Фундаментные столбы в малоэтажном строительстве применяются с незапамятных времен, и история их возведения уходит своими корнями далеко в глубь веков. Наши предки устанавливали такие фундаменты под легкие деревянные строения, используя в качестве столбов комли лиственных или хвойных деревьев диаметром от 40 до 60 см.
Применение столбчатых фундаментов целесообразно, когда прочные грунты, которые могут служить основанием фундаментов, залегают на небольшой (2 - 3 м.) глубине. В этом случае применение столбчатой конструкции дает возможность снизить стоимость нулевого цикла здания за счет снижения объема земляных работ и уменьшения количества смонтированных строительных материалов. Если учесть, что стоимость нулевого цикла в общем объеме строительных работ может достигать 25% и более, то экономичные методы строительства целиком и полностью себя оправдывают. Кроме того, применение столбчатых фундаментов значительно сокращает построечную трудоемкость за счет использования средств малой механизации и вдвое снижает продолжительность работ. Положительное свойство столбчатых фундаментов заключается и в том, что грунты основания под отдельно-стоящими опорами работают лучше, чем под сплошными фундаментами. Вследствие этого снижается давление на грунт, отчего вероятность осадок снижается.
Несмотря на кажущуюся простоту, столбчатые фундаменты конструктивно могут существенно отличаться друг от друга, хотя все они имеют и общие особенности конструкции: столбы фундаментов устанавливают по всему периметру здания с интервалом 2 - 3 м., в зависимости от несущей способности основания; также обязательна установка столбов в углах здания и в местах пересечения несущих стен.
Простота столбчатых фундаментов является одновременно и их недостатком. Чтобы столбы при нагрузках не отклонялись от вертикали, их над фундаментные конструкции должны обладать достаточной жесткостью. Кроме того, устройство столбчатых фундаментов автоматически влечет за собой необходимость устройства забирки, защищающей подпольное пространство здания от продувания, снежных заносов.
Технология деревянных столбчатых фундаментов до сих пор используется в глубинках нашей страны. Да и в центральной части РФ деревянные столбы часто устанавливают под легкие дворовые постройки брусчатой, бревенчатой или каркасно-щитовой конструкции. Лучше всего для этой цели подходит древесина дуба и лиственницы, биологическая стойкость которых достаточно высока. После соответствующей обработки древесина этих пород может простоять в грунте без разрушения несколько десятков лет.
Столбы устанавливают в отрытые котлованы строго вертикально, обращая их комлями вниз. Чтобы увеличить несущую опорную площадь столба и придать ему устойчивость, нижние концы стульев опирают на постелистый камень, бетонную плиту или "пяту", или на деревянную крестовину с подкосами. Деревянную крестовину изготавливают из двух пластин длиной до 70 см, соединенных между собой крест-накрест. В верхнем бруске крестовины делают гнездо, а в нижнем конце стула - шип, что повышает устойчивость соединения.
Для столбчатых фундаментов небольших строений (садовый домик, дача, сарай) часто используют отходы железобетонных конструкций (обрубки свай, пасынки опор линий электропередач). Технология их укладки практически не отличается от технологии установки деревянных стульев, только вместо деревянной крестовины применяют подушки из монолитного бетона. Железобетонные столбы лучше устанавливать в свежий бетон, а для жесткой их фиксации на время схватывания бетона применяют деревянные распорки. После засыпки таких фундаментов по периметру здания устанавливают железобетонный ростверк, арматурный каркас которого жестко связывают с арматурным каркасом столба.
При желании такие железобетонные столбы можно изготовить прямо на строительной площадке. Для этого используют ровную плоскость, на которой устанавливают деревянную опалубку. В качестве опалубки могут служить две одинаковые обрезные доски, к торцам которых прибита полоса рубероида. Ширина досок должна соответствовать размеру боковой грани железобетонного столба. Рубероид будет служить днищем, не давая возможности опалубке сдвинуться с места и растечься цементному молоку. Боковые стенки опалубки раскрепляют распорками, а сверху их скрепляют рейками через промежутки 0,5 - 0,8 м.Перед бетонированием в опалубку устанавливают арматурный каркас с выпуском стержней за пределы опалубки с торцевых ее сторон. Одна сторона выступающих стержней предназначена для последующего крепления к опорной плите, а другая - для устройства железобетонного пояса (цокольной части фундамента). Стержни арматуры должны располагаться на относе от стенок опалубки не менее чем на 3 см.
Железобетонные столбы с круглой подошвой относятся к прогрессивным решениям и позволяют снизить трудоемкость земляных работ путем использования специальной бурильной техники. Для их установки при помощи бурильно-крановой установки БИ-7, БИ-7М или бурового станка МБС-1,7, разработанного НИИ транспортного строительства, бурят скважину, в которую опускают железобетонные кольца КС-15,6 диаметром 1,5 м. Кольцо заполняют песчано-гравийной смесью с послойным уплотнением и увлажнением. На песчано-гравийную подушку устанавливают железобетонные столбы из блоков ФБС9,5. При этом сокращается расход бетона, так как кольцо значительно меньше по своему объему по сравнению с железобетонной подушкой. Да и стоимость такого фундамента гораздо ниже.
Столбы из бутового камня можно возводить вручную без грузоподъемного крана. Для их устройства подбирают постелистые камни твердых горных пород. Лучше всего для этого подходит гранит, как наиболее стойкая горная порода.
Гранитные камни не боятся агрессивного воздействия грунтовой влаги и могут веками находиться в земле, не разрушаясь.Такие фундаменты прекрасно воспринимают вертикальные нагрузки, но боятся боковых сдвигов. Не следует возводить каменные столбы под легкие строения на пучинистых грунтах, так как существует реальная угроза расслоения столба, при котором верхняя его часть поднимется вместе с грунтом, а нижняя - останется на месте.
При этом место расслоения может полностью или частично заполниться грунтом, поэтому при прекращении действия сил морозного пучения фундамент не сможет стать на свое место.В результате получится перекос здания и образование трещин в ограждающих конструкциях здания.
Засыпку фундаментных столбов лучше выполнять непучинистым грунтом с послойным его трамбованием. Для этого обычно применяют крупнозернистый песок или песчано-гравийную смесь. Ширина засыпки должна превышать ширину фундамента на 20 - 30 см в каждую из сторон. Глубина засыпки зависят от качества грунта и глубины сезонного промерзания, то есть практически равна всей глубине разработки. Перед началом засыпки стенки котлована защищают от воздействия грунтовых и поверхностных вод гидроизоляцией. Для гидроизоляции применяют традиционные рулонные материалы: толь, рубероид, поливинилхлоридную пленку и т. д. В.крайнем случае, для изоляции можно использовать глиняный замок. Для этого стенки котлована промазывают толстым слоем жирной глины.
