Свайный фундамент с ростверком под газобетон

Ростверком называют несущий пояс, обвязывающий оголовки точечных опор – свай или столбов. По сути, это та же фундаментная лента, только не опирающаяся на грунт, а чаще всего возвышающаяся над ним. Есть ситуации, когда подобная структура базы здания является единственно возможной — или как минимум, наиболее целесообразной с точки зрения бюджета. В частности рассмотрим, насколько оптимален свайно ростверковый фундамент для дома из газобетона.

Что такое свайно-ростверковый фундамент

Сваи – это опоры точечного типа, позволяющие пройти слабонесущие слои грунта и надёжно закрепиться в более прочный пласт. От столбов сваи отличаются глубиной проникновения в грунт: столбы имеют высоту максимум 2,5 м, а для свай это минимальная длина. Она может быть настолько большой, что позволяет при желании строить даже на болоте или в русле водоёма.

Свайное поле, обвязанное по оголовкам ростверком, имеет самую высокую несущую способность. Срок службы такого фундамента, если он железобетонный, минимум сто лет. Свайно ростверковый фундамент под газобетон – это отличное решение, если возводить дом приходится:

1. На слабых грунтах (пластичные глины, лёссы, торфы, мокрые солончаки).
2. На слишком плотных грунтах – с целью уменьшения объёма трудоёмких земляных работ.
3. Если ширина обычного ленточного фундамента получается слишком большой, что удорожает стоимость.

Для нестабильных грунтов сваи в качестве фундамента подходят лучше всего. Но сами по себе они работать не могут – необходим промежуточный пояс, который будет передавать им нагрузки. Таковым и является ростверк, который нагружается стеновой кладкой. Без него можно обойтись только при строительстве срубов и каркасников, где роль ростверка играет первый венец или балки нижней обвязки.

Как вариант, под каменный дом по сваям может быть залит не ростверк, а плита.

Подходит ли для дома из газобетона

Газоблок в силу насыщенной порами структуры, отличается хрупкостью. Такая кладка очень чутко реагирует на малейшие подвижки основания, что проявляется образованием трещин. Поэтому для газобетонных домов рекомендуется проектировать жёсткие фундаменты. Наибольшей жёсткостью отличаются бутовая кладка из камней неправильной формы, бутобетон и монолитный армированный бетон. Сборный железобетон и металл относятся к гибким материалам, которые в данном случае применять нежелательно.

В силу большого веса бутового камня, для формирования ростверков его не используют, хотя формировать сваи из него можно. Этот материал не имеет широкого применения лишь потому, что стоит в два раза дороже обычного щебня. Ростверки традиционно заливают из тяжёлого бетона класса В22,5.

Их жёсткость обеспечивается не только за счёт материала, но и путём добавления дополнительных точек опоры в наиболее слабых местах. Для газобетона это идеальное решение. Важно только, чтобы жёсткой была именно конструкция, объединяющая головы свай. Сами сваи могут быть и трубчатыми, но их полости обязательно должны заливаться бетоном.

Принцип структурирования фундамента этого типа может быть таким, как на схеме снизу:

Какой должна быть высота фундамента

Высота любого фундамента – это расстояние от его подошвы до верхней горизонтальной поверхности, которую принято называть цоколем. В данном случае, роль цоколя играет ростверк, а из его высоты и длины сваи складывается высота фундамента в целом. Какой она будет – зависит от удалённости ростверка от земли и от заглубления сваи в грунт.

В среднем, нижняя плоскость ростверка отстоит от планировочной отметки земли на 35-40 см. Но при необходимости он может лежать на грунте или быть поднятым на высоту целого этажа. Тут всё зависит от конкретных условий строительства.

Ростверки, значительно удалённые от земли, обычно проектируют в регионах с высокими снегами, вероятностью подтопления вблизи водоёмов, а так же при строительстве на склонах. Там, где подобных катаклизмов — как и зимнего снежного покрова, нет, ростверк может быть вообще едва приподнят над грунтом и считаться наземным.

Некоторые товарищи умудряются даже заглубить ростверк, пытаясь таким образом сэкономить на сваях. Но это грубая ошибка. Не то, чтобы такой схемы вообще не существовало – она есть, но её используют в промышленном строительстве, когда сваи используются забивные, с квадратным сечением, длиной более 12 м.

В случае с буронабивными сваями всё иначе: площадь опоры у них мала, силы бокового трения практически нет. В случае морозного пучения заглублённый ростверк будет выталкиваться наверх и потянет за собой сваи, которые могут растрескиваться. Так что, не зная броду, лучше не лезть в воду.

Такие метаморфозы чаще всего происходят с малонагруженными фундаментами, а газобетонная кладка, как известно, имеет небольшой вес. В идеале, чтобы свая стояла неподвижно, надо чтобы её пята была шире ствола. А пустота между нижней гранью ростверка и поверхностью грунта будет нейтрализовывать воздействие сил пучения.

Разновидности свай, используемых в малоэтажном строительстве

Учитывая, что свайные фундаменты каменных домов должны быть бетонными, говорить будем только о них. Они могут значительно отличаться по конструктиву: разной бывает не только форма сечения или длина, но и насыщенность арматурой, различная геометрия подошвы.

По способу изготовления сваи могут быть:

• Сборными железобетонными. Это изделия заводской готовности, устанавливаемые забивным или вдавливающим способом. Такие сваи могут иметь самую разную форму сечения: от круглой, до многогранной — в том числе и быть пустотелыми. Длина цельной сваи может достигать 20 м, составной – до 36 м.

• Монолитными, заливающимися прямо на объекте. Такой вид свай чаще всего используют, когда стеснённые условия строительства не позволяют использовать сваебойную технику. Эту технологию применяют частные бригады, которые такой техникой и не располагают. Она удобна, когда не требуется большая глубина закладки свай или высокий подъём над землёй – в этом случае, сокращаются расходы на устройство опалубки.

• Набивными. Такие сваи устраивают путём отжатия грунтового шурфа – то есть, его принудительного вытеснения. При этом никакой опалубки не используется, ею служат стенки скважины. Такие сваи отлично подходят для строительства на плотных грунтах, но нужна спецтехника.

• Буронабивными. Этот вид свай похож на предыдущий, только в данном случае скважина устраивается буровым способом. Что касается заливки бетона, то здесь она тоже может выполняться прямо в скважину, если грунт плотный и сухой. Если влажный, из гидроизола сворачивают гильзу и вставляют её в пробуренную полость. Она с одной стороны будет служить гидроизоляцией для сваи, а с другой – станет барьером для цементного молочка, вытекающего из бетонной смеси, и впитывающегося в грунт.

Если почва рыхлая, для формирования буронабивных свай используют обсадную трубу – в основном асбоцементную, так как стальная ржавеет, а ПВХ не обладает достаточной прочностью. Труба играет роль несъёмной опалубки, и является неотъемлемой частью фундамента.

Как правильно сделать расчеты

На количество свай в фундаменте и оптимальных расстояний между ними, оказывают влияние вышележащие нагрузки и конфигурация стеновых конструкций. Чаще всего сваи группируют, отдельно они могут располагаться только под колонны. При проектировании гражданских зданий малой этажности, сваи чаще всего располагают рядами, в соответствии с направлением осей несущих стен. При этом оси самих свай в параллельных рядах непременно должны смещаться, как показано на плане.

Расчет для свайного поля

Главным критерием для расчёта любого фундамента является прочность грунта, поэтому в первую очередь нужно выяснить её. Перед началом строительства, даже если оно беспроектное, нужно заказать исследование грунта. Производится оно путём ручного или технического бурения, производимого на 0,5 м глубже предполагаемой отметки подошвы будущего фундамента.

Иногда тип грунта можно определить визуально. Высчитывать его прочность не придётся, эти цифры справочные, и их можно найти в таблицах. Для каждого вида грунтов есть нормативные показатели, отражённые в ГОСТ 25100-2011.

Перед тем, как рассчитать свайно ростверковый фундамент под газобетон, необходимо произвести суммарный подсчёт нагрузок, учитывающий вес всех вышележащих конструкций. Сначала считают нагрузки на ростверк, а потом и на сваи, с учётом массы железобетонного пояса. В расчёт включаются как постоянные нагрузки, так и временные, к числу которых относится вес мебели, людей, снежного покрова на кровле.

Нагрузки от кровли

При подсчёте нагрузок от кровли нужно точно знать её конструкцию, так как от этого зависит, на сколько стен происходит опирание. На все четыре – только если крыша вальмовая. Двухскатная опирается на две стороны, и именно на эти стороны фундамента распределяется эта нагрузка. Расчёт производится по проекции крыши (без учёта свесов).

Например, для дома 10*8 это 80 м2. Двухскатная крыша опирается на 2 длинные стороны, поэтому длина нагруженного участка ростверка составит 20 м. При ширине ростверка 0,4 м, площадь нагруженных участков получится 8 м2.

Допустим, крыша будет покрыта металлочерепицей, с углом наклона 25 градусов. При таком уклоне нормируемая нагрузка от кровельного материала составит 30 кгс/м2. Чтобы определить нагрузку на фундамент, надо площадь кровли (80м2) разделить на площадь нагружаемого участка фундамента (8м2) и умножить на расчётную нагрузку (30 кгс/м2). В итоге получим 300 кг/м2.

Нагрузки от снега

Снеговые нагрузки фундамент принимает от стен через кровлю, поэтому воспринимают их всё те же стороны ростверка. Площадь снежного покрова равна площади крыши. Её точно так же делят на площадь нагруженного участка фундамента и умножают на нормативную снеговую нагрузку.

На нашем примере длина ската составит 4,4 м. Умножив её на длину конька (10 м), и на 2 ската, получаем площадь крыши 88 м2.

Умножив площадь на снеговую нагрузку в вашем регионе (например, 126 кг/м2), и разделив всё это на площадь нагруженного участка фундамента (у нас это 8 м2), получаем нагрузку в 1386 кг/м2.

Нагрузки от перекрытия

Перекрытия тоже опираются на две параллельные стороны фундамента, поэтому расчёт ведётся аналогично, с учётом площади этих сторон. Площадь перекрытия, независимо от конструкции, всегда равна площади здания. Но здесь нужно учитывать и количество этажей, и полы первого этажа, если они устроены не по грунту, а с опорой на ростверк. Если конструкции проектируются в разном исполнении, каждое рассчитывается отдельно, путём умножения на справочный удельный вес конкретного материала.

Вычислив нагрузки от каждого перекрытия в отдельности, суммируете их и делите на площадь фундамента.

Нагрузки от стен

Теперь надо вычислить нагрузки от стен, для чего объём кладки нужно умножить на её удельный вес.

• Сначала находите площадь стен, путём умножения их периметра (суммы длин сторон) на высоту.
• Объём стен высчитывается путём умножения их площади на толщину. На нашем примере для дома 10*8 м объём стен толщиной 0,4 м получился 43,2 м3.
• Удельный вес газобетона вам известен по его марке – например D500 — это 500 кг/м3. Стены опираются на ростверк со всех 4-х сторон, поэтому площадь фундамента будет уже больше – 14,4 м2.
• Умножаем объём на удельный вес, и делим на площадь фундамента: 43,2*500/14,4=1500 кг.

Общая нагрузка на фундамент

Прежде, чем получить общую нагрузку, надо определить, какой вес воздействует на грунт от самого фундамента. Для этого так же высчитывается его объём и умножается на плотность (удельный вес) материала. Если это железобетон, она составляет 2500 кг/м3. Перемножив объём и плотность, делим на площадь фундамента и получаем нагрузку.

Количество свай и их размер при самостоятельной работе можно посчитать с помощью онлайн калькулятора. Так как сваи и ростверк имеют разную конфигурацию, рассчитать их лучше отдельно, а потом суммировать.

В общем, надо суммировать все те нагрузки, которые вы получили в ходе расчёта. Допустим, в итоге 12265 кг/м2. Округляем в большую сторону и переводим в тонны – 13 тн. Сравниваем эту цифру с нормативным сопротивлением грунта из таблицы, которое должно быть больше вашего результата.

Например, на участке гравелистый грунт. Его расчётное сопротивление при средней плотности составляет 3,5 кг/см2 или 35 тн/м2. Это больше, чем 13 тн – значит, нагрузка на грунт находится в допустимых пределах.

Каркасы

При самостоятельной работе чаще всего устраивают буронабивные фундаменты, поэтому приходится подумать ещё и про армирование. Проще всего, конечно, приобрести которые каркасы для монолитных свай, которые продают многие строительные компании.

Те, кто считает, что самостоятельная работа обойдётся дешевле, могут рассмотреть несколько вариантов с разной длиной элементов и решить, какой более выгоден. Каркас состоит из рабочих стержней и хомутов. В ростверке он работает на изгиб, а в сваях на сжатие — здесь рабочая арматура располагается вертикально.

Формируют её из стальных стержней диаметром 10-16 мм (в зависимости от сечения свай и воспринимаемых нагрузок). Профиль периодический, класса А400. На хомуты можно использовать гладкую арматуру более низкого класса А240, диаметром 6-8 мм.

Размер каркаса должен быть таким, чтобы был обеспечен защитный слой бетона не менее 70 мм снизу, а по бокам – по 50 мм.

Расчет ростверка

Ростверк проектируется аналогично ленточному фундаменту. Ширина обвязки свай (В) вычисляется по формуле М/L*R, где М – это общая масса здания без веса свай; L — длина ростверка; R — прочность поверхностного слоя почвы.

• В ленте рабочая арматура располагается в продольном положении, а поперечная – вертикально. Здесь важно соблюсти требование по общему сечению рабочего армирования. Оно должно составлять не менее 0,1% от сечения ростверка.
• По нормативам, наименьший диаметр арматуры (10 мм) может быть только в лентах или ростверках с длиной одной стороны меньше 3 м. В остальных случаях — 12 мм минимум.
• Размеры хомутов зависят от высоты балки: до 80 см можно использовать 6 мм. Большей высоты у ростверков малоэтажных зданий не бывает, да и этого слишком много. Тем не менее, при высоте ростверка от 80 см, хомуты берут диаметром 8 мм.

Сделать самостоятельно расчёт арматуры довольно сложно, лучше для проектирования фундамента обратиться к специалистам.

Технология возведения

Когда речь идёт о малоэтажном строительстве, буронабивные сваи нисколько не уступают по надёжности забивным. Да и вообще, это самое оптимальное решение для возведения дома на вспучивающихся грунтах, гарантирующее целостность и самого фундамента, и стен.

• Процесс изготовления достаточно трудоёмок по сравнению с заводскими сваями, но цена работ снижается из-за отсутствия дорогих сваебойных механизмов. Здесь свая устанавливается в подготовленную заранее скважину, а пробурить её можно даже садовым буром.
• Подрядчики, оказывающие населению подобные услуги, пользуются бурильными установками, способными бурить скважины диаметром до 800 мм. Глубина установки таких свай обычно не превышает 3м.
• Не так уж давно появилась технология ТИСЭ, позволяющая выполнить сваи с расширенной подошвой без копки котлована. Для этого нужен всего лишь специальный бур с чашеобразными лопастями. Им можно пользоваться на любых видах грунтов, исключая плывуны.

• Буры могут иметь разный размер, в зависимости от того, какой диаметр столба надо получить. Скважину глубиной 1,5 метра можно вырыть всего за 30 минут. У них имеется закруглённый откидной плуг, с помощью которого и выполняется полукруглое уширение в подошве скважины.

Свая такой формы гораздо более устойчива — она держится в грунте по принципу якоря, не давая вспучивающемуся грунту выталкивать её наружу.

Подготовка

К числу подготовительных мероприятий по устройству свайного поля можно отнести такие работы:

1. расчистку и планировку территории;
2. изучение гидрогеологической обстановки и оценку прочности грунта;
3. расчёты размеров свай и их количества;
4. разбивку осей здания и разметку точек бурения;
5. устройство обноски;

6. устройство водоотвода;
7. привязку фундамента к существующим объектам;
8. устройство временного подъезда;
9. подведение электроэнергии;
10. изготовление каркасов.

Армирование и заливка бетона

Сваи в основании среднестатистического жилого дома, располагают с шагом 1,5 м друг от друга. Точечные опоры должны быть под всеми, наиболее нагруженными узловыми зонами. Это углы; пересечения несущих стен и их стыковка с ненесущими ограждающими конструкциями; участки, где есть перепады высоты здания или увеличение этажности.

• Если бурение производится ручным буром, откидной плуг на нём сначала должен быть снят. При вращении бура по часовой стрелке грунт вырезается и заполняет накопитель. Периодически его вынимают из скважины и опорожняют.
• Бурят обычно сантиметров на 30 ниже отметки промерзания, но не менее 1,5 метров. Затем уже, надев сферический плуг, разбуривают пятку сваи.
• В отсутствие обсадных труб из рубероида с помощью трубы сворачивается гидроизоляционная гильза, а её края сваривают паяльной лампой. Вставив в скважину, гильзу закрепляют к стенкам длинными гвоздями, после чего вставляют каркас.
• Защитный слой обеспечивается с помощью специальных фиксаторов.
• На каркасе обязательно должны быть выпуски арматуры, которые будут связываться с рабочими стержнями ростверка и замоноличиваться в нём.

• Бетонирование осуществляется смесью класса В22,5 на тяжёлом заполнителе. Мелкозернистые и лёгкие бетоны для этой цели лучше не использовать, это негативно скажется на морозостойкости фундамента. Смесь заливается в скважину послойно, с трамбованием глубинным вибратором.

В среднем, на сваю длиной 1,5 м уходит 0,12 м3 бетона – как раз одна бетономешалка. Рецептура бетона такова: на 1 кг цемента М400 – 2 кг песка и 3,5 кг щебня. Если взять цемент М500, то доля заполнителей увеличивается: песок 2,4 кг, щебень 4,4 кг. С учётом добавленной воды (около 58%) получится 41 и 47 литров готовой смеси соответственно.

Создание ростверка

Ростверк формируется путём устройства деревянной опалубки с таким расчётом, чтобы между ним и землёй оставался зазор минимум 15 см – он компенсирует движение грунта и оседание дома. Такой небольшой зазор легко закрывается торцом отмостки. При большем расстоянии, это пространство можно закрыть выложенным по бетонной стяжке кирпичным фальшь-цоколем или декоративными навесными панелями.

• Перед устройством ростверка, поверхности верхнего обреза свай выверяют по уровню, а при необходимости выравнивают пескоцементным раствором, замешанным в пропорции 1 к 2.
• Затем выполняют опалубку шириной на 5-8 см больше толщины стены и высотой примерно 40 см. На её устройство используют доску толщиной 25 мм или же листовой материал типа влагостойкой фанеры, OSB, ДСП.
• Если ростверк высоко не поднимается, для нейтрализации морозного пучения вместо дна опалубки заранее насыпается и трамбуется песчаная подушка.

• В опалубку укладывают готовый арматурный каркас, используя в качестве фиксаторов для обеспечения защитного слоя кирпичный бой или бруски. Как вариант, каркас вяжут из отдельных стержней прямо в опалубке, скрепляя проволокой вертикальные стойки с горизонтальными прутами.
• Если в опалубку не укладывался полиэтилен или другой гидроизоляционный материал, доски перед бетонированием надо пролить водой, чтобы они не забирали её из бетона.
• В опалубку наливаются слои не более 250 мм, уплотняются вибратором или трамбовкой, после чего бетонирование ведётся дальше.

Снимают опалубку обычно на седьмые сутки, когда бетон набирает 70% прочности. Но нагружать фундамент можно будет только по истечении 28 дней.

Характерные ошибки

При проектировании и устройстве буронабивных фундаментов могут допускаться ошибки, о которых мы в принципе упоминали. Ещё раз обратим на них ваше внимание, и дадим несколько полезных советов:

• Сваи небольшой длины не слишком устойчивы, поэтому лучше выполнить расширение их подошвы.
• Во избежание выталкивания свай морозным пучением нужно предусмотреть хотя бы в их верхней части «рубашку» из рубероида. Она погасит трение грунта, а заодно и предупредит утрату бетоном цементного молока.
• Обсадные трубы хоть и необязательны, но они лучше всего обеспечат качественное твердение бетона и будут предохранять его на протяжении всего срока эксплуатации.
• Между ростверком и поверхностью грунта должен быть зазор хотя бы 10-15 см, который заполняется инертным к морозному пучению грунтом.
• При высоком уровне грунтовых вод нужно следить, чтобы скважина, заливаемая бетоном, не было заполнена водой. Иначе бетон будет плохо застывать, и свая получится некачественной.
• Просто залить обсадку бетоном недостаточно, надо ещё установить армирующий каркас из стержней диаметром не менее 8 мм.
• Уплотнять бетон просто необходимо, это нужно делать через каждых 50-60 см заливки.
• Скважина под сваю не должна пересекаться с траншеями для коммуникаций.

Ось скважины должна быть строго вертикальной. Максимально допустимое отклонение – не больше 1-1,5 см на метр длины сваи.

Техника безопасности

Специфика производства работ по устройству монолитных свай требует соблюдения техники безопасности. Регламентируется она СНиП Ш-А.11-70, и правилами технической эксплуатации используемых инструментов, оборудования, электроустановок.

• Обеспечить безопасность может элементарная осторожность: обеспечение касками, спецобувью и одеждой.
• Не стоит пользоваться электрическими инструментами тем, кто впервые их видит. Перед их применением нужно убедиться в исправности, при работе не допускать перегрева, не стараться эксплуатировать на пиковых мощностях.
• Нельзя производить подобные работы и складировать материалы вблизи с высоковольтной линией. Если под ней приходится проезжать при перевозке, скорость движения должна быть не более 5 км/ч.
• Если используется буровая установка, её нельзя устанавливать ближе 3-х метров к бровке отвесного склона.
• Во время бурения скважины нельзя очищать инструмент от грунта руками или любыми подручными предметами типа лопаты или лома.
• Человек не должен находиться в радиусе перемещения движущихся частей крана или бетононасоса.
• Нельзя зачищать кузов машины от остатков бетонной смеси, стоя на бортах или платформе.

Бурить скважины и бетонировать сваи при ветре от 10 м/с запрещено!

Плюсы и минусы конструкции

Подытожим всё сказанное, и представим все достоинства и недостатки свайно-ростверкового фундамента

Заключение

Свайные основания проектируют только для домов без подвала. Но если учесть, что этот тип фундамента применяют в основном в неблагоприятных гидрогеологических условиях, на участках с пересечённым рельефом или в местностях с глубоким промерзанием грунта, вряд ли кому такая «опция», как подвал, покажется привлекательной.

Калькулятор дома из газобетона