Расчет фундамента под колонну онлайн калькулятор. Калькулятор нагрузки на свайный или столбчатый фундамент

Название «столбчатый фундамент» говорит само за себя. Это фундамент представляющий собой несколько столбов заглубленных в грунт в определённом порядке и связанных в единую раму посредством деревянной (иногда металлической) обвязки или железобетонного ростверка.

Столбчатые фундаменты в основном применяются для возведения на них деревянных (брус, бревно) или каркасных домов (не более 2-х этажей), бань, веранд и других хозяйственных построек, а также заборов и каменных ограждений. Реже на них возводят стены одноэтажных домов из облегчённых каменных материалов (ячеистый бетон и т.п.), удельная масса которых не превышает 1000 кг/м³. Более тяжёлые дома на таких фундаментах строить не целесообразно, в связи с относительно не высокой прочностью столбов и недостаточно большой суммарной площадью подошвы.

Самым главным противопоказанием для выбора столбчатого фундамента является высокий уровень грунтовых вод. Нельзя допускать, чтобы он подходил ближе чем на 50 см к подошве столбов. Кроме того столбы обязательно должны быть заложены глубже слоя плодородных неустойчивых органических грунтов.

Достоинствами столбчатого фундамента являются экономия денежных средств и трудовых затрат за счёт уменьшения объёма земляных и бетонных работ, а также высокая скорость строительства нулевого цикла. Основным недостатком является непредсказуемое поведение отдельных столбов фундамента при легкомысленном отношении застройщика к исследованию свойств грунта на участке. Особенно это касается фундаментов без монолитного ростверка.

Самой распространённой ошибкой частных застройщиков при возведении столбчатого фундамента является отсутствие хоть какого, даже приближённого расчёта. Количество столбов, также как и площадь их оснований, берутся «с потолка». Практически на всех строительных сайтах написано одно и тоже — ставьте столбы по углам и на пересечении стен, при необходимости на длинных стенах добавляйте ещё, чтобы расстояние между ними было от 1,5 до 2,5 метров. Нормальный такой разброс! К тому же про площадь основания практически нигде ни слова. А ведь именно от этих показателей зависит, будет ли Ваш дом стоять на месте или со временем начнёт перекашиваться и садиться.

Расчёт столбчатого фундамента

I) В-первую очередь необходимо исследовать место под будущее строительство. Подробно об этом говорится в статье В дополнение к изложенному там необходимо отметить следующее: приняв решение строить столбчатый фундамент, в обязательном порядке необходимо делать пробное бурение на 0,5-0,6 метров ниже предполагаемой глубины заложения столбов. Если под несущим грунтом Вы наткнётесь на слой водонасыщенных слабых грунтов (плывун), то от столбчатого фундамента лучше отказаться, т.к. столбы под нагрузкой могут просто прорезать несущий грунт и провалиться.

II) Вторым шагом будет определение нагрузки, которую дом с фундаментом будут оказывать на несущий грунт, проще говоря, расчёт веса дома. Приближенные значения удельного веса для отдельных элементов конструкции приведены в следующей таблице:

Примечания:

1)При угле наклона скатов крыши больше 60º снеговая нагрузка принимается равной нулю.

2) При расчёте фундамента к весу дома прибавляется и ориентировочный вес самого фундамента. Высчитывается его примерный объём и умножается на удельный вес железобетона, равный 2500 кг/м³.

III) После определения веса дома рассчитываем минимально необходимую суммарную площадь (S) оснований всех столбов фундамента:

S = 1,3×P/Rо,

где 1,3 — коэффициент запаса надёжности;

Р — общий вес дома вместе с фундаментом, кг;

Rо — расчётное сопротивление несущего грунта, кг/см².

Значение Rо, называемое ещё несущей способностью грунта, ориентировочно можно принять по таблице ниже:

Примечание:

Значения расчётных сопротивлений даны для грунтов расположенных на глубине около 1,5 метров. У поверхности несущая способность почти в полтора раза ниже.

Рассчитав значение суммарной площади оснований всех столбов, мы теперь можем определить их необходимое число в зависимости от диаметра или размеров сечения. Для большей наглядности рассмотрим простой пример.

Пример упрощённого расчёта столбчатого фундамента

Рассчитаем столбчатый фундамент (на круглых столбах) для небольшого каркасно-щитового дома (см.рис. слева) размером 5х6 метров. Высота 1-го этажа 2,7 м, высота фронтона — 2,5 м. Кровля шиферная. Несущий грунт — суглинок (Rо = 3,5 кг/см²). Глубина промерзания 1,3 метра.

1) Площадь всех стен, включая фронтоны, в нашем случае получится равной 72 м², а масса их 72 × 50 = 3600 кг

2) В доме имеется цокольное (пол 1-го этажа) и межэтажное (между 1-м и мансардным этажами) перекрытия. Их общая площадь 60 м², а масса 60 × 100 = 6000 кг

3) Эксплуатационная нагрузка имеется также и на 1-м и на мансардном этаже. Значение её будет равно 60 × 210 = 12600 кг

4) Площадь крыши составляет в нашем примере около 46 м². Масса её при шиферной кровле 46 × 50 = 2300 кг

5) Снеговую нагрузку принимаем равной нулю, т.к. угол наклона скатов крыши больше 60º.

6) Определим предварительную массу фундамента. Для этого нужно условно выбрать диаметр будущих столбов и их количество. Допустим у нас есть бур диаметром 400 мм, его и возьмём. Число столбов предварительно берётся исходя из условия — один столб на 2 метра периметра фундамента. У нас получится 22/2 = 11 штук.

Объём одного столба высотой 2 метра (заглубляем на 0,2 м ниже глубины промерзания + 0,5 метра возвышается над землёй): π × 0,2² × 2 = 0,24 м³, а масса его 0,24 × 2500 = 600 кг.

Масса всего фундамента 600 × 11 = 6600 кг.

7) Суммируем все полученные значения и определяем общий вес дома: Р = 31100кг

8) Минимальная необходимая суммарная площадь оснований всех столбов будет равна:

S = 1,3×31100/3,5 = 11550 см²

9) Площадь основания одного столба диаметром 400 мм будет равна 1250 см². Следовательно в нашем фундаменте должно быть минимум 11550/1250 = 10 столбов.

При уменьшении диаметра столбов их число будет увеличиваться и наоборот. Например, если мы возьмём бур 300 мм, то нужно будет сделать минимум 16 столбов.

Определив минимально допустимое число столбов фундамента, делают их разбивку по периметру. В-первую очередь их устанавливают в наиболее нагруженных местах — это углы дома и соединения наружных и внутренних стен. Остальные столбы равномерно распределяют по периметру, при необходимости добавляя к полученному минимальному числу ещё несколько штук для симметрии. Главное правило здесь — больше можно, меньше нельзя.

Важное замечание: если дом имеет какую либо более лёгкую пристройку, например, веранду, минимально допустимое количество столбов для неё считается отдельно от дома. Очевидно, что оно будет меньше.

Часто при строительстве более тяжёлых домов на грунтах с малой несущей способностью число столбов получается очень большим, и чтобы его уменьшить, нужно существенно увеличивать диаметр подошвы. Простые земляные буры для этого не подходят. Здесь на помощь приходит технология «ТИСЭ». Она рассмотрена в статье .

Рассмотрим теперь наиболее распространённые конструктивные схемы столбчатых фундаментов

Буронабивной фундамент

Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно пробуренные скважины. Работы по устройству буронабивного фундамента производятся в следующей последовательности:

1)

2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания.

Примечание: в рамках данной статьи мы не рассматриваем мелкозаглубленные столбчатые фундаменты, которые используются практически только для небольших деревянных хозяйственных построек.

3) Из обычного рубероида сворачиваются цилиндры (по диаметру скважин) и обматываются скотчем. Они выполняют две роли: во-первых, это несъёмная опалубка для столбов, а во-вторых — их гидроизоляция.

Если у Вас рубероид с посыпкой, сворачивайте гладкой стороной наружу. Чем хуже грунт при замерзании будет прилипать к поверхности столбов, тем меньшие касательные силы, стремящиеся вытащить столбы зимой из грунта, будут на них действовать.

4) Цилиндры из рубероида вставляются в скважины. На рисунке выше видно, что до самого основания рубероид не доходит, остаётся около 20 см. Делается это не просто так. Через незакрытую часть сваи при заливке бетона цементное молоко просачивается в грунт и дополнительно связывает его. При этом в зависимости от типа грунта несущая способность столба может увеличиться до 2-х раз. Это увеличение при расчёте не учитывается. Оно дополнительно повышает запас надёжности фундамента. Кроме того столбы лучше заякорятся в земле.

5) В скважину заливается немного бетона (20-30 см), после небольшой паузы вставляется арматурный каркас, чтобы он под своим весом не опустился до соприкосновения с грунтом. Затем заливается весь столб до верха. Касание арматуры с грунтом не желательно, т.к. это приводит к её более быстрой коррозии.

Обычно каркас делается из трёх-четырёх прутков рабочей арматуры А-III ∅10-12 мм, обвязанных между собой вспомогательной арматурой Вр-I ∅4-5 мм. Желательно, чтобы арматура находилась от наружной поверхности столба не ближе чем на 5 см.

Если после заливки столбов на них будет сооружаться монолитный ростверк, рабочую арматуру выпускают из столбов на высоту этого ростверка. Если же на столбах будет делаться обвязка из деревянных балок, то для её крепления при заливке бетона в верхнюю часть вкладывается резьбовая шпилька (напр., М16).

Примечание: столбчатые фундаменты с железобетонным монолитным ростверком описаны в статье .

При температуре воздуха 15-20ºС нагружать столбчатый фундамент можно начинать уже через 4-5 дней. Связано это с тем, что по прошествии данного периода несущая способность фундамента определяется уже не прочностью столбов, а прочностью грунта под ними. К тому же дать полную расчётную нагрузку на фундамент (стены, перекрытия, крыша, эксплуатационные нагрузки) быстро Вы не сможете. Пока идёт строительство, бетон «дозреет».

ВАЖНО: Нельзя оставлять столбчатый фундамент не нагруженным на зиму. Касательные силы морозного пучения могут поднять и перекосить столбы, причём все по разному.

Столбчатые фундаменты из асбестовых, пластмассовых или металлических труб

Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно установленные в скважины асбестовые, пластмассовые или металлические трубы. Работы производятся в следующей последовательности:

1) На основании расчёта производится разметка фундамента на участке.

2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания. Диаметр скважин на 10 см больше диаметра выбранных труб. При отсутствии бура можно выкопать ямы и лопатой.

3) В скважину заливается около 20 см бетона для увеличения несущей способности столбов, как уже говорилось выше. После небольшой паузы в скважину вставляется сначала свёрнутый рулон рубероидной рубашки, которая защитит песчаную засыпку от заиливания, затем асбестовая, пластиковая или металлическая труба и арматурный каркас.

4) Производится обратная засыпка промежутка между трубой и рубероидной рубашкой песком и в трубу заливается бетон. Песок предотвращает примерзание грунта к трубам зимой и их подъём касательными силами морозного пучения.

Примечание: Асбестовые трубы имеют не очень высокую морозостойкость, поэтому довольно часто в месте их входа в грунт из-за насыщения влагой они разрушаются. Чтобы этого избежать, желательно опасное место покрыть обмазочной гидроизоляцией.

Прямоугольные (квадратные) столбы из бетона, кирпича, блоков

Прямоугольные или квадратные столбы делают, когда под рукой нет бура подходящего диаметра. Ямы копают вручную лопатой. Работа эта более трудоёмкая и объём вырабатываемого грунта, по сравнению с бурением, тоже больше.

Последовательность выполнения работ практически такая же, как и в случае с трубами. Отличие в том, что вместо труб в ямы вставляется предварительно изготовленная деревянная опалубка, либо столбы выкладываются из кирпича (блоков).

Обратная засыпка производится после съёма опалубки через 2-3 дня. Кирпичные столбы можно засыпать на следующий день.

Примечание: Как уже говорилось выше, обратная засыпка песком (непучинистым материалом) делается для предотвращения подъёма столбов зимой. Но у неё есть один недостаток. При попадании в яму воды (напр. дождевой), песок номокает и теряет свои несущие свойства. Столбы при этом становятся неустойчивыми в горизонтальном направлении. Чтобы этого избежать, необходимо тщательно отнестись к отводу воды от фундамента: сделать нужные уклоны, отмостку и ливнёвки.

Часто столбы делаются комбинированные, т.е. в грунте они бетонные, а выше уровня земли выкладываются из кирпича или блоков. Этот вариант не подходит для последующего сооружения ростверка. Теряется его смысл, заключающийся в изготовлении одной жёсткой рамы.

Существует ещё один вид столбов — деревянные, на заострять на них своё внимание мы не будем, т.к. используются они в настоящее время очень редко. Заметим лишь, что для таких столбов нужно использовать влагостойкие породы древесины (дуб, лиственница и т.п) и перед установкой их необходимо защитить от влаги (обмазать гидроизоляцией или завернуть в рубероид, а лучше сделать и то и другое).

В комментариях к данной статье Вы можете обсудить с читателями свой опыт в строительстве и эксплуатации столбчатых фундаментов либо задать интересующие Вас вопросы.

Строительство своими руками отличается, прежде всего, возможностью выбора вида фундамента. Довольно часто люди предпочитают фундамент типа столбчато-растверковый. Небольшие денежные изыскания – его основное преимущество. В случае с ленточным фундаментом или фундаментом монолитного типа, необходим большой объем бетона. В случае с первым вариантом, объем значительно ниже. В десятки раз.

Материал столбов фундамента бывает разных типов. Одним из лучших является армированный бетон. Он отличителен длительным сроком эксплуатации, а так же весьма надежен. Данный вариант и рассмотрим с вами подробнее. Фундамент столбчатого типа с ростверком устанавливаем по шагам, как в технологической карте.

рассчитываем и размечаем основание на земельном участке;

производим земельные работы;

монтируем опалубку;

армируем столбы фундамента;

заливаем бетон и засыпаем грунт;

устанавливаем ростверк.

Работы в отношении расчетов — критически важный этап, так как части сооружения с полученными характеристиками обязаны дать необходимую надежность и прочность всей конструкции в целом.

Как правило, сначала находится несущий вес грунта, с помощью геологических расчетов. Характеристики обозначается в кг/см2. Ее величина зависит от вида почвы, уровня ее плотности, насколько она увлажнена и насколько глубоко способна промерзать. Конкретные показатели можно увидеть в таблице. Далее нужно узнать относительную нагрузку будущей постройки на выделенный участок земли, на котором будет эта постройка. Берется вес строительных материалов, которые будут использованы в строительстве на этом участке земли, корректируется с дополнительным предполагаемым весом снега, давлением ветра и дождя. Получившуюся цифру необходимо разделить на число из таблицы по несущей плотности земли, таким образом, получая опорную площадь и ее возможности. Причем, получившиеся показатели будут приближены к настоящим. По этой причине добавляйте к получившейся площади 25%(дабы обезопасить себя от возможных ошибок в расчетах).

Определение количества столбов узнают с помощью деления опорной площади на площадь основания одного столба. Сама же площадь сечения свай узнается по собственному желанию. В реальности элементы делают с линейным размером до полуметра.

Завершить расчет фундамента столбчатого типа с ростверком необходимо разметкой земельного участка. Определить место для столбов можно в следующих местах и частотностью распределения:

Под каждым углом здания;

В точках пересечения стен;

Сваи на прямых участках устанавливают в радиусе 3 метра друг от друга. Если расставлять их реже, ростверк может начать разрушаться, или как-то изменятся в своей структуре, на стенках, в свою очередь, появятся трещины. Расстановка столбов ближе рекомендованного радиуса друг от друга повлечет за собой отсутствие всяческой пользы и дополнительные денежные затраты.

Все процессы объединяет цель освобождения от растительности. По периметру разметки необходимо выкопать небольшую канаву, и подготовить выемки для столбов-оснований в вычисленных местах. Углубления надо наполнить полностью до уровня промерзания земли. На этот случай можно взять геологические данные по региону. Вдобавок, прибавляется дополнительная глубина 20см под подушку. Столб должен соответствовать ширине стен, вот почему яма обязана обладать аналогичным поперечным размером, а так же, дополнительно с каждой стороны 20см. Эти отступы обеспечат удобную установку опалубки и распорок.

В яму необходимо уложить подушку из смеси щебенки и песка по всей площади дна. По сути, вдоль окружности сваи должна остаться освобожденная часть подушки, которая выступает за основание на 10-20см. Далее, делается трамбовка с добавкой большого объема воды. Объем на ваше усмотрение. Сверху необходимо насыпку закрыть прокладкой полиэтилена, иль рубероида. Данная прокладка позволит при заливке сделанного вами углубления удержать водную массу. Что не позволит последней уйти в землю из бетона. В ином случае, качество и прочность столба понизится.

Опалубку изготавливают из металлов, деревянных досок, остатков от лесопильных стройматериалов. Последний, кстати, используется чаще всего. Доски будут нужны толщиной не менее 2см. Выбираем данный материал из-за дешевизны и малого веса, если сравнивать с аналогами.

Доски собираются в щитовидные конструкции, из которых делаем короба. Получившуюся конструкцию кладем в приготовленную яму. Дабы опалубка не впитала воду из бетона, ее обильно смачиваем водой. Данный процесс облегчит нам демонтаж, когда смесь из бетона остынет должным образом.

В роли опалубки подойдет так же готовые керамические трубы необходимого диаметра. Подойдут так же варианты из асбеста, железа. Доставать их из ям по завершению работ – нет необходимости.

Если само отверстие в земле достаточно сухое, а его стены достаточно прочные(нет возможности обвала), допускается отсутствие опалубки. Однако, отверстие обязано подходить под расчетные размеры основы столба. Стены должны быть выстелены полиэтиленом, защищая досрочный выход воды из раствора бетона.

Чтобы армировать столбчатый фундамент с ростверком, применяются пруты с сечением 1-1,5см. Элементы выбираются в сеточный каркас определенного размера. Такого, что бы при помещении данного в углубление под столб, до краев опалубки был промежуток хотя бы 5см. Сборку необходимо производить снаружи, на поверхности. Продольные прутья должны быть скреплены горизонтальными перемычками, с помощью сварки или связывания. Связывание, кстати, предпочтительнее. Сечение каркаса должно повторять форму столбов. Диаметр прутьев по горизонтали – 6мм, устанавливаются они каждые 30-40см. Элементы арматуры по вертикали будут соединены армированной сеткой ростверка. Вот почему сначала должны подняться над оголовком столба – 30,40см вполне хватит. Затем, по окончанию сборки, каркас нужно установить в выемку для будущего столба.

Заливка бетона и засыпка грунта

В подготовленную яму, когда вы сделали описанные выше действия, заливают бетон. Подберите нужную марку бетонного раствора, затем начните укладку по слоям. Залив слой, толщина которого около 25см, проштыкуйте и разровняйте полученное вибратором. Данный процесс уберет образовавшиеся воздушные карманы, которые уменьшают прочность конструкции.

Бетонные слои, все без исключения, укладывайте по типу конвейера: 1 слой залит, прокололи, затем залили новый, и его прокололи… И так до самого верха. В ином случае, слои просохнут не одинаково, а на самом стыке будет шов, который ослабит несущие свойства столба. Если вы хотели снять опалубку, то делайте это только через 4 дня заливки. Может раствор полностью высохнет только через 30 дней, но продолжить работы уже делается возможным сразу после съемки опалубки.

Оголовок столбов надо гидроизолировать особыми составами. Для этого подойдет и гидростеклоизол, так же битумная смола. Далее, по методу, грунт, который вынули из ямы, надо вернуть в оставшееся место. Ежели земля непучиниста, засыпают этой землей. В ином случае, понадобиться применение песка, или другого аналогичного непучинистого стройматериала. Затем, засыпав, место вокруг столбов утрамбуйте. Засыпку, при надобности, допустимо предварить путем утепления фундамента плитами из экструзированного пенополистирола.

Критически важные моменты: заливку надо делать за один день, чтобы не было швов. Все столбы, после нее, должны сохранять одну высоту над поверхностью земли.

Процесс заливки фундамента столбчатого типа, лучше всего делать в теплые времена года. Дабы сохранить целостность, да и саму структуру сооружения, не допускайте отсутствие нагрузки в зимнее время.

Заливка бетона и засыпка грунта

Устройство ростверка столбчатого фундамента

Стройматериал конструкции, как правило, бывает в виде цельного железобетона, а может быть и сборным. Высота расположения ростверка над поверхностью земли может меняться. Как в момент нахождения прямо в земле, зависнув в воздухе, так и слегка углубившись в землю. Нет одного мнения по поводу наилучшего способа. Ростверк на большой высоте расположен над поверхностью земли, что н допускает пучению влиять на него, разрушать, ломать сооружение.

Работа по изготовлению идет определенными шагами. Нужно сделать сплошную опалубку мед свайными элементами вдоль всего края фундамента. Будучи первым слоем в опалубке, он будет исполнять роль поднятия будущего бетонного сооружения в высоту. К роли данной опоры применяется песок. Слой данного обязан подходить по длине промежутка меж поверхностью земли, и самым дном будущего ростверка. Песок закрывается полиэтиленовой пленкой.

Потом, в опалубке нужно сделать и поставить каркас, прутья которого в пределах 15 мм, но не менее 12 мм. Данные элементы сетки каркаса не должны оказаться ближе, чем 5см от края короба. Далее, в единое целое, приваривая или привязывая, объединяют свайные прутья и сетку ростверка. Так как работа по заливке опалубки делается один раз, то делить данный процесс на дни – не допустимо. Всё из-за вероятного появления швов в местах разрыва. Дабы удалить воздушные пузыри из раствора бетона, который мы залили, необходимо использовать вибратор. Можно проколоть получившийся раствор арматурой.

Опалубку допустимо изъять, когда бетон засохнет. Опять же, требуется 4 дня ожидания. Слой песка так же необходимо убрать. Теперь, ростверк «повис» над землей. Перевернутый короб можно применить под будущий ростверк вместо песка, в качестве повышающего элемента под сооружение. Вдоль линии опор из столбов, надо установить несколько кирпичных подпорок. Это делается, чтобы осуществить монтаж их деревянную опалубку. После 4 дней с момента заливки ростверка, заранее поставленные каркасную сетку, кирпичи, а так же сооружения из дерева удаляются.

Устройство ростверка столбчатого фундамента

Утепление и гидроизоляция фундамента

Помните, расстояние между основой постройки и почвой подвергается влиянию холодов и воды. Чтобы его защитить от данного воздействия различных факторов, надо сделать цокольный этаж. Стройматериалом вам послужат доски, кирпичи, брусья и пеноблоки, как вариант – пенополистирол. Поверхность внутри фундамента автоматически закроется от холодов, а пол не промерзнет с наступлением морозов. Дабы пространство внутри цокольного этажа не отсырело, делаются вентиляционные отверстия, размер которых от 10см. Заглушки обеспечат сохранность тепла в зимнее время суток.

Внимание! Поверхность фундамента нужно гидроизолировать, чтобы предупредить быструю деформацию сооружения. Заранее избавьтесь от пыли, мусора и грязи, затем нанесите битумную мастику с добавлением каучука(они все в одной смеси), и загрунтуйте ее.

Построить фундамент столбчатого типа, со стороны физических усилий, довольно просто. Сочетаясь с малой себестоимостью, этот тип фундамента является хорошим выбором. Важно знать, что перед установкой данного вида фундамента, надо выполнить геологические расчеты, чтобы определить тип почвы, на которой будет расположен фундамент. Так вы сможете соблюсти технологию изготовления, а так же уберечь себя от ошибок. Что, в свою очередь, сделает ваш фундамент столбчатого типа с ростверком крепким, качественным, а значит, долговечным.

Утепление и гидроизоляция фундамента

Среди множества видов фундаментов, одна конструкция сочетает простоту, прочность и низкую стоимость. В ней дорогостоящий котлован заменен несколькими шурфами, а вместо массивного монолита установлен легкий ростверк. Однако его устройство требует точного расчета.

Чем массивнее будет дом, тем на большую глубину нужно бурить шурфы, тем большее количество бетонных столбов потребуется установить. Проектирование – трудоемкий процесс. Предлагаем использовать для расчета буронабивного фундамента калькулятор – программу, позволяющую производить вычисления по произвольно вводимым параметрам.

Проектирование столбчатого фундамента из буронабивных свай. Общие требования

Прочный фундамент должен удерживать строительную конструкцию и сохранять при этом статичное (неподвижное) положение в грунте. Сваи испытывают осевую и поперечную нагрузку. На них действует сила, величина которой зависит от полной массы строительной конструкции.

Способность фундамента к противодействию нагрузкам зависит от характеристик почвы и параметров свай, а именно:

• от механических свойств грунтов, их склонности к усадке и расползанию;
• от плотности установки опор в грунте;
• от глубины залегания свайных подошв;
• от площади опорных площадок.

На несущую способность почв влияют:

• механические и физические параметры грунтов;
• уровень подземных вод;
• регулярное промерзание.

Чем сыпучее грунты, чем они влажнее, чем холоднее зимы, тем массивнее должен быть фундамент: шурфы бурятся глубже, а опоры делаются толще.

Тип грунтов определяется гранулометрическими параметрами почвы — удельным и объемным весом, пластичностью, влажностью, пористостью. Наиболее точные характеристики дадут лабораторные исследования образцов грунтов. Усредненные параметры приведены в таблице.

На способность столбов выдерживать нагрузку влияют факторы:

• площадь основания сваи;
• класс бетона;
• степень армирования;
• частота расположения.

Общие правила размещения столбов (свай):

• Интервал между столбами должен в три раза превышать диаметров сваи;
• Максимальный интервал составляет 3 м;
• Минимальное сечение пятки сваи при длине элемента ростверка до 3 м составляет 0,3 м.

Определение характеристик и параметров фундамента

Для того, чтобы спроектировать фундамент, необходимо произвести расчеты по следующему алгоритму:

1. Вычислить общую массу строящегося здания.
2. Определить типы грунтов и вычислить их физико-механические параметры. Для этого берут образцы грунта на разной глубине из пробных скважин.
3. Определить силу, с которой дом давит на фундамент.
4. Произвести расчет несущей способности буронабивной сваи.
5. Определить общее количество буронабивных свай и их конфигурацию.

Определение массы здания

1. Массу подсчитывают для каждого элемента конструкции – стен, перегородок, перекрытий и кровли . Сначала рассчитывают объем:

V = L х D х H; (1)

L, D, H – соответственно длина, ширина и высота элементов дома.

2. Вычисляют вес:

m = V х p; (2)

где p – плотность материала.

Для подсчета используют нормативные значения удельных масс. Плотность бетона составляет, к примеру, 2494 кг, а удельный вес древесины – 480–520 кг.

3. Рассчитывают вес полезной нагрузки – добавляют массу полов, штукатурки, декоративных отделочных материалов. Эта величина – постоянная, нормативная. Она зависит от общего размера помещений дома на всех этажах. Значение веса полезной нагрузки равно 150 кг/м2.

4. Увеличивают общую массу на коэффициент запаса прочности: конструкция должна противодействовать давлению снега зимой. Величину коэффициента берут из СП «Нагрузки и воздействия». Для средней полосы России значение коэффициента надежности равно:

• 1,3 – для бетонных монолитных сооружений;
• 1,2 – для сборных кирпичных и плитных конструкций;
• 1,1 – для домов из бруса и бревен;
• 1,05 – для сооружений из стали.

Определение физико-механических параметров грунтов

1. Несущую способность грунта можно определить по таблице 1:

Таблица нормативных сопротивлений грунтов под торцом опоры, кг/м2

Свая опирается на грунт не только нижним торцом, но и всей боковой поверхностью. Это сопротивление также учитывается при расчете фундамента.

Таблица нормативных сопротивлений грунтов вдоль поверхности опоры, кг/м2

Важно: глубина шурфов должна быть на 0,3–0,5 м большей, чем глубина промерзания. Обобщенные сведения о параметрах промерзания грунтов изложены в СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Для выполнения расчетов пользуются актуализированными данными из СНиП 23-01-99 (действует с 2013 года).

Определение параметров, влияющих на несущую способность свай

Опоры изготавливаются из бетона марки 100 и выше. Для того, чтобы опора выдерживала поперечные нагрузки, ее армируют стальными прутками. Чтобы перераспределить и выровнять между сваями весовую нагрузку, придать конструкции жесткость, вершины опор обвязывают бетонным ростверком. Монолитную ленту армируют стальными прутками.

Определение количества опор фундамента и их конфигурации

Длину внутренних простенков прибавляют к общей величине протяженности фундамента. Впоследствии на базе этой величины будут определены интервалы между осями опор. Вычисления трудоемки, но их можно доверить компьютеру: машина точно рассчитает параметры фундамента.

Минимальное количество опор определено нормативной документацией: их необходимо обязательно установить в углах здания и в точках пересечения несущих стен.

Онлайн калькулятор позволит:

• произвести расчет параметров ростверка;
• определить необходимый объем бетона;
• задать нагрузку, которую может выдержать одна свая;
• установить диаметр, глубину залегания и количество опор для фундамента.

Пример: Определение сопротивляемости буронабивной сваи по материалу и по грунту

1) По материалу (Рмат):

Рмат = Кур*Sосн*Rм; (3)

Кур – индекс однородности грунтов (справочно равен 0,6);

Sосн – площадь основания опоры, м2 (определяется расчетным путем – 3,14 * r2); Площадь основания сваи диаметром полметра равна 0,196 м2;

Rм – величина сопротивления бетона (табличная); Для бетона эта величина равна 400 кг/м2.

Подставляя значения в формулу, получаем: Рмат = 47 тонн.

2) По грунту (Ргр):

Ргр = Ког*Кур*(Rгосн*Sосн*p + Кду* Rгбок*h); (4)

Ког – индекс однородности грунта (справочно равен 0,7);

Кур – индекс условий работы (принимается за 1);

p – периметр (для трехметровой сваи с диаметром 0,5 м периметр равен 0,157 м);

Rгосн – сопротивление грунта, приведено в таблице 2; Для глины составляет 90 т/м2;

Sосн – площадь основания опоры, м2 (определена ранее – 0,196 м2);

Rгрп – величина сопротивления грунта под пяткой опоры (табличная); Для твердой глины это – 90 т/м2;

Кду – дополнительный индекс условий – 0,8;

Rгбок – значение несущей способности грунтов сбоку. Определяется как средняя взвешенная для каждой точки поверхности с интервалом в 1 метр. В нашем случае равно 3,85 тонн/м2.

h – толщина первого слоя грунта, прилегающего к фундаменту. Ее расчетное значение составит 2,3м.

Подставляя цифровые величины в формулу (2), получаем сопротивление сваи по грунту – 26,5 тонн. Эта величина – меньше, чем прочность материала. Ее и берут в качестве исходной для определения количества свай.

Пример: Расчет количества опор. Алгоритм вычислений

1) Определяем весовую нагрузку на 1 м ростверка (Нпм). Для этого полную массу дома относим к общему периметру ростверка.

Нпм = Мд/Пф; (5)

2) Вычисляем межосевое расстояние между опорами: находим отношение значения несущей способность сваи к нагрузке на погонный метр фундамента.

Осв = Ргр/ Нпм; (6)

В нашем случае опора способна выдержать вес в 26 тонн. Значит, на каждый метр ростверка, при соблюдении минимального интервала размещения свай в 3 метра, может прийтись до 8,33 тонн. На практике удельное давление, оказываемое обычным одноэтажным строением на фундамент, составляет 5,5–7 тонн.

Этот расчет буронабивных свай показал: мы можем выбрать более легкую конструкцию фундамента.

Фундамент является самой важной частью дома, его опорой. От конструкции фундамента, его прочности и качества зависит срок службы и долговечность дома, а также безопасность его жителей. Да и на общий бюджет строительства влияет то, какой тип выберет застройщик и из какого материала он будет выполнен — из бетона, дерева, камня и т.д.

Столбчатый фундамент подходит для строений, имеющих облегченную конструкцию.

Среди частных застройщиков наиболее распространенной разновидностью оснований для зданий является столбчатый фундамент.

Для домов, имеющих небольшой вес и без подвалов, самый экономичный, оптимальный, выгодный и надежный вариант — это основание из бетона. Он идеально подходит для небольшого каркасного дома, беседки, бани, флигеля, бытовки. Но в любом случае, для любой постройки очень важно сделать правильный расчет столбчатого фундамента из бетона.

Расчет нагрузки от дома

При самостоятельном решении вопроса строительства планируемого объекта, само собой разумеется, что, проектируя постройку, вы определились со стройматериалом, из которого будет возводиться здание. Следовательно, уже на этом этапе можно сделать оценку веса постройки, точнее — ее надземной части. Нужно сложить нагрузку от всех имеющихся конструкций здания, приплюсовать еще к ним нагрузки сезонные (например, предположительный вес снега на кровле) и нагрузки от будущих внутренних объектов сооружения.

Сезонные нагрузки рассчитываются приблизительно, в зависимости от региона. Для разных регионов России — разные сезонные нагрузки. Так, для южных регионов из-за малого количества снега и удельный вес покрова снега небольшой и составляет 50 кг на 1 м кв., а в северных регионах снежный покров рассчитывается с удельным весом 190 кг/ м кв.

В зависимости от полученного результата, оцениваются размеры обвязки из железобетона, служащей рамой, которая распределяет нагрузку равномерно на все опоры. Эта рама, при необходимости, передает неравномерную нагрузку деформационную от столбчатого фундамента. При расчете объема и массы обвязки учитывают, что железобетон, из которого она сделана, имеет средний вес равный 2400 кг/м3.

В заключении, все вышеперечисленные нагрузки суммируются, и получается общая нагрузка на фундамент (обозначим ее F).

Характер грунта

Естественно, что для самостоятельного расчета, вы не будете прибегать к лабораторному исследованию грунта и его показателей. Поэтому рассмотрим более бюджетный путь — оценка на глаз.

Существует несколько типов грунтов и каждый тип имеет свое расчетное сопротивление.

Сначала надо определиться с глубиной промерзания грунта и узнать глубину залегания грунтовых вод. К этому необходимо отнестись серьезно и ответственно, поскольку если грунт размоется или промерзнет, фундаменту из бетона грозят трещины, деформации и даже полное его разрушение.

На предполагаемом месте строительства дома выкапывается яма или шурф до достижения несжимаемых слоев грунта, пониже глубины промерзания грунта (ее нужно узнать в справочнике). Со дна ямы отбирается проба грунта и скатывают из него шарик. Теперь характер грунта можно определить таким способом:

1. Щарик не скатывается, а по визуальному определению дно шурфа имеет песчаный слой. Расчетное сопротивление грунта (обозначим — R) будет принимать значение в зависимости от того, насколько песок крупный: мелкий, пылеватый — от 2; средний — 3; крупный — 4,5.
2. Шарик при сдавливании рассыпается. Это свидетельствует о том, что грунт здесь — супесь и R будет принимать значение 3.
3. При сдавливании шарик не рассыпается, а после сдавливания на краях не образуются трещины. Это — глина и R может быть от 3 до 5.
4. При сдавливании шарик из грунта не рассыпается, но трещины образуются. Это — суглинок, а R может равняться от 2 до 4.

Следует учитывать, что расчетное сопротивление грунта R также зависит от пористости и влажности грунта.

Глубина фундамента

Определяя глубину столбчатого фундамента, нужно учитывать вес будущего дома, количество этажей, тяжесть материалов. Понятно, что даже при отличном грунте на участке, глубины фундамента в полметра будет недостаточно для дома в два этажа при наличии большого количества мебели.

Важным фактором для расчета глубины основания является его вид. Глубина в 50 см вполне подойдет для фундамента из труб, предназначенного для деревянной беседки. А вот потребует гораздо большую глубину чем 50 см.

Следовательно, глубина столбчатого основания рассчитывается по этим трем показателям: грунт, вес, вид. Если в разных сторонах строения эти показатели разные и возникают затруднения с определением глубины, то за основу берется максимальная глубина. Все же для строительства лучше выбирать ровную поверхность.

Количество опор столбчатого фундамента

Высота опор столбчатого фундамента над поверхностью земли должна быть не менее 30 см.

Следующий важный этап — это расчет количества столбов. Для равномерного распределения центра тяжести на все столбы, их размещают в центре строения и под каждый угол. Тогда основа не будет провисать. Столбы обычно устанавливаются на каждые 2 метра объекта и по вертикали и по горизонтали. Столбы должны иметь высоту больше уровня земли на 30 см. А если предполагается возможное подтопление дома (например, из-за большого количества снега), то высота фундамента еще более увеличивается.

Количество столбов будет зависеть от площади (S) основания столба. Если предположить нагрузку F равную 100000 кг, а сопротивление грунта R=4, то решив простое уравнение с одним неизвестным R=F/(S×n), вычисляем n — количество опор. У нас получается n = 13 штук.

В вычисления еще следует включить нагрузку, которую сами столбы оказывают на грунт.

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.

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 конструкции

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.

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:

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;
• 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 подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.