорог. Свайный фундамент обладает большей долговечностью по сравнению с другими конструкциями. Времени на возведение ростверковых конструкций требуется меньше. Потребность в трудовых ресурсах снижается. К недостаткам обычно относят относительную сложность при оборудовании подвала.
Подземные конструкции зданий и сооружений подразделяются на группы по разным признакам. Они бывают ленточными и столбчатыми, плитными и свайными, монолитными и сборными, бетонными, деревянными, каменными и металлическими. Но в строительной практике нередко в качестве основания дома используется комбинированный фундамент, представляющий собой сочетание разных видов конструкций, материалов и форм. Подобные схемы применяются в различных ситуациях, к примеру, с целью экономии или по причине усиления несущей способности фундамента.
Варианты комбинирования
В процессе проектирования, возведения или эксплуатации дома возникают обстоятельства, требующие устройства разных типов фундамента в одном строении. Комбинирование в этом случае производят по одной из схем:
- сваи обвязывают не ростверком, а высокой бетонной лентой;
- между монолитными столбами укладывают кирпич или бетонные блоки;
- плиту опирают не на песчаную подушку, а на сваи;
- дом возводят на ленточном основании, а пристройку – на кирпичных столбах;
- на монолитные подушки устанавливают сборные блоки.
Вариантов комбинированных фундаментов можно перечислить довольно много. Одним из наиболее распространенных вариантов является устройство монолитного железобетонного пояса по всему периметру фундаментных стен, выполненных из штучных материалов. Такое сочетание повышает надежность подземной конструкции, предоставляя возможность объединения разных участков в общую систему.
В данном случае ленточная обвязка является тем же ростверком, но с увеличенными размерами по высоте. С другой стороны, заглубленные столбы для ленточного фундамента являются дополнительной опорой в случае возведения его на слабонесущем основании или на пучинистых грунтах. Ленточно-столбчатые конструкции имеют ряд преимуществ, а именно:
- допустимость возведения массивных строений в сложных геологических условиях, даже на горизонтально-подвижных грунтах;
- возможность повышения прочности и устойчивости столбов;
- вероятность более равномерного распределения нагрузок;
- осуществимость строительства домов на участках со сложным рельефом, в том числе на склонах.
Следует отметить, что комбинированный фундамент ленточно-столбчатого типа обладает положительными свойствами обоих видов конструкций – ленточных и столбчатых. При его возведении уменьшается объем земляных работ и расход материалов, так как выполнять заливку бетонной ленты на большую глубину не требуется. Но комбинированный вариант фундамента вызывает проблемы с устройством подвалов, либо цокольных этажей.
Железобетонные столбы размещают в углах здания, местах сопряжения несущих стен и равномерно по периметру дома. Арматура, помещенная в скважины или ямы, проходит по всей высоте ленты и соединяется с ее каркасом. Таким образом фундамент становится единой конструкцией.
Работы по устройству комбинированных фундаментов проводятся в несколько этапов.
Вначале выкапывается траншея согласно проектной документации, и намечаются места установки столбов. Как правило, ширина выемки составляет 300-400мм, а глубина – 600мм. Под столбы копают ямы или выбуривают скважины ниже глубины промерзания грунта. По дну устраивают тщательно утрамбованную песчаную подушку толщиной 150-200мм, монтируют опалубку чуть выше верхней отметки ленты или цоколя и укладывают арматурные каркасы согласно чертежам. Нередко возводимую конструкцию усиливают металлическими профильными балками.
Заливку комбинированного фундамента бетоном производят в определенной последовательности. Сначала заполняют скважины или ямы, предназначенные для столбов, а затем – опалубку ленты, но без значительных перерывов в работе. Иначе необходимой прочности конструкции добиться не удастся.
Разные схемы в одном строении
Иногда застройщики используют два и даже три типа фундаментов при строительстве дома. Это может быть связано с расположением здания на склоне, когда одна его часть находится значительно ниже другой, или с необходимостью выполнения пристройки к давно эксплуатируемому объекту. Но следует сразу отметить, что решение о подобном комбинировании и стыковке разных фундаментов должно приниматься специалистами. Самостоятельные умозаключения без профессионального анализа ситуации могут привести к плачевным результатам впоследствии.
С одной стороны, сочетание разных видов фундаментов в одном строении позволяет сэкономить материальные ресурсы, а с другой – может стать причиной разрушения дома.
Рассмотрим разноуровневый объект со свайным фундаментом в верхней части. Если в его нижнем отсеке расположить бетонную плиту, то под ней нагрузки на грунт будут распределяться более равномерно благодаря большой площади опирания, чего не скажешь о сваях. Верхняя часть дома, в этом случае, со временем просядет больше, в результате чего на стыке двух блоков рано или поздно появится трещина. Рациональным решением здесь станет комбинирование свайного и ленточного фундамента с устройством усиленного, горизонтально расположенного армирования стен в зоне стыковки фундаментов.
Наглядный пример показан на нижерасположенном рисунке.
Еще один вариант комбинирования фундаментов связан с объектами, пристраиваемыми к существующим зданиям. Чаще всего, их подземные конструкции отличаются друг от друга. В этом случае придерживаются трех основных правил:
- на пучинистых грунтах не допускается выполнять жесткого соединения двух строений;
- на непучинистых грунтах соединение разных фундаментов и стен дома с пристройкой может быть жестким;
- бетонирование стыков производят только после окончательного проседания нового строения. Для этого потребуется оставить его «перезимовать».
Разнообразные схемы комбинированных фундаментов дают конструкторам широкие возможности в проектировании. Но не следует забывать о том, что основание дома должно быть надежным и долговечным. Поэтому любые инженерные решения требуется подкреплять расчетами.
До недавнего времени для строительства жилых домов использовались только четыре вида фундаментов - ленточный, плитный, столбчатый и свайный. Самым распространённым являлся ленточный, так как глубина его заложения зависит от промерзания грунта. Это даёт гарантию, что возводимое строение будет надёжно защищено. Но в последнее время особую популярность стал приобретать свайно-ростверковый фундамент, который обладает массой положительных качеств при гораздо меньшей стоимости.
Что такое свайно-ростверковый фундамент
Чтобы более детально понять, что такое свайно-ростверковый фундамент, следует вспомнить устройство классического свайного фундамента. Это несущая конструкция, представленная определённым количеством свай, заглубленых в землю. Сваи заглубляются по периметру и площади будущего строения с некоторым шагом, который высчитывается исходя из проектной нагрузки.
Для обвязки свайного фундамента используется ростверк из деревянного бруса
Главный недостаток свайного фундамента - это плохое распределение нагрузки между опорами. Поэтому этот вид несущего основания используется только для небольших бревенчатых и каркасных построек.
Свайно-ростверковый фундамент представляет собой модернизированный вариант свайного основания. Несущие опоры объединяются при помощи деревянного, бетонного или железобетонного ростверка, который укладывается на сваи.
Благодаря жёсткой связи между опорами нагрузка, оказываемая на фундамент, распределяется более равномерно. Это даёт возможность использовать свайный фундамент ростверкового типа для постройки строений из блоков и кирпича.
Как работает ростверк
Ростверк - это верхняя горизонтальная часть свайного фундамента, объединяющая несущие опоры в единую конструкцию. Этот элемент фундамента принимает и равномерно распределяет нагрузку от стен строения на опоры в виде свай. Несущие элементы в свою очередь передают нагрузку в грунт.
Высота опор свайно-ростверкового фундамента зависит от глубины промерзания грунта
По сути, основная задача ростверка - это объединение свай в единое сооружение, что значительным образом улучшает распределение нагрузки, предотвращает просадку отдельных свай в грунт, снижает риск повреждения несущих стен и других конструктивных узлов строения.
По способу исполнения ростверк фундамента может быть сборным или монолитным. Наиболее показательным примером сборного ростверка является пояс из стальных балок, которые фиксируются между собой при помощи сварки. В основном сборный ростверк применяется для нежилых построек, рассчитанных на 15–20 лет эксплуатации.
Монолитный ростверк представляет собой более цельную и прочную конструкцию, для изготовления которой используются различные материалы. Например, популярным типом монолитного ростверка является железобетонная лента. Иногда этот тип ростверка также именуется ленточным из-за некоторого сходства с одноимённым видом фундамента.
Наземный ростверк должен располагаться на песчаной подушке толщиной до 30 см
В зависимости от положения конструкции относительно грунта можно выделить следующие типы ростверка:
- висячий - располагается над поверхностью земли на расстоянии 10–15 см и более;
- наземный - ростверк лежит на поверхности земли без заглубления в грунт;
- заглубленный - нижняя часть ростверка располагается ниже уровня грунта и опирается на песчано-гравийную подушку.
При возведении жилых строений наиболее часто используется висячий или так называемый высокий тип ростверка. Расстояние между грунтом и нижней плоскостью ростверка предохраняет основную конструкцию фундамента от деформации и вырывания из особо пучинистых типов грунта.
Наличие пустоты между грунтом и полом строения позволяет подполу постоянно проветриваться, что снижает уровень влажности в помещениях дома или бани. Наземный и заглублённый ростверк применяется при постройке малоэтажных домов, когда требуется более прочное основание с повышенными теплоизоляционными качествами.
Преимущества и недостатки
К преимуществам свайно-ростверкового фундамента можно отнести следующее:
Свайно-ростверковый фундамент рекомендуется к обустройству не только на подвижных и слабонесущих типах грунта, но и на почвах с повышенной плотностью, когда подготовка котлована и проведение других земельных работ под ленточный или монолитный фундамент неоправданно.
Среди существенных недостатков этого фундамента можно отметить, что в возводимых домах вряд ли удастся обустроить полноценный цокольный этаж. Даже при обустройстве свайного фундамента с заглубленным ростверком потребуется вложение больших средств, чтобы получить утеплённое и функциональное помещение.
При обустройстве фундамента обязательно используется спецтехника, позволяющая забить сваи на нужную глубину. Это не относится к существенным недостаткам, но перед сооружением основания следует не только просчитать его несущую способность, но и продумать план проезда техники.
Как сделать свайно-ростверковый фундамент
Прежде, чем приступить к сооружению свайного фундамента с ростверком, следует провести подготовительные работы. Для этого потребуется определиться с типом несущих опор и рассчитать их минимальное количество. После этого необходимо составить проект или план-схему, где потребуется расположить опоры согласно размерам будущего строения.
Какие сваи лучше использовать
В зависимости от способа погружения в грунт и основного материала, из которого изготавливается опора, можно выделить следующие виды свай:
В промышленном строительстве, помимо перечисленных типов свай, используются вибропогружаемые и вдавливаемые типы свай. Оптимальными по соотношению цены к качеству являются винтовые сваи. Их несущей способности достаточно для постройки брусовых и бревенчатых малоэтажных домов.
По конструкции винтовые сваи подразделяются на три типа: однолопастные, многолопастные, узколопастные. Однолопастные сваи применяются редко в силу низких эксплуатационных качеств. Являются наиболее дешёвым и доступным типом изделий для постройки свайных фундаментов.
Многолопастные винтовые сваи применяются при строительстве домов на большинстве типов грунта. Имеют высокие прочностные и эксплуатационные качества. Способны выдерживать вес одно– и двухэтажных строений весом более 70 тонн.
Винтовые сваи позволяют обустроить ростверк из бруса, швеллера, двутавра и железобетона
Узколопастные винтовые сваи - это специализированный тип изделий, предназначенный для постройки свайных фундаментов на каменистых и твёрдых типах грунта. За счёт уменьшенного диаметра лопастей сваи легко вкручиваются в каменистый грунт. При этом небольшого диаметра лопастей вполне достаточно для удерживания опоры.
Расположение свай в ростверке
При обустройстве свайно-ростверкового фундамента существует несколько способов расположения свай:
Как расставить сваи на плане дома
Чтобы самостоятельно расположить сваи по периметру и площади участка, где будет обустраиваться фундамент, необходимо знать параметры возводимого здания. Исходя из этого, составляется примерный план-схема с изображением основания строения и свай в уменьшенном масштабе. Для этого можно использовать обычную бумагу и карандаш.
Несущие опоры обязательно должны располагаться на углах и в местах пересечения с простенками. Если расстояние между опорами превышает 3 м, то на этом участке необходимо предусмотреть установку промежуточной сваи. Оптимальное расстояние между промежуточными сваями - 2–3 м. После расположения свай можно переходить к их выбору с учётом способа заглубления и материала.
При составлении схемы обязательно обозначаются размеры и расстояние между сваями
Точное количество свай и их опорная площадь зависит от проектной массы возводимого здания. Несущая способность свай определённого типа должна быть указана в спецификации к изделию, которую можно найти на сайте производителя или в точке продаж, где будут приобретаться сваи.
Исходя из расстояния между сваями и их несущей способности, высчитывается минимально необходимое количество изделий.
Расчёт свайно-ростверкового фундамента
В качестве примера рассчитаем количество винтовых свай, необходимых для постройки каркасного дома, имеющего размер 8×8 м. Общий вес здания будет составлять 30 тонн. Строение будет возводиться на грунте средней плотности.
Шаг между сваями не должен превышать 3 м
Расчёт свай на фундамент выполняется в следующей последовательности:
Коэффициенты, используемые в формулах, были взяты из СНиП 2.01.07–85 «Нагрузки и воздействия».
Технология заливки фундамента
После составления плана и расчёта минимального количества необходимых свай, можно закупать материал и приступать к подготовке места под фундамент. Для этого потребуется провести разметку на выбранном участке земли и выполнить земляные работы.
Разметка места под фундамент
Для разметки участка под строительство фундамента используются деревянные колышки и капроновый шнур. В первую очередь необходимо тщательно разровнять участок при помощи подручных средств и садового инструмента. Если участок сильно рельефный, то может понадобиться спецтехника, при помощи которой месту необходимо придать равномерный уклон.
После установки колышков или стальных прутов между ними натягивается капроновая нить
Дальнейшие действия по разметке места под фундамент таковы:
В результате должна получиться разметка, показывающая размеры несущего фундамента. Это позволит определить точки, где будут ввинчиваться или заливаться сваи.
Земляные работы и заливка свай
Земляные работы, которые необходимо провести перед постройкой фундамента, во многом зависят от выбранного типа свай. Для обустройства свайного фундамента ростверкового типа, предназначенного для жилых строений, наиболее часто используются винтовые или буронабивные сваи.
Винтовые сваи вворачиваются в землю вручную или при помощи специальной установки без предварительной подготовки скважины. В качестве ориентира по высоте используется шнур, который натягивается относительно горизонта.
Подготовка скважин и заливка буронабивных свай выполняется следующим образом:
- При помощи спецтехники пробуриваются скважины в земле на глубину 80–100 см. Диаметр скважины зависит от общего веса строения и сечения используемой насадки. Если есть необходимость, то скважину можно расширить при помощи обычной лопаты.
Перед заливкой бетонной смеси в скважину устанавливается армирующий каркас
- Внутренние стенки каждой скважины обсаживаются изоляционным материалом. Например, можно использовать обычный рубероид. Для этого необходимо обрезать полотно рубероида длиной 50–70 и аккуратно вставить в скважину.
- После изоляции на дно скважины насыпается 5 см слой гравия фракции 20–40, который слегка утрамбовывается деревянной рейкой. Далее, в скважину устанавливается армирующий каркас из стальной арматуры Ø18–22 мм.
Для заливки буронабивных свай используется бетон марки М500
- Стандартный вариант каркаса представляет собой 4 прута, соединённых поперечинами из арматуры Ø 14–16 мм с шагом 20 см. Примерная схема вязки показана на фото выше. Верхняя часть каркаса обязательно должна выходить из скважины на 15–20 см. Это необходимо для его дальнейшего соединения с ростверком.
- После всех подготовительных действий производится заливка бетонной смеси. Для этого используют бетон марки М500 от производителя. Если планируется самостоятельное замешивание раствора, то рекомендуется использовать бетономешалку и готовые сухие смеси.
Если позволяют возможности и навыки, то вязку каркаса можно сделать при помощи сварки. В противном случае используется стальная нержавеющая проволока. При заливке свай рекомендуется проводить трамбовку бетона. Это можно сделать при помощи стального прута арматуры или деревянной рейки. Это поможет избежать образования пустот в бетоне.
Устройство ростверка и установка опалубки
Для установки ростверка из стальных балок используется сварка. В процессе работ необходимо приварить сборную конструкцию ростверка к оголовкам свай в виде армирующего каркаса.
Армирующий пояс ростверка должен быть надёжно прикреплён к каркасу свай
Для установки заглубленного железобетонного ростверка потребуется выполнить следующее:
Вместо обычной доски для изготовления опалубки можно использовать толстую фанеру или листы металла. При изготовлении опалубки стоит помнить, что её высота должна быть выше уровня ростверка на 5–10 см.
Установка закладных деталей и заливка ростверка
Перед заливкой бетонной смеси необходимо проложить трубы, которые позже будут выступать в роли каналов под различные коммуникации: отопление, канализация, водопровод.
Продухи обустраиваются на противоположных стенах фундамента или ростверка
И также в конструкции ростверка должны быть предусмотрены продухи. Обычно они располагаются на противоположных сторонах фундамента, что обеспечивает естественный уровень тяги без монтажа дополнительных приспособлений.
Для устройства вентиляционных отверстий и дальнейшей заливки ростверка потребуется выполнить следующее:
- Внутрь армирующего пояса укладывается короткая труба, длина которой равна ширине будущего фундамента. Можно использовать и более длинную трубу, но для этого потребуется выпилить отверстие в опалубке при помощи дрели с корончатой насадкой по дереву.
- Трубы укладываются с определённым шагом на противоположных стенах будущего ростверка. Если фундамент предусматривает внутренние перегородки, то в них также устанавливаются трубы. С примерной схемой можно ознакомиться на фото выше.
Вентиляционная труба закладывается между прутьями арматурного каркаса
- После прокладки труб можно переходить к подготовке бетонной смеси на основе цемента марки М500. Перед заливкой выступающая часть свай и внутренняя поверхность опалубки изолируется рубероидом.
- Бетонная смесь заливается от любого угла опалубки. В процессе заливки бетон трамбуется при помощи специального инструмента или подручных средств. Важно, чтобы полная заливка ростверка была выполнена за одну рабочую смену. Верхний слой бетона выравнивается при помощи правила и проверяется по уровню.
Полное отвердевание бетона произойдёт через 25–28 дней с момента заливки
- После заливки конструкция закрывается полиэтиленовой плёнкой. Если ростверк был залит при температуре выше 20 о С, то через 4–5 дней опалубку можно снять, а через 7–10 дней приступить к выполнению дальнейших строительных работ.
Если работы по обустройству свайно-ростверкового фундамента проводились при температуре ниже 10–15 о С, то снимать опалубку можно только через 14–16 дней.
Видео: свайно-ростверковый фундамент своими руками
Свайно-ростверковый фундамент является наиболее удачной конструкцией несущего основания, которая сочетает в себе высокие эксплуатационные качества ленточного и свайного фундамента. Этот тип фундамента прекрасно подойдёт как для строительства жилых домов по каркасной технологии, так и для сооружения бань, саун или построек технического назначения.
В большинстве случаев, когда не ставится задача оборудования подвальных помещений, лучшим решением будет ростверковый фундамент, обладающий способностью выдерживать нагрузку больше, чем отдельные сваи.
На устойчивых, спокойных грунтах его ставят из соображений экономии материалов и времени. Там, где большая глубина промерзания, пучинистые, слабые почвы устройство фундамента на сваях с ростверком позволяет строить не только легкие каркасные сооружения, но и большие срубы, кирпичные или блочные дома.
Назначение и функции
Сваи оптимальны на участке со сложным рельефом При проектировании собственного частного дома обязательно нужно разобраться, что это такое свайный фундамент с монолитным ростверком, и подходит ли он для этого конкретного случая.
В качестве несущих опор сваи являются оптимальным вариантом в сложных геологических условиях, когда силы пучения оказывают значительное воздействие на подземные конструкции, а большой уровень промерзания потребует заглубления монолитной ленты свыше 2 м.
На схеме показано, как работает конструкция свайного ростверка:
Технология изготовления отличается от обычной установки здания на сваи тем, что все опоры связываются в единое основание цельным поясом, принимающим и распределяющим нагрузки на столбчатые опоры.
Виды ростверка
Ростверк соединяет сваи между собой Проектным расчетом, исходя из условий участка и общего веса здания, выбирают, какой вид свайно-ростверкового фундамента целесообразно применить.
На решение оказывает влияние необходимость устройства под венцом вентилируемого подполья, возможность подтопления паводковыми водами, уклон (рельеф) площадки.
Исходя из таких условий, определяют высоту ростверка свайного фундамента:
Низкий ростверк имеет достоинства ленточного фундамента Низкий ростверк является комбинацией незаглубленного ленточного фундамента со сваями, что существенно повышает надежность, жесткость, устойчивость всей несущей конструкции.
Этот вариант сочетает достоинства свайного и ленточного типа фундаментов, при том, что объединение значительно компенсирует недостатки, проявляющиеся по отдельности:
- весовая нагрузка здания передается на фундаментную бетонную ленту и за счет наличия армирующего каркаса перераспределяется на всю площадь опоры;
- монолитная низкая лента опирается своей нижне частью между сваями на подушку (грунт), обеспечивая площадь контакта с опорой по всему периметру;
- зимой воздействие сил у поверхности компенсируется заглубленными столбами свай.
Повышенные ростверки применяют на сложных неустойчивых почвах С повышением уровня грунтовых вод растет высота бетонного ростверка относительно поверхности почвы.
Повышенный тип используют на плывунах, торфяниках, карстовых, лесовых, плодородных почвах, толщиной больше 1,4 м.
Такое расположение исключает воздействие боковых сил на монолитный ростверк, а сваи являются не только опорами, но и якорем в подвижных породах.
Устройство такого фундамента сокращает объемы производства земляных работ, потребует меньшего количества материалов и денежных затрат, чем бетонная лента или плита. При монтаже монолитный железобетонный ростверк потребует точного соблюдения проектных размеров и технологии производства работ.
Материал
Деревянный брус — наиболее дешевый материал Основой для ростверка под свайный фундамент выбирается сырье, способное по своим характеристикам длительно выдерживать постоянную и переменную нагрузки, заложенные в проектный расчет дома.
Прочный ростверк на сваях изготавливают из таких материалов:
- стальные профили (швеллер, двутавровая балка);
- деревянный брус (оцилиндрованное бревно);
- бетонное (железобетонное) литье.
Низкий свайно-заглубленный фундамент может быть только с бетонным ростверком.
Бетонные конструкции применяют для тяжелых домов Высокими делают металлические ростверки, так как при своей большой прочности они нуждаются в защите от влаги.
Железобетонный тип, возвышающийся над землей, применяют при постройке достаточно тяжелых домов, так как на высоте бетонирование потребует хорошей опалубки.
Еще один критерий – срок службы материалов стен постройки. Выбранный ростверковый фундамент должен соответствовать или превышать по эксплуатационным качествам конструкциям, расположенным выше него.
Как опирают свайный фундамент с ростверком из разных материалов на сваи представлено на схеме:
Выбор свай
Следует рассмотреть, что такое устройство ростверка фундамента из разных видов сваи. Для таких конструкций можно применять любые виды опор, исходя из особенностей геологии площадки и общего веса материалов и внутреннего оборудования дома.
Сечение (ширина), сырье, способ установки на глубину устойчивого упора должны соответствовать расчетной нагрузке.
В частном строительстве своими руками распространено применение буронабивных свай, которые изготавливают путем заливки цементного раствора в опалубку. Практикуется установка асбоцементных труб, армированных в зависимости от Ø 4 – 6 вертикальными прутами.
Нагрузка таких опор, укрепленных металлом, может быть значительной и зависит от несущей способности природного основания:
Винтовые модели применяяют для более легких построек При возведении легких построек (баня, сарай, одноэтажная дача) ростверковый фундамент буронабивного типа не требует сложного расчета, важен правильный выбор точек опоры.
Забивные сваи устанавливают с применением специальных механизмов без буровых и земляных работ. Их используют при строительстве больших многоэтажных зданий.
Винтовые модели вкручивают на нужную глубину и обрезают по установленному уровню. Они выпускаются длиной от 2 до 11 м с разными видами винта, поэтому на больших уклонах поверхности можно выдержать требуемые размеры ростверка, используя различные модели изделий.
Общие правила
Учесть при выборе свайно ростверкового фундамента плюсы и минусы достаточно просто. К недостаткам относится:
- необходимость в специальной технике при необходимости установки тяжелых модификаций, забивных моделей;
- требования по антикоррозийной защите к стальным изделиям, антисептической – к деревянным;
- отсутствие подземных помещений у дома. Рекомендации специалистов по устройству данного вида фундамента смотрите в этом видео:
Проектный размер ростверка по ширине должен быть чуть больше опираемой стены, балки, венца.
Согласно СНиП шаг для свай в ленточном ростверке, включая набивной фундамент, составляет не менее 3 Ø опоры. При этом выбранным расстоянием может быть и 5 Ø, если позволит прочность, которой обладает по сечению ростверковый фундамент.
В статье будет рассмотрен свайный фундамент с ростверком. Не всегда можно применить традиционные конструкции - плитные или ленточные. Иногда они становятся чересчур дорогими, только на изготовление фундамента уйдет до 50% общего бюджета. Как правило, применяют свайный фундамент такого типа в тех случаях, когда происходит строительство на территории, на которой глубина промерзания почвы более двух метров. Нередко такие фундаменты возводятся на слабонесущих и нестабильных типах грунтов.
Особенности конструкции фундамента
Что такое фундамент на сваях? Это знают все - это определенное количество столбов, которые забиваются в грунт. Причем нижний край находится на глубине промерзания грунта. Но такая конструкция в чистом виде применяется на практике довольно редко.
Причина заключается в том, что достаточно сложно распределить нагрузку, которую создает дом на все сваи. На одной окажется большая нагрузка, а на второй - меньше. Именно по этой причине свайные фундаменты применяются, как правило, в конструкциях с малым весом - под срубы из бруса или бревна, каркасные дома.
Брусья или бревна обладают одним хорошим качеством - они позволяют перераспределить нагрузку равномерно на все точки опоры. Постройки из других материалов справляются с такой задачей намного хуже. Но вот устройство свайного фундамента с ростверком таково, что в нем нет недостатков, указанных выше. Поэтому его можно без проблем применять в конструкциях из кирпича или блока. Конструкция состоит из нескольких свай и ленты (обычно изготавливается из чистого бетона или с применением металлической арматуры), которая связывает все точки опор. Именно такую ленту и называют ростверком.
Особенности ростверка
Ростверк является частью фундамента, которая объединяет верхние части свай. Он принимает всю нагрузку, которую создает конструкция, а за счет своего устройства замкнутого типа он ее равномерно перераспределяет на все сваи. Ростверк бывает таких типов:
- Бетонным.
- Железобетонным.
- Металлическим.
- Деревянным.
Также железобетонные и бетонные можно разделить на две подкатегории - высокие и низкие.
Первые располагаются существенно выше уровня земной поверхности. Очень часто ростверки изготавливают из металла - в ход идут квадратные металлические трубы, швеллеры с большим сечением. А вот устройство бетонного ростверка оказывается намного сложнее.
Особенности работы ростверка
Как вы понимаете, дом дает разную нагрузку в помещениях. Ведь в нем мебель, отделка, различные приборы и вещи распределены неравномерно. Само собой, нагрузка на опоры тоже окажется разной. При помощи ростверка получается преобразовать все нагрузки таким образом, чтобы на сваи, установленные под ним, воздействовали одинаковые силы. Это качество очень полезно, так как позволяет добиться стабильности всей конструкции.
Если сваи будут нагружены равномерно, то уменьшается вероятность того, что они будут по-разному усаживаться. Если фундамент будет усаживаться неравномерно, то обязательно появятся на нем и стенах трещины. Устройство свайно-ростверкового фундамента отличается высокой стабильностью. Но все равно не избавилась конструкция от основного недостатка свай - неизвестно, какой тип грунта находится возле них.
Стоит ли использовать сваи?
Архитекторы не очень доверяют конструкциям, в основе которых находятся сваи - заранее спрогнозировать поведение их в грунте почти нереально. Возле одной сваи грунт будет плотным, а рядом с двумя соседними - рыхлым. И произойдет неравномерная усадка всего дома.
Но существуют более предсказуемые конструкции, о которых мы поговорим дальше. В частности, с ростверком, который отличается высокой прочностью. Но и стоимость его довольно высокая.
Ленточные фундаменты на сваях
Низкие типы ростверков хороши тем, что их поведение можно предугадать. Начинаются ростверки такого типа значительно ниже уровня земли. А изготавливаются из простого бетона или армированного. Нужно отметить, что арматура, выходящая из свай, соединяется механически с арматурой самого ростверка. Стоит также отметить, что утепление ростверка свайного фундамента производится так же, как и ленточного. Материалы при этом используются те же. Конструкции очень похожи.
У нас ростверком называется ленточный фундамент мелкозаглубленного типа. Изготовление его производится по такой же технологии. А отличие в том, что дополнительно есть связь со сваями, которые существенно повышают устойчивость и надежность всей конструкции. Фундаменты такого типа называют свайно-ленточными или ленточными на сваях. Они без преувеличения считаются идеальными, так как они сочетают в себе все преимущества обоих видов фундаментов, а недостатки компенсируются.
Работа фундамента
Работа происходит следующим образом. Вся нагрузка, которую создает дом, воздействует на ленту из бетона. Так как имеется продольная арматура, силы распределяются равномерно по всей площади опоры. Частично нагрузка уходит в грунт, остальное принимают сваи. И нужно отметить одну особенность - усадка и нагрузка равномерны, так как эти параметры выравниваются при помощи ленты. Желательно, чтобы был установлен на глубину промерзания свайный фундамент с ростверком.
В зимнее время на фундамент воздействуют силы пучения - в этот момент можно увидеть все достоинства ленточной конструкции на сваях. Когда пучинистый грунт воздействует на ленту конструкции, сваи не позволяют сместиться фундаменту. В этом случае уменьшается вероятность перекоса здания. От воздействия пучинистых грунтов можно избавиться, если фундамент залить ниже точки промерзания. Но затраты на такую конструкцию довольно большие, использовать ее не рекомендуется.
В каких случаях можно применять свайно-ростверковые фундаменты
А теперь давайте поговорим о том, в каких случаях использование фундаментов такой конструкции просто необходимо:
- В случаях, когда слабонесущие и нестабильные грунты уходят на большую глубину. Как правило, это почвы карстового, торфяного, лесового типов, а также растительные, плывуны, плодородные, у которых толщина свыше полутора метров. Нагрузку необходимо передавать на грунт более плотный, который располагается значительно ниже. Как вы понимаете, выкопать траншею и достичь грунта с высокой несущей способностью достаточно сложно. А строительство фундамента окажется достаточно дорогим - поэтому использование свай является выходом из ситуации.
- При строительстве на участке, на котором наблюдается большой перепад высот. При сооружении фундамента оказывается проще применять сваи с различной высотой, нежели выравнивать поверхность или заливать ленту на большой глубине, дабы немного компенсировать неровности.
- Если грунтовые воды расположены слишком высоко. В этом случае важна только высота ростверка свайного фундамента. Стоит отметить, что при возведении свайного фундамента не имеет значения, на какой глубине располагаются воды. Главное, чтобы под так называемой пяткой располагался грунт, у которого высокая несущая способность. Уровень, на котором находятся грунтовые воды, может повлиять только на вид ростверка. В случае если вода близко к поверхности, нужно делать высоким ростверк. А если воды глубоко, допускается делать и низкую конструкцию.
- Если строится здание на жестком грунте. При возведении ленточного или плитного фундамента необходимо проделывать большой объем земляных работ. В этом случае применение свай оправдано.
- При строительстве каркасных домов нет смысла возводить ленточный фундамент - это просто трата денег. Запас прочности оказывается неоправданно высоким, лучше всего выбрать свайно-ростверковую конструкцию.
- Если суммарная масса сооружения свыше 350 тонн, лучше всего возвести свайный фундамент с ростверком. Ленточные или плитные конструкции будут слишком массивными, да и дорогими.
Стоит все же заметить, что самыми надежными типами фундамента считаются ленточные и плитные. Но если нет средств возводить такую сложную конструкцию, а запаса прочности большого не требуется, допускается применять свайно-ростверковый тип.
Какие бывают сваи?
Как правило, при строительстве применяют абсолютно все типы свай. При выборе нужно обращать внимание только на вид грунта и предельно допустимую нагрузку, которую создает здание. Сваи можно изготовить из бетона или металла, крайне редко их делают из древесины. Сечение либо квадратное, либо круглое. Делать армирование ростверка свайного фундамента необходимо, чтобы вся конструкция оказалась максимально прочной.
Можно выделить такие типы свай по виду установки:
- Забивные - монтируются без использования выемки грунта или бурения. Их забивают в грунт при помощи специальной техники. Именно по этой причине в частном строительстве они применяются редко.
- Буронабивные - в грунте необходимо проделать скважину, в которую ставится опалубка. После ее крепежа монтируется арматура (она повышает прочность конструкции. После проведенных действий внутрь заливается бетон.
- Буровые железобетонные - как и в прошлом случае, необходимо сначала проделать скважину. После чего уже готовые сваи забиваются в нее. Усилий для этого нужно значительно меньше, нежели при установке забивных.
- Винтовые - чем-то похожи на саморезы. Изготавливаются они из металла, концы заострены и имеются лопасти. С их помощью происходит разрезание грунта. Если необходимо на большую глубину установить сваи, без специальной техники не обойтись. Но при монтаже на глубину до трех метров можно обойтись и без нее.
При строительстве частных домов применяются чаще всего сваи буронабивного типа. Но, как правило, они устанавливаются в качестве опор под небольшие строения - сараи, бани, и т. д.
Формы свай
Отличаются сваи и по форме сечения:
- Круглые.
- Квадратные.
- Треугольные.
- Полые круглые.
Нередко разрабатываются и более сложные формы, все зависит от конкретного проекта.
Распределение нагрузки на грунт
Нужно отметить, что свайные фундаменты с монолитным ростверком являются наиболее прочными и крепкими. Но, как вы понимаете, сваи могут распределять по-разному нагрузку на грунт. Существуют такие типы:
- Сваи-стойки.
- Висячие.
Последние имеют довольно большую боковую поверхность. Именно с ее помощью они передают на грунт львиную долю нагрузки (около 70%). Применяют такие конструкции в тех случаях, когда нецелесообразно заглубляться дальше, а достигнутого уровня недостаточно, чтобы можно было выдержать всю нагрузку. У конструкции имеется пятка, но ее наличие не меняет картины - вся нагрузка уходит на грунт не через острие, а посредством боковой поверхности.
А вот сваи-стойки нагрузку передают посредством острия. Стенки гладкие и неразвитые, а вот в конце делается пятка - расширение, которое позволяет увеличить площадь опоры. Благодаря такой опоре силы пучения не могут поднять весь фундамент. Но для того чтобы опора оказалась качественной, необходимо провести расчет ростверка свайного фундамента. Доверить эту процедуру лучше опытным специалистам.
Как располагаются сваи в ростверке
Как правило, сваи располагаются в грунте строго вертикально, но в некоторых случаях они монтируются и наклонно. Причем допускается установка нескольких свай в одном месте. Этот способ строительства применяют в случаях, когда есть вероятность возникновения горизонтально направленных сил. Хороший пример - если строительство происходит на участке с наклонами.
Также допускается точечное расположение свай под опорами. Это характерно при возведении навесов или строительстве крыши над открытой площадкой. Сваи устанавливаются под теми колоннами, которые удерживают крышу.
При строительстве частного дома небольшой этажности сваи допускается располагать как ленту. Их устанавливают в ряд, а иногда в два или три. Нередко в местах, в которых планируется наличие большой нагрузки на грунт, располагается несколько свай на маленьком расстоянии друг от друга.