Во многих случаях для возведения строений используют столбчатые фундаменты. Особенно, если строительная площадка размещена на проблемных грунтах, а само здание имеет не очень большую нагрузку.
Основание такого типа обойдётся дешевле, чем закладка ленточного фундамента. А если к обустройству основания подойти со всей серьёзностью и правильно выполнить расчет столбчатого фундамента, то получим довольно-таки прочную конструкцию под дом. Именно об этом и пойдёт речь в данной статье. Попробуем разобраться, с чего начитать и какие величины необходимо рассчитывать.
Нюансы столбчатого основания
Столбы подойдут для легкой постройки Первоначально разберёмся, какие существуют отличия столбчатого основания от ленточного:
- чаще всего использовать для зданий, которые возводятся из облегчённого строительного материала и не имеют больших габаритов. Примером может служить дом из бруса без обустройства подвала;
- состоит из нескольких опор, размещённых в тех местах, в которых предполагается наибольшая нагрузка.
Устройство сборного основания Различают столбчатый фундамент двух видов:
- Монолит. Он обустраивается в виде столбов с обеспечением армирующих элементов залитых бетоном.
- Сборный. Закладывается из отдельных столбов, которые впоследствии соединяются ростверком. Материалом для его установки являются металлические элементы, которые скрепляются между собой посредством сварки. Такой фундамент имеет слабые места, особенно в точках соединения.
По уровню заглубления столбчатые основания можно подразделить на заглублённые и мелкозаглублённые. Заглублённый обустраивается ниже уровня промерзания грунта, а мелкозаглублённый на глубину не более 7 см.
Для каждого из видов необходимо производить свои расчёты, учитывая факторы различного направления.
Первоначальные данные
Перед началом расчётов необходимо подготовить некоторые данные, которые используются при выполнении процесса:
- уровень прохождения грунтовых вод. Необходимо обращать внимание на тот факт, как изменяется этот показатель от времени года;
- насколько грунт промерзает в зимнее время года;
- тип грунта;
- предполагаемая нагрузка от массы дома и всего, что будет наполнять его;
- непосредственно вес самого основания;
- сезонные нагрузки, ветровые и снежные.
Расчёт нагрузки
Немаловажным фактором для обеспечения прочности базиса является проведение правильного расчёта нагрузки на столбчатый фундамент. Начинать следует с определения типа материала для возведения будущего строения. Таким способом, можно определить вес конструкции.
Размеры ростверка определаются после расчета нагрузки После того, когда общая нагрузка определена, устанавливают размеры ростверка, функция которого состоит в равномерном распределении веса на все столбы.
Также он поможет распределить изменения в почве, которые возникают при замерзании грунта.
Объем обвязки и ее массу необходимо распределять при условии, что средний удельный вес железобетона равен 2400 кг/м 3 .
После того, как определена данная величина, остаётся разобраться с типом почвы и необходимым количеством столбов.
Тип почвы
Изучая почву, пробурите отверстие ниже глубины промерзания Столбчатый фундамент и его расчет определаются по геологическим условиям. При выполнении частных строительных работ определение типа грунта в лабораторных условиях не производятся. Чаще всего это определяется подручными средствами.
Для этого необходимо подготовить отверстие, которое будет обустроено на глубину ниже уровня промерзания грунта. Для каждого региона данные показатели отличаются. Это значение можно узнать из справочных материалов. К примеру, если уровень промерзания грунта около 1 м, то отверстие обустраивается глубиной 1,3 м. Затем отбираем образцы почвы и скатываем её в небольшой шарик.
Глинистые почвы легко формируются в комок и пачкают руку - Если шарик сформировать не получается, то на участке преобладает песчаный тип грунта. По фракции крупинок определяем сопротивление почвы: для мелкого – 2, для среднего – 3, для крупного – 4,5.
- Если шарик сформировался, а при малейшем надавливании рассыпается, то тип почвы – супесь. Его сопротивление равно 3.
- Если при надавливании шарик превращается в лепёшку, причём на краях не образуются трещины, то имеем глинистую почву. В этом случае степень сопротивления варьируется от 3 до 6.
- При раздавливании шарика в лепёшку на краях образуются трещинки, то тип почвы – суглинок. Показатели сопротивления 2 – 4.
Следует помнить, что значение сопротивления грунта зависит от её уровня влажности и пористости. Правильно определиться с данным значением помогут данные, представленные в таблице:
Обращаем внимание на то, что данные значения подходят только для .
Если же планируется обустройство мелкозаглублённого основания, то сопротивление следует рассчитывать по такой формуле: R=0,005хR0(100+h/3), где R 0 -табличная величина, h – планируемая глубина закладки опор в сантиметрах.
Рассчитываем число опор
Число опор напрямую зависит от того, какая будет площадь её основания. Приведём пример, как рассчитать количество столбов в случае обустройства бурозабивных свай с диаметральным сечением 300 мм, с последующим обустройством башмака габаритами в 50 см. Используем формулу вычисления площади круга S=3,14*r 2 . Подставив все значения, получим площадь равную 1960 см 2 . Подробнее о расчете столбов основания смотрите в этом видео:
Предполагаемую нагрузку берём равную 100 т (F), сопротивление почвы – 4 (R). Воспользовавшись формулой R=F/(S*n) и поставив все известные значения, получим уравнение, решив которое, получим значение n (количество свай). В данном примере, получаем 13 опор.
К нагрузке дома прибавляйте вес самой опоры Не забываем, что сами опоры также имеют определённый вес, поэтому их также учитываем в общей нагрузке. Для этого производим дополнительные вычисления. Например, если длина столба равна 2 м, то объём опоры вычисляем умножением площади основания на длину столба. В итоге получаем значение – 0,14 м 3 . Умножаем данное число на объёмный вес железобетона 2400 кг/м 3 и определяем вес одной опоры, приблизительно 340 кг. А вес 13 таких опор бет равным около 4,5 т.
Прибавив вес опор в общую нагрузку и произведя повторные, более точные вычисления, получаем, что необходимо закладывать 14 опор.
В принципе, представленные вычисления не так уж и сложны, и выполнить их самостоятельно вполне реально. Для облегчения выполнения расчета свайного фундамента можно воспользоваться онлайн калькулятором. В данном случае просто вводятся исходные данные, а затем используем полученные результаты.
Онлайн-калькулятор для расчета монолитного буронабивного ростверкового фундамента поможет рассчитать размеры фундамента, опалубки, диаметр и общую длину арматуры и объём расходуемого бетона. Перед началом проектирования здания с таким фундаментом обязательно проконсультируйтесь у специалистов, насколько оправдан такой выбор.
Расчеты данного калькулятора основываются на нормативах, приведенных в ГОСТ Р 52086-2003, СНиП 3.03.01-87 и СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».
Столбчатый и свайный фундамент – разновидности фундаментов, в которых используются столбы или сваи в качестве опор. Они погружаются в грунт на необходимую глубину, а их верхние части соединяются цельной железобетонной конструкцией (ростверком), которая не соприкасается с землёй. При столбчатом и свайном варианте ростверкового фундамента отличается глубина установки опор.
Ростверковая конструкция имеет смысл там, где грунт не пригоден для обычного размещения фундамента (слабый грунт, пучинистый, либо промерзающий на значительную глубину). Поскольку сваи забиваются при любых климатических условиях, ростверковый фундамент особенно актуален для регионов с низкими температурами и суровым климатом. Другие преимущества ростверковой технологии – высокая скорость возведения и низкая потребность в земляных работах. Достаточно пробурить отверстия и выполнить установку уже готовых свай.
Многие параметры ростверкового фундамента могут варьироваться. Это форма и материалы свай, способы действия на грунт, способы установки, форма ростверка. Каждый случай ростверкового фундамента должен учитывать расчётные нагрузки, климатические условия, специфику грунта и другие особенности местности и будущего сооружения. Чтобы уточнить все эти моменты, нужно провести необходимые замеры и расчёты, при необходимости – пригласить специалистов. Экономия на первоначальных расчётах может обернуться серьезными последствиями в будущем. Чтобы этого избежать, в первую очередь рекомендуем внимательно изучить данный калькулятор. В нем вы сможете определить будущие расходы и на примере стандартной конструкции определиться с составляющими планируемого фундамента.
Заполняя поля калькулятора, сверьтесь с дополнительной информацией, отображающейся при наведении на иконку вопроса.
Внизу страницы вы можете оставить отзыв, задать вопрос разработчикам или предложить идею по улучшению этого калькулятора.
Разъяснение результатов расчетов
Общая длина ростверка
Суммарный периметр фундамента, включая внутренние перегородки.
Площадь подошвы ростверка
Площадь нижней части ростверка, которая нуждается в гидроизоляции.
Площадь внешней боковой поверхности ростверка
Площадь боковых поверхностей наружной стороны фундамента, нуждающаяся в утеплении.
Объем бетона для ростверка и столбов
Общее количество бетона, которое понадобится для заливки фундамента заданных параметров. Фактическая потребность может оказаться выше из-за уплотнений при заливке, а объём фактически доставленного бетона может оказаться меньше заказанного. Поэтому рекомендуем заказывать бетон с 10-процентным запасом.
Вес бетона
Приблизительный вес бетона при средней плотности.
Нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов
При расчете берется во внимание полный вес конструкции.
Минимальный диаметр продольных стержней арматуры
Рассчитывается по нормативам СНиП. Учитывается относительное содержание продольной арматуры в сечении ленты ростверка.
Минимальное количество рядов арматуры ростверка
Для противодействия естественной деформации ленты ростверка под действием сил сжатия и растяжения, необходимо использовать продольные стержни в разных поясах ростверка (вверху и внизу ленты).
Общий вес арматуры
Вес стержней арматуры, вместе взятых.
Величина нахлеста арматуры
Для крепления стержней арматуры внахлёст, используйте данное значение.
Длина продольной арматуры
Общая длина арматуры включая нахлест.
Минимальное количество продольных стержней арматуры для столбов и свай
Необходимое количество продольных стержней арматуры для каждого столба или сваи.
Минимальный диаметр арматуры для столбов и свай
Минимально допустимый диаметр продольных стержней арматуры, обеспечивающих прочность столбов или свай.
Минимальный диаметр поперечной арматуры (хомутов)
Определяется, основываясь на нормативах СНиП.
Максимальный шаг поперечной арматуры (хомутов)
Рассчитывается таким образом, чтобы при заливке бетона арматурный каркас не был смещён или деформирован.
Общий вес хомутов
Суммарный вес хомутов, которые потребуются при строительстве всего фундамента.
Минимальная толщина доски при опорах через каждый метр
Необходимая толщина досок опалубки при заданных параметрах фундамента и заданном шаге опор. Рассчитывается исходя из ГОСТ Р 52086-2003.
Количество досок для опалубки
Число досок стандартной длиной 6 метров, которые потребуются для возведения всей опалубки.
Периметр опалубки
Общая протяженность опалубки с учетом внутренних перегородок.
Объем и примерный вес досок для опалубки
Такой объем досок потребуется для возведения опалубки. Вес досок рассчитывается из среднего значения плотности и влажности хвойных пород дерева.
Представленная программа помогает выполнить пример расчета стоимости свайного или столбчатого фундамента с усилительным ростверком. Выходящие данные будут включать нужное количество и цену следующих строительных материалов:
- Щебень;
- Арматура;
- Песок;
- Цемент.
В соответствии с Вашими введенными данными, калькулятор в режиме онлайн будет формировать чертеж будущего проекта.
Выбираем тип столба
При вводе параметров калькулятора, предоставляется возможность выбрать столбы и их основания двух основных форм: круглой или прямоугольной.
Все размеры необходимо указать в мм
H — Высота основной секции столба.
B — Указываем диаметр или ширину.
A — Высота основания сваи. Если Вы используете столбцы без основы, то не нужно указывать этот размер.
D — Диаметр или ширину основания фундаментной сваи.
D 1 — Длина основания прямоугольной формы.
B 1 — Ширина сваи прямоугольной формы.
Если фундаментный столб имеет круглое сечение, то эти размеры не используем в расчете.
Размеры фундамента
Y — Длина.
X — Ширина.
Y 1 — Общее количество столбов по всей длине монолита, включая столбы в углах.
X 1 — Общее количество свай по ширине монолита, включая столбы в углах.
S — Если этот параметр отмечен, то будет выполняться расчет столбов, которые располагаются под всей постройкой равномерно. В том случае, если не отмечен, то только сваи, которые будут располагаться по периметру всего фундамента.
Размеры ростверка
F — Высота.
E — Ширина.
В том случае, когда не требуется расчет ростверков монолитного типа, то не нужно указывать эти параметры.
Арматура
ARM 1 — Общее число прутков арматуры для одного столбца.
ARM 2 — Общее число рядов арматуры в ленте ростверка.
ARMD — Диаметр арматуры. Эти значения необходимо указывать в миллиметрах.
В том случае, если для Вашего проекта армирование не требуется, то это значение устанавливается в 0.
Указываем количество цемента, которое необходимо для изготовления 1 м³ бетона. Все данные указываем в килограммах.
Указываем пропорцию по массе для приготовления бетонного раствора. Значение параметров в каждом отдельном случае будут различны.
В первую очередь вышеуказанные параметры будут зависеть от технологии строительства, диаметра фракции щебня и марки цемента. Эти данные Вы можете уточнить у поставщиков и продавцов строительных материалов.
Укажите цены на строительные материалы, что позволит выполнить ориентировочный расчет общей стоимости проекта.
По введенным результатам программа выполнит вычисления:
- Объема бетонного раствора для одного столба, раздельно для нижней и верхней части.
- Расстояние между сваями, и их количество.
- Общая масса и длина требуемого количества арматуры.
- Объем раствора для ростверка.
- Готовые чертежи с общим планом, по которым Вы сможете правильно спроектировать свайный фундамент.
- Итоговую стоимость всех основных материалов для монтажа свайного с ростверком или столбчатого монолита.
Сфера применения
Сегодня используют столбчатый фундамент в том случае, когда монтаж конструкции ленточного типа не целесообразно, к примеру, для построек с легкими стенами, без подвалов, для бань или гаражей. Благодаря нашей программе, расчет не только не отнимет у Вас много времени, но, и поможет избавиться от трудоемкого процесса расчета. Вам необходимо будет только правильно заполнить все поля согласно подробной инструкции, и Вы сразу сможете получить все необходимые и достаточные сведения для постройки столбчатого монолита, узнаете объемы строительных материалов, а также общую стоимость проекта.
Общие данные
Столбчатый фундамент, как правило, состоит из железобетонных столбов, каждый из которых имеет расширение в нижней части, и объединен между собой ростверком. Такое сооружение опоры помогает ей препятствовать пучению почвы и выдерживать большие нагрузки. Столбцы должны располагаться в местах пересечения, в углах будущего здания, под тяжелыми стенами, несущими, балками или ответственными конструкциями. Сваи должны быть во всех местах с высокой нагрузкой. Ростверк используется для того, чтобы усилить конструкцию, выполненный между столбцами в форме армированной перемычки.
Где не стоит использовать столбчатый фундамент
Где применяют
Фундамент на бетонных сваях станет идеальным решением для постройки дома, гаража, бани или дачи без существенных затрат.
Материалы
В первую очередь необходимо определить количество этажей будущей постройки и ее массу. Далее выполняется выбор материалов и расчет проекта, где можно использовать кирпич, бетон, железобетон, а также камень. Согласно типу выбранного материала выбирается размер сечения столбцов. Для бетонных свай размер сечения не менее 400 мм, для камня не менее 600 мм, для кирпича 380 мм, в том случае если кладка выше уровня грунта и не менее 250 мм в случае использования перевязочной технологии с забиркой.
Достоинства
Благодаря своей конструкции столбчатые конструкции отличаются рядом преимуществ, которые делают их идеальным решением для постройки жилых и нежилых объектов. Такой тип конструкции значительно дешевле, чем ленточные или блочные монолиты, расходует меньше строительных материалов и для их возведения уходит значительно меньше времени и затрат. Такой проект позволяет уменьшить площадь постройки и дает незначительную усадку. Такой тип основы для дома отлично противостоит пучениям морозных грунтов и разрушительному влиянию грунтовых вод.
Поэтапное строительство
Перед тем, как начать строительные работы, нужно определить глубину максимальную промерзания грунта и вид почвы. Все это нужно для того, чтобы при надобности можно было замерять уровень, на который могут подниматься грунтовые воды, после чего правильно выполнить гидроизоляцию. Монтаж столбчатого фундамента выполняется в следующей последовательности.
- Очищаем площадку, подготовительные работы.
- Согласно проекту выполняется разметка участка под конструкцию.
- Подготовка ям для столбцов.
- Выполняется монтаж опалубки для будущих опор.
- Монтаж арматуры.
- Выполняется заливка бетонных свай.
- Изготавливаем ростверка.
- Строительство стенок между столбцами или забирки.
- Выполняем гидроизоляцию по периметру всего фундамента.
Период и время заливки
Заливка бетона является заключительным этапом и должна выполнять слоями по 25-40 миллиметров. Каждый слой необходимо разработать вибратором, что позволит исключить образование воздушных прослоек, существенно ослабляющих монолит. Всю заливку правильней всего выполнить за один этап, залив бетонный слой, разбив вибратором и такими темпами до конца опоры.
В том случае, когда планируется возвести дом на пучинистом грунте, то не рекомендуется откладывать строительство, которое уже начали. В том случае, если каркас начатый будет оставлен на зиму, то он деформируется.
Залитые бетонные опоры, должны выстоять в течение не менее 30 дней. За данный период не рекомендуется эти опоры подвергать нагрузке.
Лучше всего для изготовления бетонного раствора использовать цемент серии М400, крупнозернистый песок или мелкий гравий лучшего всего подойдут в качестве наполнителя.
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
Разные виды 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 .
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 .
Комментариев:
Расчет столбчатого фундамента необходим для того, чтобы основание прослужило долгое время. Если такое основание делается своими руками, то, прежде всего, необходимо провести все замеры.
Для качественного и надежного возведения столбчатого фундамента, на начальном этапе необходимо провести все необходимые расчеты.
От правильности изготовления основания зависит надежность и срок службы всей конструкции. На выбор его параметров влияют различные факторы, которые обеспечивают суммарную нагрузку. Расчет столбчатого фундамента должен учесть все возможные воздействующие усилия и обеспечить необходимый запас прочности.
Особенности столбчатого фундамента
Столбчатый фундамент — это основание для сооружения, включающее систему столбчатых элементов, размещенных по углам и на участках стыка стен, а также под наиболее тяжелыми и несущими промежуточными стенами, балками и конструкциями, где сосредоточены значительные нагрузки.
С целью обеспечения совместной работы столбов (как единой системы), повышения надежности фундамента, исключения смещения элементов в горизонтальной плоскости и опрокидывания их, а также для формирования поверхности опоры цокольного участка сооружения, изготавливается верхняя монолитная обвязка столбов (ростверк).
Чаще всего столбчатые фундаменты изготавливаются из монолитных железобетонных элементов в виде столба (колонны). Ростверк выполняется в форме армированного бетонного пояса.
Вернуться к оглавлению
Особенности расчета
Расчет столбчатого фундамента предназначен для определения размера и количества столбов. При его проведении должна быть учтена вся нагрузка, которая приходится на эти элементы. Общее усилие слагается из веса всего сооружения (включая вес самого фундамента), веса внутренней полезной нагрузки (мебель, элементы интерьера, жильцы и т.д.) и сезонных природных нагрузок (снег, дождь и т.д.). Ростверк равномерно перераспределяет эти вертикальные нагрузки на все элементы.
Помимо прочности столбчатых элементов, важно знать, как поведет себя грунт под сваями. Характер грунта оценивается по его сопротивлению, которое зависит от влажности, пористости и глубины шурфа. Последняя характеристика зависит от глубины промерзания грунта и обычно выбирается 1,5-2 м.
Вернуться к оглавлению
Оценка существующего грунта
Сопротивление грунта R для почв разного типа рассчитано при стандартной глубине шурфа и является справочной величиной. Ниже приведено R для характерных грунтов.
Из других грунтов можно отметить следующие: гравий — 4-5 кг/см²; щебень — 4,5-6 кг/см²; песок крупной фракции — 3,5-4 кг/см²; песок мелкий — 2-3 кг/см². Если глубина грунта меньше стандартной, то R=0,005Ro(100+h/3), где Ro — табличное значение сопротивления, h — глубина шурфа сваи.
Для того, чтобы определить вид грунта, необходимо скатать шарик и посмотреть как он формируется.
Оценить, к какой категории относится грунт, можно по простой методике. Надо сделать небольшой земляной шарик путем его скатывания по поверхности. Если шарик не формируется, то грунт следует отнести к песчаному типу, а в зависимости от зернистости расчетное сопротивление грунта имеет значение от 2 (для очень мелкого, пылеватого) до 4,5 (для крупной фракции). В случае когда шарик разваливается при надавливании, скорее всего, грунт — супесь (R=3); а если шарик при давлении на него не разваливается и не трескается, то это — глинистый грунт. Наконец, когда земляной шарик не разваливается, но по краям появляются трещины, почва — суглинок.
Вернуться к оглавлению
Расчет оказываемой нагрузки
Общая нагрузка F = F1 + F2 + F3 + F4, где F1 — вес наземной части сооружения; F2 — вес внутренней части; F3 — сезонная нагрузка; F4 — вес фундамента. Вес дома складывается из веса всех стен и перегородок, перекрытий, цоколя и крыши. Вес стен можно определить как произведение объема стены и удельного веса материала стены, т.е. F1 = LxBxH, где L — длина, В — ширина; Н — толщина стены. Аналогично рассчитывается вес цокольного и потолочного перекрытия, стропильной системы и крыши. В итоге определяется общая нагрузка наземной части дома.
Сезонная удельная нагрузка установлена на основе многолетних наблюдений и нормируется в следующем виде: северные районы — 200 кг/м²; средняя полоса России — 100 кг/м²; южные районы — 50 кг/м².
Соответственно, сезонная нагрузка составит F3 = FoxS, где Fo- удельная нагрузка; S — площадь опоры дома (произведение длины и ширины дома).
Расчет опор под фундамент
Свайный фундамент рассчитывается на основе формулы для расчета сопротивления грунта R=F/(SixN), где Si — площадь поперечного сечения одной сваи; N — количество свай.
Размер и форма сваи выбирается из практических соображений (обычно используется бетон). Следовательно, главное, определить, сколько столбов должен иметь свайный фундамент.
Вернуться к оглавлению
Пример возможного расчета
Расчет столбчатого фундамента можно проиллюстрировать примером. Допустим, надо рассчитать свайный фундамент для дома из деревянного сруба, имеющего стяжку бетоном, перекрытие из плит, шиферную крышу. Дом в основании имеет размеры 10х8 м, а высоту — 3 м.
Вначале проводится расчет веса дома. За основу принимаем следующие справочные данные: удельный вес древесины — 200 кг/м³; железобетона — 2400 кг/м³; удельная нагрузка шиферной крыши — 50 кг/м². Расчетная масса получена округленно 42000 кг.
Сезонная нагрузка выбирается для средней полосы. Расчетное значение для дома — 100х10х8 = 8000 кг. Общую массу внутреннего имущества оцениваем как 5000 кг. Таким образом, общее наземное усилие составляет 42000+8000+5000=55000 кг.
Свайный фундамент запланировано изготовить в виде колонн 0,5х0,5 м длиной 2 м, т.е. объемом 0,5 м³. Следовательно, вес каждой сваи 2400х0,5=1200 кг.
Оценочный расчет количества свай проводится без учета их массы. Дом стоит на глинистой почве с S, равным 4 кг/м² или 40000 кг/м². Из формулы определяем N=F/(RxSi), или N = 55000/40000х0,25=5,5. После округления получается, что достаточно применить всего 6 свай. Затем проводится уточнение с учетом веса столбов — 6х1200 = 7200 кг. Из той же формулы получается расчетное значение 6,2 сваи, т.е. 7 свай. Окончательно расчет показывает, что для основания небольшого деревянного строения достаточно 7 свай. Естественно, данный расчет следует рассматривать как простую иллюстрацию использования методики расчета.