Рассчитать несущую способность столбчатого фундамента - OknaForLife.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Рассчитать несущую способность столбчатого фундамента

Как рассчитать столбчатый фундамент?

Фундаментное основание столбчатого типа представляет собой бетонную или металлическую раму (ростверк), опирающуюся на вертикальные столбы, заглубленные в грунт на определенную глубину.

Материалом для устройства столбов может служить железобетон, полнотелый глиняный кирпич, блоки, металлические трубы или бутовый камень. В нижней части каждой опорной колонны может быть предусмотрена более широкая подошва для увеличения площади опоры. Поперечное сечение вертикальных опор может быть круглым или квадратным.

Варианты столбчатых оснований.

Надежность фундаментной конструкции в значительной мере зависит от расчета столбчатого фундамента и правильного расположения опорных столбов, которые должны быть установлены:

  • под всеми углами здания;
  • в местах примыкания и пересечения стен;
  • на прямых участках ростверка не далее двух метров друг от друга.

Конструкция рамы ростверка должна служить опорой для всех несущих стен и перегородок. При большой длине здания следует предусмотреть дополнительные поперечные перемычки для обеспечения более надежной связи между продольными балками.

Требования к применению столбчатых оснований

Низкая стоимость конструкции с опорой на вертикальные столбы делает ее весьма привлекательной для частных застройщиков. Однако этот тип фундаментов имеет ряд ограничений по применению.

К неблагоприятным условиям для применения столбчатых оснований относят:

  • вероятность горизонтальной подвижности грунтов и боковые внешние нагрузки;
  • склонную к просадке или пучинистости почву;
  • высокий уровень грунтовых вод, которые не должны подходить к подошве ближе 500 мм;
  • глубина промерзания грунта более 1,5 м;
  • перепады высот на участке застройки больше 2-х метров;

Уменьшенная несущая способность позволяет использовать его только для каркасных домов, строительства легких жилых зданий из щитовых и деревянных материалов, а так же небольших бань, веранд, пристроек, хозяйственных сооружений и под каркасный гараж.

Удельный вес стенового материала для одноэтажных зданий не должен превышать 1000 кг/м 3 , а толщина стен — менее 400 мм. Применение тяжелых железобетонных перекрытий, балок и перемычек не допускается.

Для таких помещений как веранды, пристройки и флигеля, рекомендуется делать собственный фундамент. Вес их конструкций намного меньше самого жилого дома. Поэтому можно использовать более простую и дешевую конструкцию. Кроме того, такое отделение может значительно уменьшить общую площадь дома и приведет к другим расчетным результатам.

Исходные данные для проведения расчета

Для того, чтобы правильно выполнить расчет количества опор столбчатого фундамента, необходимо обладать информацией. К таким исходным данным для расчета относится:

  • отчет об инженерно-геологических изысканиях, включающий структуру поперечных разрезов почвы и данные о залегании грунтовых вод;
  • несущая способность грунта;
  • глубина промерзания и величина снегового покрова в данной местности, взятые из СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»;
  • данные об удельном весе строительных конструкций, из которых будет построено здание, взятые из СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».

Если вы решили не привлекать специалистов для проведения изыскательских работ, а сведений о геологии участка у вас нет, то потребуется выполнить изучение грунтов самостоятельно.

Для этого на участке застройки необходимо выкопать 2-3 шурфа на глубину не менее чем 0,5 метра ниже опорной подушки фундамента. Если при этом будет обнаружен влагосодержащий слой, то использовать для постройки столбчатый фундамент нельзя. Придется выбрать более дорогое основание.

Оценка несущей способности грунта

Природный состав грунта определяет его несущую способность и поэтому, после изучения геологических данных, необходимо выбрать из табл. 1-5 на стр.6 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» данные о расчетном сопротивлении грунтов, соответствующих реальной ситуации. При этом следует учитывать, что приведенные числовые значения относятся к глубине заложения более 1,5 метра. Подъем на каждые 500 мм вверх увеличивает это значение в 1,4 раза.

Таблица сопротивлений грунта (R).

Определение весовых нагрузок на фундаментное основание

Вес строительных конструкций здания, снегового покрова в зимнее время, инженерного оборудования и бытового оснащения является важнейшим определяющим фактором для расчета фундамента. Можно попытаться выполнить расчет каждой отдельной конструкции по удельному весу составляющих ее элементов, но это очень большая и сложная задача. В справочной литературе уже приводятся средние обобщенные данные, которые можно взять за основу. Вот некоторые из них:

  • стена из бруса при толщине 150 мм – 120 кг/м 2 ;
  • бревенчатые стены 240 мм – 135 кг/м 2 ;
  • каркасные стены с утеплителем толщиной 150 мм – 50 кг/м 2 ;
  • пенобетонные блоки марки D600300 мм – 180 кг/м 2 ;
  • междуэтажное перекрытие по деревянным балкам с утеплителем – 100 кг/м 2 ;
  • такое же чердачное перекрытие с учетом утеплителя – 150 кг/м 2 ;
  • бетонные пустотные плиты – 350 кг/м 2 ;
  • эксплуатационная нагрузка перекрытий – 200 кг/м 2 ;
  • кровля с покрытием из металлочерепицы – 30 кг/м 2 ;
  • крыша с шифером – 50 кг/м 2 ;
  • кровля с керамической черепицей – 80 кг/м 2 ;
  • снеговая нагрузка для средней полосы России – 100 кг/м 2 ;
  • для южных регионов – кг/м 2 .

При проведении расчетов так же следует учесть массу самого фундамента. Для этого следует определить его объем и умножить на средний удельный вес железобетона – 2500 кг/м2. Угол скатной крыши может уменьшить или увеличить указанную здесь величину при его изменении.

Вес строительных конструкций.

Общий расчет столбчатого фундамента

Выполнение расчета фундаментной конструкции основано на определении суммарной площади сечения всех опорных столбов фундамента (S). Она определяется как отношение общей массы здания (Р) к расчетному сопротивлению грунта (Ro) по формуле:

S = 1.4 x P/Ro, где 1,4 — это коэффициент запаса прочности.

При составлении предварительной схемы расположения фундаментных столбов была определена их расстановка и минимально возможное количество. Поэтому, разделив общую площадь сечения на число опор, можно получить размеры сечения каждого отдельного столбчатого фундамента под колонну.

Если размер колонн получился менее 400 мм, то следует принять этот минимальный размер. При необходимом сечении столбов более 600 мм, требуется увеличить их количество на схеме, изменяя расстояния между опорами на прямых участках таким образом, чтобы весовая нагрузка распределялась более равномерно.

Минимальная площадь опорной подушки должна превышать сечение столба в полтора раза при толщине 400 мм.

Подошва столба изготавливается из железобетона в опалубке с обязательным двухрядным армированием и подстилающим слоем из щебня толщиной не менее 100 мм.

Опирающаяся плоскость нижней части опоры должна находиться на 30-40 см глубже уровня промерзания грунта.

Карта глубин промерзания грунта в России.

Пример расчета количества столбов

Задача – рассчитать фундамент для небольшого каркасного дома в средней климатической полосе России размером 5 х 6 метров при высоте этажа 3,0 метра и кровле из металлочерепицы. Пример расчета столбчатого фундамента включает несколько пунктов.

  • принимаем в качестве опоры фундамент на круглых железобетонных столбах;
  • основной грунт на участке застройки суглинок (Ro – 3,5 кг/см 2 );
  • глубина промерзания 1,1 метра;
  • при бурении контрольного шурфа грунтовые воды не обнаружены.

Определение весовой нагрузки:

  1. общая площадь наружных стен и перегородок составляет 76 м 2 и тогда их общий вес составит 76 х 50 = 3800 кг;
  2. масса цокольного перекрытия площадью 30 м 2 составляет 30 х 100 = 6000 кг., а вес чердачного перекрытия – 9000 кг;
  3. площадь крыши составляет 52 м 2 , а значит весит такая кровля 30 х 52 = 1560 кг;
  4. снеговая нагрузка составит 20% от нормативной при скате 46˚, что составит 100 х 52 х 0,2 = 1040 кг;
  5. эксплуатационная нагрузка на одном этаже составляет 30 х 210 = 6300 кг;
  6. для оценки массы фундамента возьмем количество столбов из предварительно составленной схемы и примем их диаметр равным 400 мм, тогда масса 10 столбов высотой 1,5 метра составит 540 кг;
  7. вес ростверка — это масса железобетонных балок сечением 400х400 м, которая будет равна 980 кг.

Условный вес деревянного и кирпичного дома.

Суммируя полученные данные, получаем общий вес дома равным 29110 кг. Для определения суммарной площади сечения столбов делим 29110/3,5 = 8317 см 2 .

Тогда площадь сечения каждого из 10-ти столбов будет равна 832 мм 2 , что соответствует диаметру 326 мм. Принимаем диаметр равным 400 мм и определяем, что для данного здания необходимо минимальное количество столбов составляет 9 штук.

Однако, учитывая необходимость прочностного запаса 40%, к установке должно быть принято 13 столбов диаметром 400 мм.

Расчет столбчатого фундамента

Состав бетона по массе
цемент : песок : щебень

Инструкция для калькулятора расчета габаритов и количества материалов столбчатого фундамента

Укажите необходимый масштаб чертежей.

Выберите один из предложенных 4 вариантов тип фундамента. Тип 1, 2 с круглым основанием рационально использовать при наличии бура. Тип 3-4, если ямы под основания будут выкапываться при помощи лопаты. Выбор сечения столба зависит от того какие материалы для опалубки планируется применить, если доска – прямоугольное, а если пластиковые трубы или свернутый в трубочку рубероид – круглое.

Впишите габариты столбов в миллиметрах:

A – Высота основания зависит от веса дома и характера почвы на стройплощадке. Значение параметра A принимается не менее 300 мм.

H – Высота столба – это расстояние от верхней плоскости основания до ростверка, зависит от глубины закладки фундамента и от уровня поднятия над почвой. Заглубленные свайные фундаменты применяют для пучинистых грунтов – глин, суглинков, столбы погружают ниже уровня промерзания почвы (600-1800 мм). Мелкозаглубленные используют для слабопучинистых грунтов – глубина закладки до 600 мм. Обратите внимание, ростверк следует приподнять от земли (для избежания деформации конструкции через сезонное движение грунта) минимум на 50 мм, если стройка ведется на песчаном грунте и не меньше 150 мм при подвижной, пучинистой почве.

Величины B и B1 это характеристики сечения столба. Для легких построек значения B принимают от 100 до 250 мм, а B1 250-400 мм, для домов большего веса (бревенчатых например). Значения сечения столба заметно влияют на расход бетона, поэтому целесообразно принимать наименьшие допустимые поперечные размеры столбов с учетом действующих нагрузок и особенностей грунта на Вашем участке.

Для круглого сечения столба (тип 1, 3) введите равные значения для B и B1 (часто принимаются в пределах 200-250 мм).

D – ширина основания выбирается в пределах 300-600 мм.

D1 – длина основания может быть от 100 до 600 мм.

Если Вы выбрали тип фундамента 1 или 2, т.е. сечение основы круглое, введите одинаковые значения D и D1 равные диаметру основы.

Прутьев арматуры в столбах ARM1 – это количество вертикальных армирующих прутьев, его принимают с учетом действующих нагрузок (от 1 до 10, оптимально 3-5) с учетом рекомендаций СП 63.13330.2012.

Читайте также:  Мелкозаглубленный ленточный фундамент на пучинистых грунтах

Впишите размеры фундамента в миллиметрах:

X – Фундамент в ширину.

Y – Фундамент в длину.

Значения X и Y выбираются в зависимости от назначения постройки и особенностей Вашего архитектурного проекта.

X1 – Укажите количество столбов приходящихся на ширину дома.

Y1 – Введите, сколько столбов планируется расположить по длине сооружения.

Следует подбирать такое количество столбов, чтобы расстояние между ними было не более 2000-2500 мм (оптимально 1500 мм).

S – отметьте «Располагать столбы под всем домом» для создания дополнительных опор (необходимо для обустройства большего количества несущих стен). Если не отмечать этот пункт, то столбы будут расположены только по периметру фундамента.

Для равномерного распределения нагрузок и связки опор столбчатого фундамента в единую конструкцию, между ними делают монолитный ростверк.

Впишите размеры ростверка в миллиметрах:

E – Ростверк в ширину.

F – Высота ростверка.

Согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85) ширина ростверка зависит от числа опор в поперечном сечении и от ширины несущей стены. Значение свеса ростверка от грани опорных столбов принимается с учетом допускаемых отклонений свай. Высоту ростверка определяют расчетом в соответствии со СП 63.13330. Размеры ширины ростверка принимаются кратными 300 мм, а по высоте — 150 мм.

Сколько рядов арматуры ARM2 – введите количество горизонтальных армирующих рядов, для ростверка. Рекомендуется принять во внимание СП 63.13330.2012. Возможности калькулятора позволяют рассчитать до 10 рядов арматуры (оптимально 3-5).

Вес 1 м.п. арматуры зависит от ее диаметра. Примерный вес одного метра популярных диаметров для укрепления столбов железной арматуры приведен в таблице.

Диаметр

арматуры, мм

Вес 1 погонного метра арматуры, кг
60,222
80,395
100,617
120,888
141,21
161,58
182
202,47

Параметры состава бетона:

Масса мешка, кг – здесь введите, сколько весит 1 мешок цемента в килограммах.

Состав бетона по массе. Ориентировочное соотношение компонентов для бетонной смеси – на 1 часть цемента берется 2-3 части песка, щебень – 4-5 частей, вода — 1/2 части (смесь должна быть пластичной и не слишком жидкой). Однако в зависимости от требуемой марки бетона, используемой марки цемента, характеристик песка, щебня, использование пластификаторов или добавок пропорции могут меняться. Типовые нормы расхода цемента для приготовления бетонов сборных и монолитных бетонных, железобетонных изделий и конструкций, в том числе фундамента, регламентированы СНиП 5.01.23-83. Для столбчатого фундамента следует приобрести цемент марки не ниже М-400.

Впишите цены на строительные материалы: цемент (за мешок), песок, щебень и арматуру (за 1 тонну).

Нажмите «Рассчитать».

Данный строительный онлайн калькулятор столбчатого фундамента поможет посчитать:

  • объем верхней части столба, основания и общий объем столба для столбчатого фундамента;
  • необходимое количество бетона для заливки опорных столбов и ростверка;
  • расстояние между столбами по горизонтали и вертикали, будет сделан расчет количества необходимых фундаментных столбов;
  • нужное количество бетона, мешков цемента, тонн песка и щебня для свайного фундамента и стоимость этих составляющих бетона для заливки;
  • программа также сделает расчет длины арматуры для армирования столбчатого фундамента, ростверка, сумму арматуры во всех столбах, общую длину и вес арматуры, что позволит приобрести необходимое количество армирующего проката и не переплачивать за излишки.

Итоговая сумма для приобретения расходных материалов для столбчатого фундамента даст представление об уровне материальных инвестиций в основу Вашего дома и позволит принять обдуманное решение о целесообразности именно такого типа фундамента. Также Вы можете просчитать другие варианты фундаментов, воспользовавшись нашими калькуляторами и выбрать оптимальное решение. Обратите внимание для сооружения качественного, долговечного столбчатого фундамента необходимо выяснить уровень грунтовых вод в Вашей местности, глубину промерзания, структуру грунта и учесть эти данные на этапе проектировки. Для этого рекомендуется обратиться к специалисту и произвести точный расчет столбчатого фундамента под колонну, что позволит сэкономить строительные материалы и финансовые средства.

Для чего необходим и как грамотно произвести расчет столбчатого фундамента?

Столбчатый фундамент является экономичным и надёжным основанием для построек.

Чтобы создать конструкцию, нужно провести ряд предварительных мероприятий, включающих выявление характеристик грунта и исходных данных.

Как правильно осуществить расчет столбчатого фундамента, какие программы могут в этом помочь, подскажет информация ниже.

Основные параметры

Расчет столбчатого фундамента заключается в определении нужного количества опор. В учёт берутся следующие параметры:

  • инженерно-геологический отчёт с данными о глубине залегания грунтовых вод и структуре почвы;
  • информация об удельном весе строительных материалов;
  • уровень промерзания грунта и толщина снегового покрова.

Работы по изучению структуры почвы проводятся специалистами, в противном случае владелец строительного объекта должен провести необходимые мероприятия самостоятельно.

Чтобы определить возможность выполнения столбчатого фундамента, на участке выкапывают 2-3 шурфа, их глубина должна быть 0.5 м или больше от опорной подушки фундамента.

Если грунтовые воды залегают в этом промежутке, столбчатую конструкцию применять нельзя. Ее следует заменить на более устойчивую, что обойдется дороже.

Указанные значения характерны для слоя заложения более 1,5 м. При повышении на 50 см следует умножить величину на 1.4.

При расчете конструкции, основными факторами являются:

  • вес снежного покрова;
  • вес постройки;
  • вес бытовых коммуникаций.

По желанию, можно рассчитать каждый параметр, исходя из удельного веса конструктивных блоков. Это трудоемкий процесс, поэтому можно воспользоваться уже имеющимися данными в справочнике. В источниках есть следующая информация.

Таблица нагрузки материалов на фундамент:

Материал стеныТолщина, ммНагрузка, кг/м2
Бревна240135
Брус150120
Каркас с утеплителем15050
ПенобетонD600300180
Перекрытие между этажами по балкам из дерева100
Чердачное перекрытие150
Нагрузка перекрытий при эксплуатации200
Плиты из бетона350
Кровельная металлочерепица30
Керамическая кровля80
Шифер50
Снежный покров100

При расчете нужно учитывать и вес столбчатого фундамента. При этом необходимо его объем умножить на усреднённое значение массы железобетона. Оно составляет 2500 кг/м2. Наклон крыши влияет на указанный параметр.

Как рассчитать?

Столбчатая конструкция определяется сложением площадей сечений всех колонн.

Выражение представляет собой зависимость веса постройки от установленного значения сопротивления почвы: S = 1.4 x P/Ro, где:

  • 1.4 — это коэффициент резерва устойчивости;
  • P — вес постройки;
  • Ro — сопротивление почвы.

Чтобы произвести расчет, следует спроектировать расположение основных колонн и определить минимально необходимое количество. В результате можно вычислить размер сечения каждого участка под столб, разделив общую площадь поверхности на количество колонн.

Если в итоге значение составило до 40 см, оно остаётся неизменным. В случае необходимости сечения колонн 60 см и более, их число увеличивают по схеме. При этом промежутки между столбами нужно рассчитать с учётом равномерного распределения нагрузки на фундамент.

Если толщина составляет 40 см, допустимая площадь опорной конструкции должна быть больше сечения колонны в 1.5 раза. Основание опоры выполняется из железобетона в опалубке.

При этом обязательно оснастить его арматурой в 2 ряда и обеспечить слой щебня толщиной 10 см и более. Основание опоры должно размещаться в плоскости ниже отметки промерзания почвы на 40 см.

Примеры

Рассчитаем основание для конкретных построек.

Для каркасного дома

Исходные данные:

  1. Столбчатый фундамент представлен опорами из бетонных блоков, в сечении которых квадрат.
  2. Почва на участке постройки — суглинок (плотность 3.5 кг/см2).
  3. Уровень промерзания грунта 1,2 м.

Определение отметки промерзания почвы необходимо, чтобы рассчитать на какой глубине должна находиться часть колонны под землёй.

В нормативных документах указано, что нижнюю часть столба нужно погружать в грунт не меньше 40 см ниже отметки промерзания. Поэтому, если уровень промерзания составляет 1,2 м, колонну нужно вкопать в почву на 1,6 м.

Площадь основания возьмём минимальную — 40*40 см=1600 см2. При плотности почвы 3.5 кг/см2 каждая колонна будет испытывать предельную нагрузку: 1600*3.5 = 5.6 т

Общая нагрузка определяется как сумма веса следующих элементов:

  • наружных и внутренних стен;
  • основания с ростверком;
  • стропильной структуры;
  • цокольной и чердачной основы;
  • кровли;
  • снегового покрова;
  • нагрузки при эксплуатации на этаже.

Каждая постройка имеет индивидуальные значения приведенных параметров, поэтому расписывать их нет смысла. К примеру, общий вес дома составляет 70 т. Количество столбов = вес дома(кг): предельную нагрузку от каждой колонны (кг) = 70000:5600 = 12.5.

Округлив результат, получим: 13 колонн необходимо для возведения столбчатого фундамента. Учитывая необходимость резерва устойчивости: 13*1.4=18 колонн.

Для бани

Для бани столбчатый фундамент из железобетона рассчитывается следующим образом. Баня будет иметь размеры 3*4 м. Нормативы требуют установки колонн не менее чем через 1,5 и не более чем через 3 м. Для примера возьмем среднее значение – через 2 м.

Для каждой стены нужно 3 опоры — по 2 в углах и 1 посередине. К примеру, размеры верхнего сечения — 40*40 см, нижнего — 80*80 см. Вес опорной конструкции 1035 кг, нагрузка 2977 кг.

Чтобы вычислить общую нагрузку на грунт, надо отнять вес опорной конструкции от нагрузки: 2977-1035 = 1942 кг. Нагрузка между колоннами: 1942*2 = 3884 кг, где 2 — расстояние между опорами.

К полученной величине следует прибавить массу одной колонны. Объем колонны составляет 0.25 м3, а плотность материала указана в источнике (2500). Тогда вес столба будет равен: 0.25*2500 = 625 кг. Он создаст нагрузку на грунт: 3884+625 = 4509 кг.

Опорное сечение каждой колонны составляет 80*80 = 6400 см2. Предельные нагрузки на грунт зависят от значения устойчивости, равного 1.5 кг/см2, тогда: 6400*1.5 = 9600 кг. Это значительно больше величины рассчитанной нагрузки.

Следовательно, столбчатая конструкция при таких условиях будет устойчива к нагрузкам, полученным от бани размером 3*4 м. Если владелец участка посчитает нужным, он может уменьшить размеры опор, с учётом того, что вычисленные нагрузки не превысят допустимых параметров.

Как рассчитать столбчатый фундамент под баню, подскажет видео:

Специальные программы и сервисы

Ускорить расчет столбчатого фундамента можно с помощью специальных программ. Сервисы имеют достаточно возможностей, чтобы определить правильную нагрузку с учётом типа основания и структуры почвы.

Для работы в программе нужно указать размеры фундамента постройки, характеристики почвы. Сервис рассчитает тип и величину ростверка, объемы армирования. В итоге пользователь получит нужные параметры основания и информацию, на основе которой производились вычисления с указанием нормативных источников.

  1. Civil Engineering. Для работы в программе нужны базовые значения. Расчет может быть проверочным или проектировочным. В результате пользователь быстро вычислит необходимое армирование, давление основания и величину осадок.
  2. Фундамент. Сервис позволяет получить достаточно точные результаты при использовании данных геологических исследований грунта. Можно проверить собственные вычисления или подобрать основание с использованием имеющихся данных. Интерфейс понятный для простого пользователя и имеет минимум настроек.
  3. Масса дома, нагрузка на фундамент. Это полностью русифицированный сервис, не требующий специальных навыков и знаний. Функции стандартные — проверка ручного расчета или получение результата на основе введенных данных.

Кроме программ, есть масса онлайн-калькуляторов для вычислений параметров столбчатого фундамента. Они не менее удобны, потребуется лишь ввести базовые значения для расчета.

Заключение

Расчет столбчатого фундамента — обязательная процедура. От этого будет зависеть срок эксплуатации постройки. Важно провести все необходимые процедуры перед расчетом, чтобы осуществить вычисления с максимальной точностью.

Особенности и правила расчета столбчатого фундамента

Столбчатый фундамент представляет собой систему столбов, расположенных по углам сооружения, в местах пересечения несущих стен и в других местах сосредоточения нагрузки. Промежуток между столбами в среднем равен двум метрам.

Чтобы столбчатый фундамент представлял собой цельную конструкцию, между его столбами обустраивают ростверк. Он служит для жесткой фиксации фундамента и для равномерного распределения нагрузки от всей конструкции сооружения по всем столбам фундамента, повышая его устойчивость и долговечность.

Такой фундамент по своей надежности не уступает ленточному или каменному, а по экономии средств и материалов, затраченных на его строительство, значительно превосходит их. Его отличают быстрота возведения и отсутствие необходимости проведения тепло- и гидроизоляционных мероприятий.

В зависимости от конструкции строящегося сооружения и материалов, используемых для возведения столбчатого фундамента, различают следующие его виды:

  • Трубчатый. Он монтируется с использованием металлических или асбестовых труб, заполняемых бетоном;
  • Бетонный и железобетонный. Для их изготовления используется тяжелый бетон марок В15 — В25. Железобетонный столбчатый фундамент считается наиболее долговечным — срок его эксплуатации около 150 лет;
  • Кирпичный. Материалом для его строительства служит обожженный красный кирпич;
  • Каменный. В качестве исходного материала используются плоские камни или бут среднего размера.

Фото столбчатых фундаментов

Условия применения столбчатого фундамента

Основными условиями, определяющими необходимость обустройства столбчатого фундамента, являются:

  • постройка сооружений без подвалов с использованием легких материалов (деревянных, каркасных или модульных);
  • в случаях, когда грунты при расчетной нагрузке обеспечивают меньшую усадку столбчатого фундамента, чем ленточного;
  • при глубине промерзания грунта больше 1 м, так как они меньше подвержены влиянию морозного пучения.

Условия, при которых применение столбчатых фундаментов не рекомендуется

Существуют факторы, при которых возведение таких фундаментов невозможно или нецелесообразно. К ним относятся:

  • слабые грунты, которые вызывают возможность опрокидывания столбов за счет недостаточной устойчивости грунтов в горизонтальной плоскости;
  • слабонесущие грунты: торф, водонасыщенные, глинистые и др.;
  • при возведении сооружений с большим весом: стены с использованием железобетонных панелей или кирпичные стены толщиной более полуметра;
  • если в проекте сооружения предусмотрено оборудование подвального помещения;
  • на участках местности, где перепад высот более 2,0 м.

Расчет столбчатого фундамента

Перед постройкой такого фундамента целесообразно произвести расчет основных параметров:

  • величины несущей способности столбов;
  • количества столбов;
  • глубины залегания.

Для расчета этих параметров необходимо знать:

  • вес конструкции сооружения вместе с фундаментом;
  • несущую способность грунта;
  • глубину грунтовых вод;
  • глубину промерзания грунта.

Вес конструкции сооружения зависит от используемых строительных материалов. При этом необходимо учитывать и вес отделочных материалов, а также снеговую нагрузку на сооружение. К весу конструкции здания добавляется вес ростверка, который высчитывается как произведение объема ростверка в м3 на объемный вес железобетона, равный 2400 кг/м3. К полученному весу добавляется вес столбов.

Несущая способность грунта зависит от его вида. Для этого на месте строительства фундамента выкапывается яма на 20 см ниже глубины промерзания грунта для данной местности. Со дна ямы отбираются пробы грунта, из которых скатывается шарик.

Если шарик не скатывается, то это указывает на песчаный грунт, расчетное сопротивление которого равно от 2 (мелкий песок) до 3 (средний песок) и 4,5 (крупный песок). Если скатанный шарик рассыпается, то грунт представляет собой супесь, для которой расчетная нагрузка равна 3. Если шарик при сдавливании не рассыпается, то внизу находится глина. Для нее расчетная нагрузка равна 3−6. Если шарик при сдавливании не рассыпается, но по краям образуются трещины, то грунт представляет собой суглинок. Расчетная нагрузка для такого грунта равна 2−4.

Глубина грунтовых вод определяется по данным для этой местности или при наблюдении за ямой, из которой брали пробы грунта. Если в ней через некоторое время появляется вода, тогда измеренное расстояние от поверхности земли до верхней части столба воды в яме и будет означать глубину грунтовых вод.

Глубина промерзания грунта для данной местности приводится в специальных таблицах. Например, для Подмосковья она равна 60−90 см.

Для определения несущей способности столба рассчитывается его площадь опоры. Для трубчатого столбового фундамента она равна ПR2, где П=3.14, R — радиус трубы. Для остальных видов столбчатого фундамента площадь основания зависит от сечения столба. Для каменного фундамента оно составляет 600 мм, а для остальных — 400 мм. Площадь основания столба для таких видов фундамента равна произведению его длины и ширины.

Несущая способность столба определяется в результате деления общего веса конструкции сооружения на общую площадь всех столбов. Если полученное значение несущей способности одного столба больше несущей способности грунта (кг/см 2 ), то приходится увеличивать количество столбов или увеличивать площадь основания столба. При проведении этих вычислений параллельно определяется и необходимое количество столбов с рассчитанной площадью основания.

Технология изготовления столбчатого фундамента

Технология изготовления такого фундамента довольно проста, поэтому часто его строят самостоятельно. Строительство начинается с проведения земляных работ, которые включают в себя:

  • выравнивание строительной площадки и разметку мест нахождения опор;
  • рытье ям для установки столбов, причем размеры ямы должны быть на 20 см больше размеров опор. Этот зазор необходим для установки опалубки;
  • обустройство подсыпки из песка или мелкого щебня;
  • укладку гидроизоляционного материала под основание и стены столбов (пленка, рубероид). Это необходимо, чтобы грунт не впитывал влагу из бетонного раствора, и в процессе эксплуатации бетон не набирал влагу из грунта.

При изготовлении бетонного или железобетонного фундамента сначала из досок или металлических труб соответствующего диаметра строится опалубка. Внутри опалубки с использованием арматуры диаметром 6−10 мм проводится армирование. Прутья арматуры забиваются в грунт на 30 см ниже основания столба, а вверху для обустройства ростверка они должны выступать на 50 см больше верхней точки столба. Прутья арматуры располагаются на расстоянии 6−8 см друг от друга. В поперечном разрезе при помощи сварки они скрепляются между собой в круглую или прямоугольную конструкцию.

Так как столбчатый фундамент рассчитан на небольшие нагрузки, то заливка опалубки производится бетоном марки не ниже М250. При заливке через каждые 30 см необходимо проводить утрамбовку бетона. Заливка производится без перерыва, чтобы не допустить образования шва между слоями бетона.

Технология изготовления кирпичных или каменных столбов аналогична технологии кирпичной или каменной кладки. Для увеличения прочности таких столбов с интервалом в 4 ряда может использоваться армирующая сетка.

После высыхания столба в обязательном порядке проводится его гидроизоляция.

Отзывы о столбчатых фундаментах

Экономически выгодный тип фундамента. Мне он обошелся в полтора раза дешевле ленточного. Подходит для строительства практически в любом месте средней полосы России. Надежный. Из минусов хочется отметить тяжесть земляных работ, особенно устройство расширения под основанием столба.

Построил такой фундамент давно, в 2008 году. Стоит крепко, не трещит и не садится, хотя в доме сделана стяжка, смонтированы водопровод и отопление, проведена отделка. Для строительства потребовалось в четыре раза меньше бетона, чем для ленточного.

Очень непросто бурить скважины под трубы. Неудобство доставлял промежуток под ростверком. Хотя, когда у нас случился паводок, то вода просто протекла под домом и через три дня сквозняком просушило всю почву. А у других хозяев паводок натворил дел.

Пример расчета столбчатого фундамента

Фундамент — одна из основных несущих конструкций дома. Качество выполнения работ влияет на срок службы здания и его нормальную эксплуатацию (отсутствие трещин, кренов). Чтобы обеспечить надежность и устойчивость, необходим не только тщательный контроль на стадии строительства, но и грамотный расчет столбчатого фундамента.

Принцип работы и требования

Столбчатый фундамент представляет собой несколько столбов, объединенных с помощью ростверка (горизонтальная обвязка). Ростверк необходим для совместной работы отдельно стоящих конструкций. Чтобы обеспечить устойчивость и предотвратить опрокидывание, столбы заглубляют в землю. Глубина заложения зависит от нагрузки от здания и характеристик грунта.

Несущая способность обеспечивается за счет опирания на грунт и поверхностного трения. В случае с фундаментом небольшой глубины трение возникает незначительное. Лучше всего данный тип конструкции подходит для возведения деревянного или каркасного дома с высотой два и более этажа. Возведение тяжелых каменных домов на таких фундаментах невозможно. Удельная масса стен здания не должна превышать 1000 кг на метр кубический.

Из-за небольшой несущей способности требуется, чтобы уровень грунтовых вод находился глубже подошвы фундамента минимум на 50 см. При наличии на участке слоя насыпных грунтов, их необходимо удалить и заменить песком средней крупности с послойным виброуплотнением (максимальный слой уплотнения 20 см).

Плюсы и минусы конструкции

К основным достоинствам можно отнести невысокую стоимость, которая обеспечивается за счет:

  • снижение объема земляных работ при возведении каркасного здания;
  • снижение количества необходимых материалов (по сравнению с ленточным фундаментом);
  • небольшое количество вынимаемого грунта не требует наличия крупной техники (самосвалы, экскаваторы).

К недостаткам можно отнести достаточно непредсказуемое поведение столбов при нарушении технологии возведения и ошибок на стадии проектирования. Еще одним минусом стала ограниченная область применения из-за невысокой несущей способности.

Подготовка к расчету
На стадии предварительной подготовки необходимо выяснить все исходные данные для расчета:

  • размеры здания в плане;
  • несущая способность основания (грунта);
  • нагрузка на фундамент от собственного веса и вышележащих конструкций.

Геологические изыскания

Многие при самостоятельном возведении каркасного дома пренебрегают изучением характеристик грунта. Важно изучить геологические условия площадки. При проектировании здания специалистами проводятся достаточно затратные геологические изыскания, которые включают в себя бурение и изучение полученного материала в лаборатории. Результатом проведения всех работ становятся точные значения всех характеристик, необходимых для расчета.

В условиях самостоятельного возведения каркасного здания можно выполнить визуальное исследование. Для этого проводят бурение или выкапывают яму на 50 см ниже предполагаемой подошвы фундамента дома. Важно определить тип грунта и убедится в отсутствии водонасыщенных слоев. Тип грунта понадобится при дальнейших расчетах.

Иногда необходимо выполнить проверку несколько раз в разных местах. Даже при условии хорошего качества основания в одной скважине, в почве может располагаться линза неустойчивого грунта. При небольшом ее размере можно попробовать ее обойти, но если она достаточно велика, придется остановиться на другом типе фундамента.

Сбор нагрузок

Нагрузки на здание могут быть временными и постоянными. Постоянные включают в себя вес всех элементов здания, а временные по СП «Нагрузки и воздействия» делятся на два вида: длительные и кратковременные. К длительным относится вес мебели и оборудования, а к кратковременным вес людей и осадки. При расчете в общем случае учитываются такие осадки как снег и ветер. Для фундаментов необходимо знать только вес снегового покрова.

Чтобы собрать постоянную нагрузку от всего здания требуется сосчитать:

  • вес стен;
  • вес перекрытий;
  • вес кровли;
  • собственный вес фундамента.

Массу конструкций можно свести в одну небольшую таблицу.

Тип конструкцииВес
Каркасные стены толщиной 150 мм с утеплителем30-50 кг/м 2
Перекрытие по деревянным балкам утепленное материалом плотностью до 200 кг/м 3100-150 кг/м 2
Собственный вес фундамента из железобетона2500 кг/м 3
Кровля с несущими конструкциями
Металлическая40-60 кг/м 2
Керамическая80-120 кг/м 2
Из гибкой черепицы50-70 кг/м 2

Важно! Необходимо не перепутать единицы измерения в таблице. Для всех конструкций, кроме фундаментов значения приведены для квадратного метра (толщина уже учтена).

Эти значения являются нормативными, для получения расчетных понадобится умножить их на специальный коэффициент надежности по нагрузке. Этот коэффициент приводится в СП «Нагрузки и воздействия». Для каркасного дома все значения представлены в таблице.

Тип конструкцииКоэффициент надежности по нагрузке
Деревянные1,1
Железобетонные плотностью более 1600 кг/м 31,3
Изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые в заводских условиях1,2
Изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые на строительной площадке1,3

По нормативным документам для жилых зданий нормативная полезная нагрузка (длительная временная) принимается равной 150 кг/м2. Для данного значения коэффициент надежности составляет 1,2. Отсюда получаем расчетное значение 180 кг/м2 площади пола.

Далее приступаем к нахождению нагрузки от снегового покрова. Для этого потребуется уже знакомый СП «Нагрузки и воздействия», в котором в таблице 10.1 указаны значения в зависимости от климатического района. Снеговой район определяется по картам, представленным в СП «Строительная климатология». Коэффициент надежности для снеговой нагрузки принимается 1,4.

Важно! При угле наклона кровли более 60 градусов снеговая нагрузка принимается равной нулю, поскольку при таком скате снег на крыше задерживаться не будет.

Порядок расчета

В первую очередь определяют минимальную площадь основания для всех столбов в сумме. Расчет проводят по формуле:

где Р — общий вес конструкций дома, найденный на этапе подготовки в килограммах;

Rо — расчетное сопротивление несущего слоя грунта (на который опирается фундамент) в килограммах на квадратный сантиметр.

Значение расчетного сопротивления можно свести в одну таблицу:

Тип грунта основанияRо на глубине 1,5 м и более, кг/см 2Rо у поверхности земли, кг/см 2
Галечный с глиной4,53
Гравийный с глиной4,02,7
Крупнозернистый песок6,04,0
Песок средней крупности5,03,33
Мелкозернистый песок4,02,7
Пылеватый песок2,01,33
Супесь или суглинок3,52,33
Глина6,04,0
Насыпной грунт с уплотнением или просадочный1,51,0
Насыпной грунт без уплотнения1,00,67

Важно! Строить на насыпном грунте крайне не рекомендуется. При нахождении его в геологии участка чаще всего выполняют полную замену на крупный или средний песок.

Вычислив значение суммарной площади столбов для каркасного дома, находят требуемые размеры подошвы для одного фундамента и их необходимое количество. В обязательном порядке опоры располагают по углам и примыканиям стен, по периметру распределяют равномерно.

Пример расчета

Для наглядного объяснения рассмотрен расчет столбчатого фундамента для двухэтажного каркасного дома размерами 6 на 6 метров.

Пример представлен на основе следующих исходных данных:

  • стены толщиной 150 мм, площадь — 100 м2;
  • кровля металлическая по деревянным стропилам с уклоном 25 градусов площадью 40 м2;
  • площадь перекрытий по деревянным балкам 72 м2;
  • снеговой район lV;
  • грунт основания — гравийный с глиной.

Рассчитываем нагрузки с учетом коэффициентов:

  • от стен = 100м 2*50 кг/м2*1,1 = 5500 кг;
  • от перекрытий = 72м2*150кг*1,1 = 11800 кг;
  • от кровли = 40м2*60кг/м2*1,1 = 2640 кг.

Чтобы рассчитать собственный вес фундаментов принимаем его ширину 400 мм. Предварительно принимается 1 столб на каждые 2 метра периметра здания. Для данного примера 24/2 = 12 шт. Глубина промерзания грунта для выбранного климатического района (по СП «строительная климатология») 1,8 м. Столб должен опираться на 0,2 м ниже глубины промерзания и выходить из земли на 0,5 м. Такое заглубление необходимо, чтобы предотвратить опрокидывание или выпирание при воздействии сил морозного пучения. Получаем значение 2,5 м.

  • масса всех столбов равна 1,3 *2,5м*0,4м*0,4м*12шт*2500кг/м3 = 15600 кг;
  • полезная долговременная нагрузка 150кг/м2*72м2*1,2 = 12960 кг;
  • снеговая нагрузка = 240кг/м2*1,4*40м2 = 13440 кг.

Сумма всех значений составляет 61940 кг.

S = 61940кг/4,0 кг/см2 = 15485см2 на все столбы.

Площадь одного столба = 40см*40см = 1600 см2.

Количество столбов в этом примере на весь фундамент = 15485/1600 = 9,67 шт. Принимаем 10 шт.

В данном случае 4 столба будут располагаться по углам, а остальные 6 необходимо расположить по периметру. Части здания, сильно различающиеся по весу необходимо рассчитывать отдельно и располагать на независимых друг от друга фундаментах (например, основная часть дома и летняя веранда).

Увидев пример, можно понять, что выполнить необходимые расчеты может даже не специалист. Это не займет большого количества времени, но позволит избежать большого количества проблем при эксплуатации. Важно учитывать климатический район строительства и массу основных конструкций. При недостаточной несущей способности фундаментов может происходить растрескивание стен или опрокидывание всего дома.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Калькулятор нагрузки на свайный или столбчатый фундамент

Свайный фундамент может выручить в тех обстоятельствах, когда никакой другой тип основы под строящееся здание невозможен или же становится чрезвычайно сложным и невыгодным. Сваи, заглублённые ниже уровня промерзания грунта и достигшие плотных его слоев, способны выдержать очень серьезную нагрузку. Безусловно, это требует правильных расчётов их несущей способности и, исходя из этого и общей нагрузки – количества и схемы расстановки.

Калькулятор расчета нагрузки на свайный или столбчатый фундамент

Это, кстати, касается и столбчатого фундамента – возможности опор не безграничны, и чрезвычайно важно правильно распределить нагрузку на них. Значит, необходимо каким-то образом оценить, какую же весовую и эксплуатационную нагрузку будет оказывать планируемое к постройке здание на подобное основание. Быстро и с достаточной степенью точности это поможет сделать калькулятор расчета нагрузки на свайный или столбчатый фундамент.

Ниже будут приведены необходимые пояснения по порядку проведения расчетов.

Калькулятор расчета нагрузки на свайный или столбчатый фундамент

Пояснения по проведению расчетов

Безусловно, предложенный алгоритм не претендует на профессиональную точность, но при планировании небольших домов и хозяйственных построек на загородном участке вполне может помочь оценить складывающуюся картину.

Нагрузка, выпадающая на свайный фундамент, в первую очередь включает массу самой постройки, планируемой к возведению.

В калькуляторе предусмотрено внесение площадей стен и указание материала их изготовления. При желании, чтобы получить более корректный результат, можно исключить из площади оконные и дверные проемы. Подсчет площадей стен необходимо провести отдельно, согласуюсь с имеющимся планом или хотя бы наметками на будущее строительство. Правильно рассчитать площадь поможет специальная публикация портала.

Расчет площадей – быстро и точно

Даже простейшие геометрические формулы иногда подзабываются, и это не говоря о более сложных случаях. Ничего страшного: откройте по ссылке статью, специально посвященную расчету площадей – там изложен порядок вычислений, размещены удобные калькуляторы.

Цены на винтовые сваи

Внешние стены и внутренние капитальные перегородки могут отличаться и толщиной, и материалом изготовления. Поэтому пользователю предоставляется возможность внесения двух вариантов стен. Если такой необходимости нет, то просто в поле ввода площади оставляется значение «0».

Далее, следуют поля ввода параметров перекрытий, где также предусмотрены два возможных варианта, например, для пола первого этажа и для чердачного перекрытия. В программу расчета уже внесены необходимые поправки на эксплуатационные нагрузки на перекрытия – вес мебели и других предметов обстановки, динамическое воздействие от находящихся в доме людей и т.п.

Следующий блок ввода данных – это параметры крыши. При выборе типа кровли сразу будет учтена и средняя масса стропильной системы. Кроме того, на кровлю зимой оказывается немалая нагрузка от выпавшего снега. Чтобы учесть этот фактор, необходимо указать зону своего региона по уровню снеговой нагрузки (по предложенной карте-схеме), и крутизну скатов кровли.

Карта-схема для определения своей зоны по среднестатистическому уровню снеговой нагрузки на кровлю

Сваи или столбы соединяются брусом обвязки либо ростверком. Если применяется деревянная обвязка, то не будет большой ошибкой просто включить ее в площадь стен. Но в том случае, когда устраивается ростверк из металла или даже железобетонной ленты – имеет смысл принять его во внимание дополнительно. При выборе этого пути расчета откроются дополнительные поля ввода данных – длины ростверка и материала его изготовления.

Итоговый результат будет выдан в килограммах и тоннах. Получив это значение и зная несущий потенциал опоры, несложно будет определиться и с количеством свай или столбов.

Как оценивается несущая способной винтовых свай?

Этот параметр зависит от особенностей грунта на предполагаемой глубине залегания винтовой части опоры и от размерных параметров самой сваи. Подсчитать несущую способность винтовой сваи поможет специальный калькулятор, к которому ведет указанная ссылка.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector