» мы говорили о том, что нужно учитывать при расчете основания, независимо от того, какой конкретно объект предполагается на нем возводить. Сегодня же мы постараемся подробно описать процесс расчета столбчатого фундамента. Воспользовавшись представленной информацией, вы сможете без труда своими руками учесть все нюансы и определиться с оптимальным выбором столбчатого основания, в том числе, прикинуть предстоящие расходы на строительство дома.
Оцениваем нагрузку от дома
Если вы самостоятельно решаете вопросы строительства загородного дома, то уже на этапе проектирования постройки знаете, из каких строительных материалов будете возводить здание. А это значит, что уже сейчас можно оценить вес надземной части постройки, просуммировав нагрузки от всех конструкций здания и добавив к ним сезонные нагрузки, а также нагрузки от объектов, которые впоследствии будут размещены внутри сооружения.
Исходя из полученных данных, оцениваются размеры железобетонной обвязки – высокого ростверка, который послужит рамой, равномерно распределяющей нагрузки на все опоры. Он же будет при необходимости передавать неравномерную деформационную нагрузку от столбчатого фундамента. Рассчитывается объем обвязки и ее массу при условии, что средний объемный вес железобетона равен 2400 кг/м3.
Суммируем все вышеперечисленные нагрузки F (по сути, проводим ), и остается только определиться с характером грунта и общим количеством опор.
Оцениваем характер грунта
Если расчет столбчатого фундамента осуществляется своими силами, то проведение лабораторных исследований показателей грунта не предполагается. Поэтому пойдем по бюджетному пути – будем проводить оценку на глаз. Для этого на месте предполагаемого строительства дома выкапываем шурф (яму) глубиной ниже глубины промерзания грунта (ГПГ). ГПГ можно узнать в справочном пособии или в статье, о которой мы говорили в самом начале повествования. Предположим, что ГПГ составляет 1,5 м. Выкапываем шурф глубиной 1,8 м. и отбираем пробы грунта и пытаемся скатать из него небольшой шарик. Оцениваем характер грунта следующим образом:
- если шарик не скатывается, и вы визуально определили песчаный слой дна шурфа, то в зависимости от крупности песка, расчетное сопротивление грунта (далее – R) принимает значение от 2 (для очень мелкого, пылеватого) до 3 (для среднего) и 4,5 (для крупного песка)*;
- если шарик рассыпается при сдавливании, велика вероятность, что грунт – супесь (R=3)*;
- если шарик при сдавливании не рассыпается и по краям лепешки не образуются трещины, то перед нами глина (R=3-6)*;
- шарик из грунта не рассыпается при сдавливании, но по краям образуются трещины, грунт – суглинок (R=2-4)*
*Значение R зависит также от влажности грунта и коэффициента пористости. Ориентировочные значения расчетного сопротивления грунта представлены в таблице ниже. Следует учитывать, что представленные значения актуальны при заглублении фундамента на 1,5…2 метра. Если же вы планируете возводить мелкозаглубленный фундамент, то расчетное сопротивление грунта будет уже другим: R=0,005R0(100+h/3), где R0-табличная величина, h – глубина (см), на которую планируется закладывать фундамент.
Итак, получили значение R. Определяем параметры и количество опор-столбов.
Расчет количества опор столбчатого фундамента
Количество столбов во многом зависит от площади основания каждого из них. Предположим, что вы выбрали к установке буронабивные сваи диаметром 300 мм. с расширением в нижней части (башмаком) в 500 мм (50 см). Площадь подошвы каждой опоры S будет равна pi×D2/4= 3,14×50×50/4=1960 см2.
Предположим, что нагрузка F = 100000 кг, R=4, тогда необходимо решить простое уравнение с одной неизвестной типа: R=F/(S×n), где n – количество опор. В нашем случае получаем n = 13 шт. Но ведь сами опоры также будут оказывать воздействие на грунт, поэтому их также необходимо включить в нагрузку. Проводим поправочные вычисления. Пусть длина столба составляет 2 м, диаметр оставляем тем же – 0,3 м. Объем одной опоры составит: 2×3,14×0,3×0,3/4=0,14 м3. Принятый средний объемный вес железобетона равен 2400 кг/м3, тогда масса одной опоры составит: 0,14×2400=336 кг (340 кг). Тогда масса 13 опор составит, соответственно, 4500 кг. Умножаем эту величину на коэффициент надежности 1,3, суммируем с F и подставляем в уравнение выше: 4=105850/(1960n). n=14 – количество опор, которые потребуется установить в нашем случае. Перед строительством столбчатого основания советуем ознакомиться с информацией по армированию железобетонных опор, которая представлена в
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.
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.
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.
M100 | B7,5 M150 | B10 M150 | B12,5 M200 | B15 M250 | B20 M300 | B22,5 M350 | B25 M350 | B26,5 M400 | B30 M450 | B35 M550 | B40 M600 | B45 Выберите марку (класс) бетона, которую хотите получить. М100 (В7.5) Из-за низкой прочности используется в основном при подготовительных бетонных работах. Может быть использован в виде «подушки» под фундамент, бордюр, тротуарную плитку, дорожное полотно и т.п. М150 (В12.5) Бетон данной марки имеет достаточную прочность для заливки разных типов фундамента под малые сооружения. Также используется для заливки стяжек пола, укладки бетонных дорожек. М200 (В15) Одна из самых востребованных марок бетона (наравне с М300) используемых в загородном строительстве. Основное применение: заливка фундамента (столбовно-ростверкового, ленточного, плитного), изготовление бетонных дорожек, стен, лестниц. М250 (В20) Используется для заливки фундамента, малонагруженных плит перекрытий, изготовление лестниц, подпорных стен. М300 (В22.5) Наравне с М200 имеет большую популярность в частном строительстве. Данная марка бетона за счет своей универсальности позволяет использовать его для заливки фундамента под практически любой дом в загородном секторе, а также для изготовления лент заборов, плит перекрытий. М350 (В25) Основное применение: изготовление плит перекрытий, несущих стен, колон, железобетонных изделий и конструкций, отлив монолитных фундаментов. М400 (В30) Редко используется в загородном строительстве. Используется для изготовления поперечных балок, подпорных стенок, конструкций мостов и гидротехнических сооружений, заливки чаш бассейнов, цокольных этажей монолитных зданий. М450(B35) Основное применение: банковские хранилища, мостовые конструкции, метростроение, гидротехнические сооружения. М550 (В40) Основное применение: железобетонные конструкции специального назначения (хранилища банков, плотин, дамб, метростроении). М600 (В45) Основное применение: фундаментные основы для комплексных и масштабных объектов, мостовые опоры, гидротехнические сооружения, объекты особого назначения (бункеры и т.п.). http://www.gvozdem.ru
л При использовании бетономешалки укажите ее объем. Калькулятор посчитает кол-во замесов для необходимого объема бетона и кол-во составляющих смеси (цемента, песка, щебня и воды) для одного замеса. Если для замешивания вы используете любую тару вертикальной загрузки (ведро, корыто и т.п.) то укажите в литрах объем данной тары. Результаты расчета можно увидеть ниже в данном калькуляторе «Расчет для 1 замеса бетономешалки: Расчетные значения по коэф. выхода бетонной смеси».
1,1-1,8мм | мелкий песок 2-2,5мм | средний песок более 2,5 | крупный песок
Инструкция
Цель расчета - вычислить, какой величины груз будет действовать на столбы и узнать суммарную площадь опор. Общая нагрузка - это вес всего здания со всем находящимся внутри него: мебелью, бытовой техникой, жильцами. Точный вес найти довольно сложно, но это и не требуется. Достаточно вычислить приблизительную цифру, так как в расчет опорной площади закладывается коэффициент дополнительной, непредвиденной нагрузки.
Основной показатель, от которого зависят остальные выводы - это несущая способность грунта. Чем он ниже, тем большей площади должна быть основа для дома. Несущая способность грунта, в свою очередь, зависит от следующих характеристик:
- тип почвы на строительной площадке;
- степень ее плотности;
- насыщенность влагой;
Столбчатый фундамент обойдется в 1,5-2 раза дешевле монолитной ленты. Это же можно отнести к трудозатратам и расходу материалов. Опоры выставляются по всем угловым точкам и между ними на расстоянии 1,5-2,5 м друг от друга. Для устойчивости фундамента поверх столбов возводится обвязка. Большое значение для выбора сечения опоры имеет материал, из которого она изготовлена.
Для бетонных или бутобетонных столбов достаточно 40 см толщины, для каменных - 60 см, для кирпичных - 35-38 см. Такой вид столбчатого фундамента, как свайный забивной, в частном строительстве используется редко, в основном опоры либо изготавливаются самостоятельно, либо покупаются за заводах. Самодельные столбы усиливаются арматурными прутками сечением 10 мм. Опоры могут быть как прямоугольной формы, так и с уширением.
Расчет допустимого сечения столба - прерогатива специальных программ, так как в них закладывается большое количество коэффициентов. Это сопротивляемость грунта, боковое давление на опору, коэффициент максимального напряжения в почве под подошвой фундамента, максимальная ордината давления опоры и много других. Для частного застройщика проще выбрать для себя тип столба, который он будет устанавливать, и произвести расчет количества опор, которые смогут максимально эффективно выдерживать вес здания.
Допустим, выбраны параметры опоры: сечение 40/40 с уширением 80 см. Сначала требуется высчитать общую нагрузку, которая будет действовать на грунт (вес здания и всего, в нем находящегося) - М. Нагрузка на опоры должна превосходить вес здания на 1,5. Поэтому М*1,5. К этим данным следует прибавить вес одного столба. Таким образом, получим цифру, означающую нагрузку фундамента (вместе с постройкой) на грунт. Далее, высчитывается несущая способность одной опоры исходя из заданных параметров: сечение 40/40. Этот показатель определяется исходя из коэффициентов несущей способности грунта на строительной площадке. Для того, чтобы его найти, следует определиться с типом почвы.
Далее, высчитывается опорная поверхность одного столба: 80*80=6400 см2. После чего обращаем внимание на найденный ранее показатель несущей способности грунта. Если он соответствует 1,5, то расчет таков: 6400см"1,5=9600 см2. так находим предельную нагрузку основания на грунт. Эта величина должна быть больше ранее найденной цифры суммарной нагрузки. Осталось разделить эту цифру на найденный показатель несущей способности одной опоры и получить расчет точного количества требуемых к установке столбов.
