Обвязка свайно-винтового фундамента

16 июня 2018 Количество прочтений: 34564
Тест
Время чтения: 39 минут Интересно, но нет времени читать?

Застройщики довольно часто прибегают к использованию свайно-винтового фундамента. Наибольшее распространение он получил при возведении домов из бруса или легких каркасных зданий. В пользу данного типа основания говорит его низкая цена и быстрота установки. В некоторых ситуациях винтовой фундамент является единственным решением из-за особых характеристик грунта сложного рельефа.

обвязка свайно-винтового фундамента швеллером

При выборе свайно-винтового фундамента отпадает необходимость в проведении земляных работ. Сваи вкручиваются в землю на заранее определенную глубину. Также перед началом работ рассчитывается расстояние между ними. Данные параметры зависят от состава и глубины промерзания грунта, уровня залегания подземных вод и веса будущего здания. Винтовой фундамент отличается удобством монтажа. Создание свайного поля занимает всего несколько дней, после чего можно приступать к последующим строительным работам.

Пример расчета свайного поля
Пример расчета свайного поля

На сегодняшний день разработано несколько технологий, в соответствии с которыми выполняется этот процесс. От выбора конкретного метода зависит длительность эксплуатации строения и прочность стен. Проводить обвязку нужно с максимальной ответственностью. Необходимые для обустройства обвязки материалы стоит закупить заранее.

Назначение обвязки

Свайно-винтовой фундамент состоит из винтовых свай, выполняющих функции опор для всех конструкции, и обвязки, играющей роль основания для проведения последующих монтажных операций.

Винтовые сваи характеризуются довольно большой несущей способностью. Ввинчивать их стоит таким образом, чтобы лопасти достигали плотных слоев почвы. Технические параметры опоры и специфические особенности грунта влияют на способность воспринимать вертикальные нагрузки (данные указаны во всех моделях выпускаемых компанией "ЭкоФундамент").

Равномерное распределение нагрузки по всем сваям достигается за счет их объединения. Также стоит учитывать силы, направленные под углом и горизонтально к поверхности участка, так как они негативно влияют на техническое состояние опор. Избежать этого поможет обвязка.

Обвязка винтовых свай с помощью швеллера
Обвязка винтовых свай с помощью швеллера

После ввинчивания и подрезки свай к их концам привариваются стальные оголовки. Они служат некой платформой для монтажа верхней обвязки. Выполнять установку оголовков стоит только после выполнения подрезки свайного поля в горизонтальной плоскости.

Оголовок винтовой сваи
Оголовок винтовой сваи

Верхней называют обвязку, выполненную исключительно из балок, установленных на оголовки. Однако бывают случаи, когда возникает необходимость в использовании укрепительных элементов. Они монтируются ниже оголовков и соединяют сваи. Фиксация стоек осуществляется с помощью металлических уголков или профильных труб, расположенных под углом или горизонтально.

Она получила название «ростверк» и представляет собой некую раму, которая соединяет все основания. В ее функции входит распределение вертикально направленной нагрузки от здания между всеми сваями.

 

Случаи, при которых используется нижняя обвязка:

  • Возведение фундамента на местности со сложным пересеченным рельефом. Сваи будут иметь участки, выступающие над землей, разной длины.
  • Возведение высокого фундамента. Согласно проекту по ряду причин было принято решение поднять строение над землей на высоту свыше 1 м.
  • Постройка массивного здания.
  • Возведение фундамента на слабом грунте с большой вероятностью горизонтальных подвижек.

Проект должен включать в себя план нижней обвязки. Составлять его нужно по завершению изучения грунта специалистами.

Для изготовления рамы обвязки может использоваться древесина, ж/б или металл. Очевидно, что самым бюджетным и простым вариантом из перечисленных является дерево. Именно поэтому данный материал часто применяется для этого вида работ. Он идеально подходит при возведении основания под каркасные дома.

Виды обвязки винтовых свай
Виды обвязки винтовых свай

Виды обвязки

Чтобы назвать фундамент законченным еще не достаточно вкрутить и подрезать сваи. Надежное основание можно получить только после качественного выполнения обвязки.

Она является обязательным элементом винтового фундамента. В виду того, что данный тип основания подразумевает наличие отдельных опор, погруженных в грунт, гарантировать отсутствие усадки хотя бы одной из них нельзя, даже если все работы и расчеты выполнены в соответствии со всеми действующими требованиями, а сами сваи установлены максимально качественно. Лопасти имеют свойство обрываться. Также возможна усадка на разную глубину.

Общее основание должно быть жестким. В противном случае пол и стены здания может перекосить, что в дальнейшем чревато их разрушением. Наличие обвязки позволит удерживать сваи и, следовательно, всю конструкцию на одном и том же уровне, равномерно распределяя тем самым нагрузку от строения по всему периметру фундамента. Отсюда можно сделать вывод, что для организации столь прочной связи необходимо использовать исключительно качественный материал, который сможет выдержать высокую нагрузку.

Способы создания обвязки винтового фундамента

Соотношение ширины обвязки к диаметру сваи
Ширина обвязки

Технология выполнения верхней обвязки выбирается в зависимости от используемых материалов. Соединение опор может осуществляться с помощью резьбовых крепежей, хомутов или сварки. Для выполнения нижней обвязки используются металлические перемычки, поэтому ее монтаж осуществляется исключительно с помощью сварочных работ. Наиболее надежным считается резьбовое крепление. Связано это с тем, что приложенные усилия в случае винтового фундамента в большинстве своем бывают на сдвиг, что может привести к срезу болтов даже при не самых серьезных нагрузках.

Вне зависимости от используемого материала существует несколько правил, которых нужно придерживаться в ходе проведения работ:

  • Части верхней обвязки должны быть шире диаметра свай примерно в 1,5 раза.
  • Детали должны проходить через центры свай с уже установленными оголовками. Ни в коем случае нельзя допускать смещения элементов в любую из сторон от осевой линии опор.

1. Металлическая обвязка (уголок, швеллер, двутавр)

Недостатком винтового основания считается отсутствие изначально ровной поверхности, пригодной для монтажа материалов, используемых для возведения стен. Отсутствие ростверка не позволяет установить панели, а также провести блочную и кирпичную кладку. Однако такой недостаток можно считать условным.

Фундамент с обвязкой из швеллера, усиленный косыми перемычками
Фундамент с обвязкой из швеллера, усиленный косыми перемычками

Для создания верхней обвязки применяется швеллер, а нижние части опор соединены косыми или прямыми перемычками, выполненными из профильной трубы. Применение металла обосновано при возведении довольно массивных стен. Определить это можно на основании проведенных расчетов.

Обвязка швеллером винтовых свай, двутавром или стальным уголком проводится в следующих случаях:

  • Дом возводится на местности со сложным рельефом, имеющим большой уклон. В этом случае обойтись лишь одной верхней обвязкой не получится. Дополнительно фундамент нужно будет укрепить и нижней обвязкой.
  • Возведение многоэтажной постройки или дома из СИП-панелей.
  • Постройка стен будет осуществляться с использованием блоков или кирпича.
Дом из шлакоблоков на винтовых сваях
Дом из шлакоблоков на винтовых сваях

Металлический ростверк значительно повышает не только жесткость конструкции, но и ее срок эксплуатации. Выше уже упоминалось о том, что ростверк может быть изготовлен из уголка, двутавра или швеллера:

  • Уголок. Его монтаж осуществляется в 2 ряда: по внутреннему и внешнему периметру основания и под несущими стенами. Уголки укладываются таким образом, чтобы их полки были вверху, а расстояние между ними позволяло без проблем укладывать стеновой материал (блоки, бревно, кирпичи, брусья, панели) на создаваемую поверхность. Для ростверка подходит уголок размером 75х75 мм или 50х50 мм.
  • Двутавр. Это еще один вид стального проката, который может быть использован для создания ростверка. Обвязка, выполненная с использованием двутавровой балки, считается наиболее мощной и надежной. К недостаткам данного профиля является его большой вес, что серьезно утяжеляет конструкцию. Например, если для возведения стен используется брус сечением 150х150 мм, то для обвязки потребуется двутавр № 36 или 40, что в весовом эквиваленте составляет порядка 50 кг на погонный метр.
  • Швеллер. В этом случае необходимо правильно выбрать сечение металлопроката. Делается это на основании используемого для возведения стен материала и диаметра опорных столбов. Например, для стен из кирпича, выложенного в один ряд (25 см), или пеноблоков подойдет швеллер 24П30. С трубой сваи диаметром 108 мм отлично сочетается швеллер 14П. Его вполне достаточно при строительстве каркасных зданий небольшой массы.

Обвязка из швеллера монтируется одним из трех способов:

Угловое соединение швеллера
Угловое соединение швеллера
  1. Благодаря использованию сварки для соединения металлических деталей можно отказаться от установки на ввинченные столбы оголовков. Однако нужно учесть и тот факт, что готовый ростверк будет иметь значительный вес, поэтому для него необходимо подготовить более прочное основание. В случае отказа от оголовков в обязательном порядке пустоты в сваях заливаются бетоном для придания им большей устойчивости и массивности. Впрочем, заливка пустот бетоном может использоваться и при использовании других методик обвязки. Установка швеллеров выполняется стенками вверх. Соединение балок осуществляется в углах по срезам, сделанным под углом 450.
  2. Второй способ подразумевает все те же действия, но с предварительным навариванием оголовков на все опоры. Данные элементы увеличивают площадь опорной плоскости и воспринимают на себя часть нагрузки, оказываемой на стенки сваи.
  3. Ростверк выполняется с помощью сразу двух швеллеров. Они устанавливаются на свои ребра стенками друг к другу и свариваются между собой. Также данный способ соединения применяется и для фиксации элементов ростверка на оголовках. В результате конструкция становится похожей на двутавровую балку.

Для того чтобы конструкция получилась прочной необходимо правильно выбрать металлопрокат. При этом необходимо соблюдать ряд требований:

  • Все профили, используемые для создания ростверка должны соответствовать ГОСТам.
  • При возведении фундамента запрещается использовать бывший в употреблении металлопрокат ввиду того, что в нем уже присутствует внутренне напряжение прошлых конструкций. Из-за этого металл, приняв на себя новую нагрузку, может непредсказуемо деформировать конструкцию фундамента.
  • В случае возникновения необходимости наращивания металлопроката для обвязки из-за того, что периметр дома достаточно велик, сварные швы должны располагаться на оголовках. В случае использования перпендикулярного соединения один элемент должен быть врезан в другой углом. Этот стыковочный узел должен также находиться на оголовке.
  • При возвышении ростверка над землей на высоту свыше 80 см необходимо выполнить также и нижнюю обвязку. Она монтируется на высоте 30-50 см от поверхности участка. Для создания подобного укрепления используется профильная труба с толщиной стенок 3 мм и более. Она приваривается враспор между столбами или с внешней стороны конструкции.

2. Ж/б ростверк

Если проектом предусмотрено многоэтажное строительство, то при устройстве свайно-винтового фундамента предпочтение отдается ж/б ростверку.

Этот тип фундамента имеет более сложную конструкцию. Его создание требует от строителей больше временных затрат. Ширина и высота опалубки выбираются на основании проведенных проектных расчетов, в которых учитываются такие параметры, как масса кровельного покрытия и стропильной системы, а также высота, ширина и материал несущих стен.

Железобетонный подвесной ростверк
Железобетонный подвесной ростверк

Железобетонная обвязка выполняется в несколько этапов:

  1. Установка деревянной опалубки по периметру внешних стен внутренних несущих перегородок. Прочность ее дна должна быть такой, чтобы выдержать вес заливаемого бетона. В ходе монтажа опалубки верхние части опорных столбов пропускается внутрь ее короба. В этом случае короб не будет смонтирован на оголовках. Однако такой подход требуется создания временных опор, которые нужно будет демонтировать после застывания раствора. Для обустройства опалубки используется доска или фанера толщиной 15-20 мм.
  2. Застилка короба опалубки гидроизоляционным материалом. Для этих целей чаще всего используется недорогой рубероид или полиэтиленовая пленка. Гидроизоляция крепится к краю опалубки в нескольких местах. Делается для того, что в процессе заливки бетонного раствора пленка оставалась на месте, а не сползала под влиянием веса бетона на дно короба. Соседние гидроизоляционные полотна укладываются внахлест на величину 20-25 см. Также гидроизоляция опалубки способствует набору бетоном прочности и не позволяет ему терять воду.
  3. Армирование будущего ростверка. В первую очередь этот процесс проводится в отношении свай. Внутрь опор вставляются арматурные пруты. Предварительно их нужно увязать в каркасную конструкцию специальными перемычками. После установки армира полость опор заполняется бетоном.
  4. Армирование оставшейся конструкции ростверка. Делается это только после застывания бетона в сваях. К выглядывающим из опор частям прутьев крепится каркас ростверка.
Создание ж/б навесного ростверка для свайно-винтового фундамента
Создание ж/б навесного ростверка
  • Если глубина погружения свай в грунт превышает 2,5 м, то предварительно в них нужно засыпать песок и тщательно его утрамбовать. Чтобы основа для арматуры получилась жесткой, туда же засыпается щебень не сильно крупной фракции (не более 20 мм). Только после выполнения этих процедур внутрь опоры вставляется увязанная или сварная конструкция, состоящая из нескольких арматурных прутьев длиной 120-150 см. Необходимо, чтобы эти пруты выступали вверх на расстояние, позволяющее увязать их с верхним поясом армирующего каркаса ленты.
  • В определенных ситуациях допускается приваривание арматурных прутов к внешней поверхности сваи. Делается это в тех случаях, когда опоры возвышаются над землей на высоту до 35 см. Однако внутреннее армирование всегда является более качественным вариантом.
  • После окончания монтажа арматурной конструкции следует выполнить скрепление между собой противоположных стенок короба с помощью перемычек. Делается это для придания ему жесткости.
  • Для заполнения опалубки используется бетон не ниже марки 300. Для удаления воздушных полостей и получения максимальных показателей плотности раствора необходимо провести его вибрирование. После этого поверхность нужно выровнять по уровню.
  • Обязательное условие качественного ростверка – заполнение бетоном всех плоскостей должно выполняться в течение нескольких часов. В противном случае добиться требуемой монолитности конструкции не получится. Об этом следует подумать перед заказом уже готового бетона или в случае его самостоятельного приготовления.
  • После окончания заливки ростверк должен отстояться до набора бетоном прочности и полного его застывания. Проводить распалубку стоит спустя 10-14 дней. Приступать к последующим работам, связанным с изготовленным поясом, не рекомендуется ранее, чем через 30 дней. При низких температурах воздуха этот срок будет увеличен.
  • Готовый ж/б ростверк нежно покрыть изоляционным слоем и только после этого приступать к выполнению следующих процедур. Делается это посредством горячей или холодной укладки полос рубероида на горизонтальные плоскости ростверка.

После выполнения всех этих операций можно приступать к строительству стен.

Продух в ж/б ростверке на винтовых сваях
Продух в ж/б ростверке

Также следует упомянуть об еще одном очень важном нюансе. Особое внимание следует уделить вентиляции фундамента. Если бетонная обвязка находится на высоте 30-40 см от земли, то делать вентиляционные отверстия в ней необязательно. Воздух будет циркулировать благодаря продухам в забирке, представляющей собой конструкцию, формирующую цоколь здания. В случае установки ростверка вблизи грунта или на его поверхности следует заранее предусмотреть вышеупомянутые отверстия. Делается это еще на этапе монтажа опалубки. В предусмотренных проектом местах монтируются обрезанные куски пластиковых канализационных труб. Таким образом, при заливке раствора в ростверке появляются сквозные отверстия. Общая площадь сечений подобных продухов должна быть порядка 0,25% от площади цоколя.

 

3. Обвязка свайно-винтового фундамента брусом

Даже при наличии столь широкого разнообразия технологий и материалов, позволяющих обустраивать ростверки свайных фундаментов, дерево до сих пор не потеряло своей популярности. Обусловлено это простотой обработки, низкой ценой и относительно небольшим весом. Также к преимуществам древесины можно отнести возможность самостоятельной установки обвязки без привлечения к работе дополнительных сил.

Обвязка свайно-винтового фундамента брусом
Обвязка свайно-винтового фундамента брусом

Обвязка винтовых свай брусом выполняется с помощью хвойных пиломатериалов, например, ели, сосны или лиственницы.

Монтаж бруса осуществляется на оголовки. Наличие гидроизоляционной «осечки» дерева от металла является обязательным условием. Для этого на оголовки укладывается гидроизоляционный материал, например, рубероид.

Перед монтажом деревянной обвязки необходимо произвести обработку деревянных элементов антисептическим составом. При этом предпочтение стоит отдавать составу, обладающему максимальным сроком действия, так как фундамент эксплуатируется на протяжении нескольких десятков лет. Продолжать работу можно только после полного впитывания защитного антисептика и полного высыхания бруса.

Лучше всего использовать брус, прошедший процедуру атмосферной сушки до «столярной» влажности, которая равна 12%. Такой брус менее склонен к деформации при эксплуатации.

В любом случае допускается изменение размеров пиломатериалов. В связи с этим вне зависимости от способа соединения и типа материала не стоит сразу производить его разметку и распил. Опытные мастера советуют предварительно поместить материал на оголовки и в этом положении размечать и распиливать. Образовавшиеся после распила торцы брусьев перед их монтажом также необходимо обработать антисептиком.

Чаще всего для ростверка используется брус размером 200х150 мм. Если на фундаменте планируется возведение большого дома с двумя этажами, то лучше выбрать брус размером 200х200 мм.

Брус сечением 200х150 мм монтируется на оголовки стороной 150 мм. Таким образом, высота обвязочной балки будет равняться 200 мм.

Процесс выполнения обвязки свайного фундамента брусом

Предположим, что согласно проекту возводимый дом будет иметь большую площадь, а свайные опоры находятся выше уровня земли на 70-75 см. Следовательно, после ввинчивания свай потребуется нижняя обвязка. Для этого будут использованы профильные трубы. Для фиксации нижней обвязки используется сварочный метод.

Нижняя обвязка свайно-винтового фундамента
Нижняя обвязка свайно-винтового фундамента

Оголовки имеют форму квадрата ввиду ее удобства для установки «пакетов» досок или бруса. Верхняя пластина, выполняющая функции «подошвы» данного элемента, имеет размеры 250х250 мм или 200x200 мм.

Крепление бруса к оголовку

На «подошве» нужно просверлить несколько отверстий (3-4). Они нужны для крепления балок обвязки и оголовку. В качестве фиксирующего элемента обычно используется сантехнический саморез длиной 120 мм и диаметром 10 мм.

Следующий этап – укладка гидроизоляционного рулонного материала на оголовки. Для этого может использоваться рубероид или один из современных материалов, основу которого составляет битум.

Вырезанные куски гидроизоляции должны быть немного большие по размеру, чем площадка оголовка примерно на 20 мм в каждую сторону.

Наличие гидроизоляционных подкладок позволяет защитить древесину от проникновения в нее влаги. Основная проблема заключается в том, что теплопроводность и теплоемкость металла и дерева сильно отличаются своими величинами. В случае сильного перепада температур на металлической поверхности скапливается конденсат. Именно поэтому площадка становится влажной. А все знают, что древесина должна быть сухой на протяжении всего срока эксплуатации. Гидроизоляционный слой призван разделить эти материалы и не допустить проникновения сконденсированной влаги в древесину, предотвращая тем самым ее биологическое разложение и преждевременное «старение», что положительно сказывается на долговечности всего фундамента.

При размере оголовка 200х200 мм фрагмент гидроизоляции квадратной формы должен иметь размер 220х220 мм.

Для предотвращения сдвига гидроизоляции с оголовка на площадку предварительно наносится битумная мастика.

Итак, место для обвязки готово. Самое время приступить к установке бруса.

  • Как ранее было сказано, правильный монтаж подразумевает разложение бруса по периметру конструкции. После этого необходимо проверить перпендикулярность балок. Делается это методом измерения диагонали прямоугольных участков фундамента. Если они совпадают, то все сделано правильно.
  • Процесс установки необходимо начинать с узлов скрепления бруса в местах пересечения балок.
  • Соединение бруса осуществляется «в полдерева». Данный способ является наиболее простым и далеко не самым совершенным. Опытные мастера прибегают к более надежным соединительным узлам, одним из которых является «в лапу».
  • Торцы бруса после распила должны получиться ровными и аккуратными. В противном случае при их стыковке не получится добиться плотного прилегания.
  • Рекомендуется дополнительно смазать места стыковки столярным клеем.
  • Саморезы с шестигранной головкой, которые используются для фиксации бруса к оголовкам, вкручиваются снизу.
  • Для облегчения вкручивания саморезов в дерево необходимо предварительно наметить отверстия. Делается это методом создания отверстия меньшего диаметра. Делать это нужно уже после того, как брус будет уложен на оголовки. Для затяжки саморезов используется торцевой ключ.
  • Врезка находящегося внутри периметра фундамента бруса осуществляется «в полдерева». В местах соединения выполняются резы и удаляется лишняя древесина. Затем нужно удалить часть края бруса, который предполагается врезать в основную обвязку. Удаляемый фрагмент длиной 150 мм и толщиной в половины толщины балки.
а) Угловое соединение бруса; б) внутреннее соединение бруса
а) Угловое соединение; б) внутреннее соединение
  • В пазе врезаемая часть бруса должна сидеть плотно. При этом перемычка становится заподлицо с поверхностью основной внешней обвязки.
  • Для дополнительного скрепления соединительных узлов используются стальные скобы длиной 25 см, выполненные из прута диаметром 8 мм.
  • Эти элементы крепежа считаются дополнительными. В некоторых случаях длины сантехнических саморезов может не хватить для обеспечения надежной фиксации балок большой толщины между собой.
  • Скоба вбивается на узлах соединения балок сверху в брус. Ноги скоб вбиваются в целые части балки, а не те, которые были ослаблены вследствие выборки пазов «в полдерева».
  • Иногда вбить скобу на требуемую глубину (заподлицо с поверхностью балки) бывает крайне затруднительно ввиду ее большой толщины. В связи с этим данная операция проводится по следующему алгоритму:
  • Проложить скобу к месту ее установки и выполнить по ней разметку.
  • Выполнить пропил по нанесенной линии. Ширина пропила – 78 мм, глубина – 10 мм.
  • В местах вбивания ножек просверлить отверстия диаметром 56 мм. Это позволит избежать образования трещины.
  • Обработать просверленные отверстия и рези антисептическим составом.
  • Установить скобы на предназначенные для них места и вбить заподлицо с поверхностью бруса.
  • В соединениях на перекрестии двух балок стыковка выполняется «в полдерева». Саморезы прикручиваются снизу, а сверху вбиваются скобы, образовывающие квадрат.
  • В местах вбивания скоб поверхность бруса должна оставаться ровной. В противном случае торчащие части скоб могут значительно усложнить процесс возведения стен.
  • После окончания крепежа балок к оголовкам необходимо проверить полученную конструкцию на горизонтальность.
  • Для этого понадобится строительный или водяной уровень. Строительный уровень применяется тогда, когда стороны фундамента имеют не слишком большую длину.
  • Установка бруса может иметь перепад на линии от одного угла здания до другого в пределах 5 мм. Линейные параметры конструкции и ее горизонтальность должны соответствовать данным, представленным в проектной документации.
  • В случае наличия погрешностей их необходимо будет учитывать в дальнейших расчетах, проводимых для строительства стен.

Заключение

Благодаря техническим характеристикам некоторых материалов существует возможность самостоятельного монтажа обвязки без привлечения бригады профессионалов и использования сложного оборудования. Но при возведении массивного строения и отсутствия опыта у владельца участка рекомендуется все же обратиться за помощью к специалистам. При обустройстве фундамента нельзя допускать ошибок. Это не та работа, с помощью которой следует обучаться строительству.