Sloupový základ – výpočet a konstrukce.

Název „sloupový základ“ mluví sám za sebe. Jedná se o základ sestávající z několika pilířů zakopaných v zemi v určitém pořadí a spojených do jednoho rámu pomocí dřevěného (někdy kovového) rámu nebo železobetonového roštu.

Sloupové základy se používají hlavně pro stavbu dřevěných (dřevěných, srubových) nebo rámových domů (ne více než 2 podlaží), lázeňských domů, verand a dalších hospodářských budov, jakož i plotů a kamenných plotů. Méně často se na nich staví stěny jednopatrových domů z lehkých kamenných materiálů (lehčený beton apod.), jejichž měrná hmotnost nepřesahuje 1000 kg/m³. Na takových základech není vhodné stavět těžší domy z důvodu relativně nízké pevnosti pilířů a nedostatečně velké celkové plochy základny.

Nejdůležitější kontraindikací pro výběr sloupcového základu je vysoká hladina podzemní vody. Nemělo by být dovoleno přiblížit se ke dnu sloupů blíže než 50 cm. Kromě toho musí být pilíře položeny hlouběji než vrstva úrodné nestabilní organické půdy.

Výhodou sloupového základu je úspora peněz a mzdových nákladů díky snížení objemu výkopových a betonářských prací a také vysoká rychlost výstavby nulového cyklu. Hlavní nevýhodou je nepředvídatelné chování jednotlivých základových pilířů s lehkovážným přístupem developera ke studiu vlastností zeminy na místě. To platí zejména pro základy bez monolitického roštu.

Nejčastější chybou soukromých vývojářů při stavbě sloupového základu je nedostatek jakéhokoli, byť přibližného výpočtu. Počet sloupů, stejně jako plocha jejich základen, jsou převzaty „ze stropu“. Téměř všechna staveniště říkají totéž – umístěte pilíře do rohů a na křižovatky stěn, v případě potřeby přidejte další na dlouhé stěny tak, aby vzdálenost mezi nimi byla od 1,5 do 2,5 metru. Tohle je normální pomazánka! Navíc o ploše základny není skoro nikde ani slovo. Ale jsou to právě tyto ukazatele, které určují, zda váš dům zůstane stát, nebo se časem začne kroutit a sedat.

Výpočet základu sloupu

I) Nejprve je nutné prozkoumat místo pro budoucí výstavbu. To je podrobně popsáno v článku „Stanovení vlastností zemin na staveništi“. Kromě toho, co je tam uvedeno, je nutné poznamenat následující: po rozhodnutí vybudovat sloupový základ je nutné provést zkušební vrtání 0,5-0,6 metru pod předpokládanou hloubkou pilířů. Pokud pod nosnou půdou narazíte na vrstvu vodou nasycené měkké zeminy (rychlopísek), je lepší sloupový základ opustit, protože pilíře pod zatížením mohou jednoduše proříznout nosnou půdu a selhat.

II) Druhým krokem bude určení zatížení, které bude dům a jeho základ vyvíjet na nosnou půdu, jinými slovy výpočet hmotnosti domu. Přibližné hodnoty měrné hmotnosti pro jednotlivé konstrukční prvky jsou uvedeny v následující tabulce:

Poznámky:

1) Když je úhel sklonu sklonu střechy větší než 60º, předpokládá se, že zatížení sněhem je nulové.

2) Při výpočtu základu se k hmotnosti domu připočte přibližná hmotnost samotného základu. Jeho přibližný objem se vypočítá a vynásobí měrnou hmotností železobetonu rovnající se 2500 kg/m³.

III) Po určení hmotnosti domu vypočítáme minimální potřebnou celkovou plochu (S) patek všech základových pilířů:

S = 1,3×P/Ro,

kde 1,3 je bezpečnostní faktor;

P – celková hmotnost domu včetně základů, kg;

Ro je vypočtený odpor nosné zeminy, kg/cm².

Hodnotu Ro, také nazývanou únosnost půdy, lze získat přibližně z níže uvedené tabulky:

Poznámka:

Vypočtené hodnoty odporu jsou uvedeny pro půdy umístěné v hloubce asi 1,5 metru. Na povrchu je únosnost téměř jedenapůlkrát nižší.

Po výpočtu hodnoty celkové plochy základen všech pilířů nyní můžeme určit jejich požadovaný počet v závislosti na průměru nebo rozměrech průřezu. Pro větší názornost uveďme jednoduchý příklad.

Příklad zjednodušeného výpočtu sloupového základu

Vypočítejme sloupový základ (na kulatých pilířích) pro malý rámový panelový dům (viz obrázek vlevo) o rozměrech 5×6 metrů. Výška 1.NP je 2,7 m, výška štítu je 2,5 m. Střecha je břidlicová. Nosná půda je hlinitá (Ro = 3,5 kg/cm²). Hloubka mrazu je 1,3 metru.

Takže musíte vypočítat hmotnost domu.

1) Plocha všech stěn, včetně štítů, bude v našem případě rovna 72 m² a jejich hmotnost bude 72 × 50 = 3600 kg
2) Dům má suterén (patro 1.NP) a mezipodlažní (mezi 1. a podkrovím) stropy. Jejich celková plocha je 60 m² a jejich hmotnost je 60 × 100 = 6000 kg
3) Provozní zátěž je přítomna i v 1.NP a podkroví. Jeho hodnota bude rovna 60 × 210 = 12600 kg
4) Plocha střechy v našem příkladu je asi 46 m². Jeho hmotnost s břidlicovou střechou je 46 × 50 = 2300 kg
5) Zatížení sněhem bereme rovné nule, protože Úhel sklonu střechy je více než 60º.
6) Určíme předběžnou hmotnost základu. Chcete-li to provést, musíte podmíněně vybrat průměr budoucích pilířů a jejich počet. Řekněme, že máme vrták o průměru 400 mm, vezmeme to. Počet pilířů je předběžně brán na základě podmínky – jeden pilíř na 2 metry obvodu základu. Získáme 22/2 = 11 kusů.

Objem jednoho sloupu je 2 metry vysoký (pohřben 0,2 m pod hloubkou mrazu + 0,5 metru nad zemí): π × 0,2² × 2 = 0,24 m³ a jeho hmotnost je 0,24 × 2500 = 600 kg.

Hmotnost celého základu je 600 × 11 = 6600 kg.

7) Všechny získané hodnoty sečteme a určíme celkovou hmotnost domu: P = 31100 kg
8) Minimální požadovaná celková plocha základen všech pilířů se bude rovnat:

S = 1,3×31100/3,5 = 11550 cm²

9) Základní plocha jednoho sloupu o průměru 400 mm bude rovna 1250 cm². Náš základ tedy musí mít minimálně 11550/1250 = 10 pilířů.

S klesajícím průměrem pilířů se bude jejich počet zvyšovat a naopak. Pokud například vezmeme vrták 300 mm, budeme muset vyrobit alespoň 16 pilířů.

Po určení minimálního přípustného počtu základových pilířů jsou rozmístěny po obvodu. V první řadě se instalují na nejvíce zatěžovaná místa – to jsou rohy domu a napojení vnějších a vnitřních stěn. Zbývající pilíře jsou rovnoměrně rozmístěny po obvodu, v případě potřeby přidejte několik dalších kusů k výslednému minimálnímu počtu pro symetrii. Zde platí hlavní pravidlo, že více je možné, méně není možné.

Důležitá poznámka: má-li dům nějakou lehčí přístavbu, například verandu, je minimální přípustný počet sloupů pro ni uvažován odděleně od domu. Pochopitelně to bude méně.

Při stavbě těžších domů na půdách s nízkou únosností se často ukazuje, že počet pilířů je velmi velký, a aby se snížil, je nutné výrazně zvětšit průměr základny. Jednoduché zemní vrtáky se k tomu nehodí. Zde přichází na pomoc technologie TISE. Diskutuje se o tom v článku „TISE Foundation – Technologie, výhody a nevýhody“.

Podívejme se nyní na nejběžnější konstrukční návrhy sloupových základů

Znuděný základ

Pilíře vznikají zalitím betonem do předem vyvrtaných otvorů. Práce na stavbě vrtaného základu se provádějí v následujícím pořadí:

1) Na základě výpočtu je základ označen na místě.

2) Pomocí ruční (mechanizované) vrtačky nebo speciální vrtačky se provádějí studny 20-30 cm pod hloubkou mrazu.

Poznámka: v rámci tohoto článku neuvažujeme mělké sloupové základy, které se používají téměř výhradně pro malé dřevěné přístavky.

3) Válce se srolují z běžné střešní lepenky (podle průměru otvorů) a omotají páskou. Plní dvě role: za prvé je to trvalé bednění pro pilíře a za druhé je to jejich hydroizolace.

Pokud máte střešní krytinu s posypem, rolujte ji hladkou stranou ven. Čím hůře se zemina při promrzání drží na povrchu pilířů, tím méně na ně budou působit tečné síly mající tendenci pilíře v zimě vytahovat ze země.

4) Do jímek se vkládají válečky ze střešní plsti. Na obrázku výše vidíte, že střešní krytina nedosahuje až k samotnému základu, zbývá asi 20 cm To se nedělá jen tak. Přes odkrytou část hromady při nalévání betonu prosakuje výkvět do půdy a dále ji váže. Navíc v závislosti na typu půdy se nosnost pilíře může zvýšit až 2krát. Toto zvýšení není ve výpočtu zohledněno. Dále zvyšuje bezpečnostní rezervu nadace. Pilíře se navíc lépe kotví do země.

5) Do studny se nalije trochu betonu (20-30 cm) a po krátké pauze se vloží armovací klec, aby se vlastní vahou nepotopila až do kontaktu se zemí. Poté se celý sloupec nalije nahoru. Není vhodné, aby se výztuž dotýkala země, protože to vede k rychlejší korozi.

Obvykle je rám vyroben ze tří nebo čtyř prutů pracovní výztuže A-III ∅10-12 mm, svázaných pomocnou výztuží BP-I ∅4-5 mm. Je vhodné, aby výztuž nebyla blíže než 5 cm od vnějšího povrchu sloupu.

Pokud na ně bude po zalití pilířů postavena monolitická mříž, uvolní se pracovní výztuž z pilířů do výšky této mříže. Pokud jsou pilíře vyrobeny z dřevěných trámů, pak pro jejich upevnění při lití betonu je do horní části vložena závitová tyč (například M16).

Pokud je soukromý dům vyroben pomocí rámové technologie nebo z lehkých stavebních materiálů, pak nejoptimálnější základovou oporou pro něj jsou sloupy s železobetonovým pásem nebo ocelovým roštem. Taková základna vyvíjí minimální tlak na zem a je docela snadné ji samostatně realizovat. Správně vyrobit sloupový základ podle všech norem vlastními rukama není obtížné a taková struktura je poměrně levná.

Co je sloupcový základ?

Sloupové základy jsou prostě ideální pro lehké stavby (garáže, zahradní domky, kůlny, lázně). Se správnými výpočty však na ně lze instalovat rámové nebo pěnobetonové chaty. Ale pro cihlový dům s tlustými zdmi je lepší hledat jinou možnost.

Ale hodně v této věci závisí na celkové hmotnosti budovy. Břidlicové nebo keramické střešní tašky jsou totiž mnohem těžší než střešní lepenka nebo lehké kovové profily. Při návrhu sloupového základu a celého domu je nutné vzít v úvahu všechny materiály použité při stavbě – od podlahy a stěn až po střechu. A při přípravě výpočtů byste měli důvěřovat pouze kvalifikovanému specialistovi.

Konstrukčně je takovou základnou hromadové pole sloupků z různých materiálů a nahoře spojených mříží. Pokud je půda na místě nestabilní, není budování základů pro dům ve formě zakopaného železobetonového monolitu příliš racionální. Sloupové piloty zde mají velkou výhodu v nízké ceně práce. Při správném designu se nebojí vysoké podzemní vody a zvednutí půdy.

Odrůdy sloupovitého základu

Uvažované pilíře nadace využívající technologii ponoření do země mohou být zavěšené nebo zadržovací. V prvním případě jsou krátké podpěry drženy v zemi díky třecím silám a ve druhém jsou delší, takže základna spočívá na pevné vrstvě půdy. Vzhledem k potřebě provádět složité výpočty a nakládat velké množství pilot se možnost zavěšení prakticky nepoužívá v soukromé bytové výstavbě.

Podle konstrukčního umístění mřížky se dělí na:

• Nezakopaný – mřížová část visí na tyčích nad zemí ve výšce až půl metru;
• mělký – rošt je ponořen do půdy o 40–60 cm;
• Zapuštěné – s položením železobetonové pásky na podpěry pod hloubkou zamrznutí půdy na staveništi.

Schéma mělkého základu

Druhá možnost poskytuje malý přínos z hlediska úspory stavebních materiálů. Při stavbě venkovských domů se takový základ používá velmi zřídka. Nejčastěji si stavitelé pro chaty vybírají nezapuštěnou mříž, visící po celé délce na sloupových podpěrách. Tato technologie odstraňuje problémy s zvedáním a umožňuje vyrobit mřížovou konstrukci z ocelového kanálu, což značně zjednodušuje a urychluje proces výstavby základů.

Výhody a nevýhody pilířového základu

• Není potřeba speciální zvedací zařízení;
• Možnost výstavby pilotového pole na svazích;
• Vysoká rychlost výstavby;
• Není potřeba přípravné vyrovnání staveniště;
• Jednoduchost technologie, která vám umožní udělat to sami;
• Vynikající odolnost proti zvednutí tyče;
• Levná stavba.

Pokud je navrženo a provedeno správně ve fázi výstavby, bude tiše sloužit více než půl století. Sezónního zvednutí půdy se nebojí, pokud se vzedmutí země nedotkne grilování. A technologie práce je tak jednoduchá, že je docela možné dělat vše samostatně, bez zapojení vysoce profesionálních a drahých instalačních techniků třetích stran.

• Nízká stabilita podpěr vůči bočnímu zatížení;
• Omezení na půdách (neměli byste volit pro bažinaté oblasti).
• Omezení nosného zatížení (pro těžké betonové nebo cihlové domy není takový základ z definice vhodný);
• Nemožnost vybudování suterénu.

Hlavní nevýhodou tohoto typu pilotového zakládání je možná destrukce podpěr pod silnými bočními vlivy. Pokud má lokalita vysoce mobilní půdy v horizontální rovině, bude muset být průměr pilot výrazně zvýšen, což ovlivní náklady na výstavbu. Nebo budete obecně muset vybrat jiný typ základů pro budovaný dům.

Nevýhody – boční zatížení

Návod – jak si zařídit založení sami

Sloupové základy se staví pomocí technologie ve čtyřech fázích:

1. Výkopové práce zahrnují vyvrtání otvorů pro opěrné pilíře a umístění pískových polštářů na dno.
2. Montáž ztraceného bednění pro základové podpěry s následným zalitím betonem nebo položením z cihel nebo betonových bloků.
3. Zařízení pro tento typ pilotového roštu je horní roznášecí díl ze železobetonu, ocelového žlabu nebo dřeva.
4. Hydroizolace celé konstrukce a zakrytí podpěr po obvodu budovy obklady nebo vlnitými plechy.

Všechno je docela jednoduché, ale v tomto procesu existuje řada nuancí. Prvním z nich je, že bez ohledu na úroveň mříže by měly být záchytné piloty sloupové verze základů pro soukromou nízkopodlažní budovu ponořeny pod bod mrazu. Pro urychlení práce by v některých případech bylo nejlepší použít specializované zařízení s vrtačkou.

Samotné podpěry základny mohou být vyrobeny z:

• Železobeton nalitý do azbestocementové trubky;
• Cihlový;
• FBS (výrobní železobetonové bloky pro základy);
• Přírodní kámen.

Níže je podrobný fotografický návod pro sloupový základ na pěnových blocích:

Na plochu přeneseme základový plán – kolíčky vyznačíme budoucí hranice

Otvory vyplníme drtí, nasypeme písek a několikrát prosypeme a postup plnění pískem opakujeme.

První 4 bloky položíme na polštář do rohů a zarovnáme podle krajky a velikosti

Nahradíme druhý blok a vyrovnáme jej

Pomocí hydraulické nivelety změříme nulovou úroveň základu – jeho výšku

Nastavili jsme následující úrovně bloků našeho základu

Všechny ostatní pilíře vyrábíme podle úrovně

Na sloupky položíme střešní lepenku pro hydroizolaci

Je také možné použít ocelové šroubové piloty. Ale to už bude jedna z variant základu pilot-šroub. Dříve byly podpěry dokonce vyrobeny z modřínu odolného proti vlhkosti. Dnes však většina soukromých developerů upřednostňuje instalaci něčeho odolnějšího a konkrétnějšího pod svůj dům.

Podpěry jsou umístěny v rozestupech 1,5–2,5 metru tak, aby byly umístěny v rozích budovy, na křižovatce vnitřních stěn a nosných trámů a také pod kamny a krby. Toto jsou hlavní body zatížení. Mřížka je docela schopná distribuovat některé z nich po celé konstrukci. V ideálním případě by však hlavní váha měla dopadat přesně na nosné piloty, na kterých spočívá sloupový pásový základ.

Při výběru cihly byste měli okamžitě vyloučit silikátovou odrůdu. A keramiku je třeba brát s co nejvyšší mrazuvzdorností. Obecně platí, že pokud nechcete míchat a nalévat beton, pak je nejlepší zvolit FBS. Tyto bloky byly původně určeny pro stavbu základů pro různé stavby.

Podle návrhu je betonová mříž na vrcholu sloupů malým pásovým základem. Pro něj je sestaveno samostatné bednění s výztuží z ocelových tyčí 10–12 mm v něm uložených. Po jejich spojení bude hotový výztužný pás potřebovat pouze vyplnit betonovou maltou o kvalitě alespoň M-300. U dřevostaveb je přitom často mřížová část celá ze dřeva. V mnoha případech stačí přerozdělit zatížení.

K hydroizolaci prvků sloupovité základny můžete použít střešní lepenku nebo tekutý bitumenový tmel. I měkké tašky jsou vhodné, pokud zůstaly nevyužity při zakrytí střechy již postavené budovy.

Kde je lepší použít pilířový základ?

Není těžké postavit sloupový základ s mřížkou na horní části podpěr sami. Výše uvedené pokyny krok za krokem a výše popsané nuance takové podpory pomohou i začínajícímu staviteli zvládnout tento úkol. Vše je hotovo během několika dní. Pravda, na ztvrdnutí betonu v mřížce si budete muset počkat až měsíc, ale jinak to nejde.

Pokud plánujete postavit lehkou konstrukci, bude nejvýhodnější vytvořit pro ni podobný základ z hlediska nákladů a času práce. Projekt si dokonce můžete připravit sami. Ale je lepší objednat výpočty pro nadaci pod masivní chatou od profesionála.