Dbo24.ru

Домашний Мастер
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пример расчета столбчатого фундамента

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.

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 расчет нагрузки на фундамент), и остается только определиться с характером грунта и общим количеством опор.

Все виды столбчатых фундаментов

Существуют виды оснований, к которым относятся:

  • столбчато-ленточный;
  • столбчатый с роствёрком;
  • из асбестовых труб;
  • из блоков 20 х 20 х 40;
  • из пластиковых труб:
  • азбестоцементных труб;
  • буронабивной с роствёрком.

Виды фундаментов столбчатых: преимущества, недостатки, о которых скажем вкратце.

Преимущества

Прежде всего экономичность по сравнению с аналогом ленточного типа. Не нужно применять арматуру, использовать большое количество цемента. Столбчатый фундамент виды которого мы рассматриваем, возводится быстро. Существует возможно выполнение монтажа самостоятельно. В обустройстве не нужна тяжёлая техника.

Недостатки

Неспособность выдержать большие нагрузки. Плохая устойчивость при «слабых» грунтах. Не применяется при возведении здания с подземным гаражом и подвальным помещением. Следует отметить, что это не влияет при возведении лёгких построек.

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.

Вид почвыКоэффициент
пористости
Расчетное сопротивление грунтов,
кг/см²
ТвердыеПластичные
Супеси0,5
0,7
3,0
2,5
3,0
2,0
Суглинки0,5
0,7
1,0
3,0
2,5
2,0
2,5
1,8
1,0
Глины0,5
0,6
0,8
1,0
6,0
5,0
3,0
2,5
4,0
3,0
2,0
1,0

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.

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.
Читать еще:  Какой фундамент выбрать для забора с кирпичными столбами

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.

Основные материалы для возведения дома

Материалов для стен существует великое множество, но в данном случае нужно рассмотреть именно дом из бруса, чья масса составляет 160 кг/м². Данные показатели касаются толщины стен в 30 см, т.к. именно столько имеют несущие стены, но простенки нужно учитывать в 2 раза тоньше. Именно благодаря невысокой массе несущая способность столбчатого фундамента зачастую не нуждается в доработке.

Варианты столбчатых фундаментов.

В качестве межэтажных перекрытий обычно используется дерево с легким (80 кг/м²) или тяжелым (170 кг/м²) утеплителем. Для цоколя аналогичные перекрытия будут иметь массу 110 и 230 кг/м². Тут толщину пересчитывать не придется, т.к. она стандартная. В особых случаях, когда нужно добиться более качественного цоколя, можно воспользоваться железобетонными плитами (400 кг/м²), т.к. они не гниют от времени.

Расчет столбчатого фундамента требует попутно точно знать, какая будет кровля, а вместе с этим примерное местонахождение постройки. Оптимальный вариант – это битумная черепица или ондулин (8 кг/м²), но в связи с их синтетическим происхождением экстремальные температуры они не выдержат.

На 2 месте находится натуральная кровля (20 кг/м²), которая при правильной укладке пролежит и век, но обладает куда более слабым внешним видом. Металлическая кровля немного тяжелее (30 кг/м²), но полное отсутствие звукоизоляции делает ее нежелательной при накрывании жилых домов, тогда как для хозяйственных и технических построек лучшей кровли не найти. Но чаще всего можно увидеть дешевый и абсолютно неразнообразный материал – шифер (50 кг/м²), который доступен любому желающему, монтируется легко, а вместе с этим выдерживает колоссальные нагрузки.

Схема столбчатого фундамента с ростверком.

Местоположение дома важно для того, чтобы можно было рассчитать максимальное годовое давление осадков на кровлю. В южной части страны это всего лишь 50 кг/м², в центральной полосе – 100 кг/м², а на самом севере – 170 кг/м². При этом нужно учитывать, что давление осуществляется именно на кровлю, которая выходит за пределы здания в каждую сторону на 0,5 м.

Под основанием дома всегда располагается ростверк, который проходит под всеми стенами, причем сечение его на всех промежутках одинаковое (в данном случае будет использовано 0,5*0,5 м). Масса 1 м³ железобетона составляет 2400 кг. Нужен ростверк для того, чтобы обеспечить предельное равновесие и устойчивость.

Сами столбы у фундамента рассчитываются исходя из этой же массы, но при необходимости можно доработать их при помощи расширения у основания, которое обеспечит большую площадь опоры на грунт с минимальным увеличением массы.

Читать еще:  Оригинальные полки из дерева для дома своими руками

Базовые расчеты дома

Для начала нужно определиться, как будет выглядеть дом, из чего он будет сделан и где расположен. Допустим, дом из бруса будет иметь всего 1 этаж, причем цоколь оформлен железобетонными плитами, а межэтажное перекрытие из дерева с легким утеплителем. Периметр здания 9*11 м, а суммарная длина простенков – 15 м. Сам дом находится в центральной полосе страны, стоит на сухой глине, а кровля у него из шифера.

Таким образом, сначала нужно привести стены и простенки к общим показателям длины, а затем вычислить их суммарную массу:

L=P+l, где L – суммарная длина стен и простенков, P – периметр, l – длина простенков внутри дома.

M1=(P+l2)*3*m1, где M1 – масса всех стен и простенков, m1 – масса 1 м² стены, 3 – стандартная высота стены в помещении.

Схема монтажа столбов.

Затем вычисляется масса кровли и давление осадков на нее:

M2=(a+1)*(b+1)*(50+100), где a – длина дома, b – ширина, 50 – масса 1 м² кровли, 100 – давление осадков на 1 м² кровли.

Теперь можно вычислить суммарную массу 2 перекрытий сразу:

M3=S*(m2+m3), где S – площадь дома, m2 – масса 1 м² цокольного перекрытия, m3 – 1 м² межэтажного перекрытия.

Затем рассчитывается объем и масса ростверка:

V1=S2*L, где S2 – площадь сечения.

В самом конце считается фундамент. Для его расчета необходимо уточнить глубину залегания столбов и их сечение, после чего можно начинать расчет. Допустим, на 1 м приходится 1 столб, глубина залегания 2 м, а сечение 0,4*0,4 м. Тогда пример расчета столбчатого фундамента попутно позволяет подсчитать площадь опоры 1 столба:

V2=S3*h, где S3 – площадь сечения, а h – высота 1 столба.

M5=V2*L*1*2400, где 1 – это коэффициент соотношения столбов к 1 м.

Все полученные данные базового расчета можно внести в таблицу:

МатериалКаркас, кгКровля и осадки, кгПерекрытия, кгРостверк, кгСтолбы, кгМасса суммарная, кгПлощадь опоры, м²
Брус22800180004752033000422401635608,8

Финальные работы с данными

Схема подготовки основания под незаглубленный столбчатый фундамент.

Теперь на руках есть все необходимые данные, но нужно узнать, возможно ли строительство. Несущая способность сухой глины – 25000 кг/м². Т.е. в данном случае для определения суммарной несущий способности надо 8,8*25000=220000 кг.

Если сравнить суммарную массу дома 163560 кг и ту, что может выдержать грунт 220000 кг, то строительство возможно (обязательно нужен запас, хотя бы на 40000 кг).

Но бывают такие ситуации, когда в ходе решения получается невозможность строительства, для чего применяется достаточно эффективное действие – расширение у основания. Естественно, масса изделия будет повышаться, но увеличение площади опоры несоразмерно, поэтому заранее подсчитывается, во сколько раз нужно увеличить основание, после чего работа пойдет как по маслу.

Приведенный выше пример расчета подходит далеко не только для столбчатого фундамента и дома из бруса, но и для всех аналогов, т.к. формулы универсальные.

Единственное, что важно при расчете фундаментов, – это заранее точно узнать числа, которыми потом придется оперировать, иначе даже маленькая погрешность может вылиться в очень нехорошие последствия.

Столбчатый фундамент

Когда тип грунта определён, то не останется труда определит его несущую способность сделать это можно, воспользовавшись справочником. Например, супесь сухая имеет коэффициент сопротивления 2,5, а крупнозернистый гравелистый песок порядка 5 и даже выше.
Определение общей массы постройки

Чтобы определить общую массу постройки, нужно определить массу составных её частей:

  • Фундамент с ростверком;
  • Стены и перегородки;
  • Потолочное перекрытие и пол;
  • Крыша.

Масса фундамента определяется из расчёта того, что использовалось в качестве строительного материала. Если столбы являются монолитными, то необходимо рассчитать объём столбов и умножить его на плотность бетона. Средняя плотность бетона составляет порядка 2,5 тонн на метр кубический.

Читать еще:  Как рассчитать кубатуру плитного ленточного и столбчатого фундамента?

Объём прямоугольного столба считается, как произведение его длины, ширины и высоты. Таким образом, высчитываются все объёмы всех столбов, хотя они должны быть все одинаковыми, так как сами столбы должны иметь одинаковые размеры.

Дальше следует высчитать массу арматуры, которая была затрачена в ходе устройства железобетонных столбов. Если столбы были чисто бетонными, то на этом их расчёт закончен.

После этого необходимо высчитать массу ростверка. Так как ростверк является прямоугольником, то его объём будет являться произведением всех его сторон, то есть всю длину ростверка нужно умножить на его высоту, и умножить на ширину. Вся длина ростверка называется периметром.

Она определяется, как сумма длин всех сторон. После того, как объём найден, нужно его умножить на плотность бетона, то есть на 2500. Если ростверк был армирован, то нужно вычислить объём арматуры и вычесть его из объёма бетона. Дальше этот объём арматуры нужно умножить на плотность железа, которая приблизительно равна 13000 килограммам на метр кубический.

После этого остаётся к массе ростверка прибавить массу столбов, и получим массу всего фундамента.

На втором этапе подсчётов найдём массу стен и перегородок. При этом один расчёт и способ его проведения может отличаться от другого. Это зависит от материала, из которого сделана стена. Если из дерева, то следует рассчитать кубатуру древесины и умножить на плотность той породы, которая использовалась при строительстве дома.
конструкция монолитные столбчатые фундаменты

Строительство столбчатого фундамента

Инструмент, который понадобится при возведении столбчатого фундамента:

  1. Лопата.
  2. Опалубка.
  3. Рулетка.
  4. Рубероид.
  5. Геотекстиль плотностью 200 гр/м 2 .
  6. Армирующий каркас.

Разметка столбчатого фундамента

О разметке столбчатого фундамента довольно подробно можно почитать по ссылке http://fundamentprofi.ru.

В связи с тем, что я собираюсь строить столбчатый мелкозаглубленный фундамент (а устройство этого типа основания предполагает, что глубина его заложения не будет превышать 80 см), то технология будет следующей:

  1. на месте строительства снимается плодородный слой почвы;
  2. в минеральном грунте в местах нахождения опор по проекту копаются ямы размером 0,6 х 0,6 м 55-60 см глубиной;
  3. ямы застилаются геотекстилем 200 гр/м 2 и засыпаются щебнем 5-20 слоем 25-30 см, который трамбуется, далее геотекстиль нужно завернуть и положить сверху слой рубероида;
  4. связать армирующий каркас для подошв из арматуры 12мм, уложить на дно ям (прутья арматуры не должны соприкасаться с грунтом), обеспечить вверх вывод концов (до 15 см) для связи с армированием столбов;
  5. залить подошвы столбов (в моем случае опалубкой будут выступать стенки ям).

В качестве опалубки самих столбов я буду использовать старые доски и фанеру, оставшиеся после разборки старой постройки), хотя некоторые предлагают использовать безнапорную асбоцементную трубу диаметром 300 мм. Армирование столбов — арматура 12 мм.

Для заливки фундамента буду использовать товарный бетон марки М-300 В22.5. Для самостоятельного замеса 1 м 3 мне потребуется, кг (части) ( подробнее . ):

  1. Портланд цемент М400 — 382 кг (1)
  2. Щебень — 1080 кг (2,83)
  3. Песок — 705 кг (1,85)
  4. Вода — 220 л (0,58)

Далее — обязательное устройство отмостки и забирки (из листов АЦП) с утеплением Пеноплексом ( подробнее об утеплении фундамента).

Книги по теме:

Современные работы по закладке фундамента. Виды работ, материалы, технологии — Валентина Назарова — 29 руб.- ссылка на обзор книги
Справочник технолога-строителя — Геннадий Бадьин — 239 руб.- ссылка на обзор книги

Расчет фундаментов на просадочных грунтах — Владимир Крутов — 250 руб.- ссылка на обзор книги

Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений СП 50-101-2004 — — 372 руб.- ссылка на обзор книги
Основания и фундаменты — Михаил Берлинов — 2 121 руб.- ссылка на обзор книги

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector