Пример расчета столбчатого фундамента

Возведение любого фундамента для жилого дома или другого строительного объекта требует точности, и поэтому необходимо проводить предварительный расчет столбчатого фундамента или основания другого типа. Но, если с основными параметрами бетонной ленты или плиты все более или менее понятно, то как делать расчеты столбовых опор, многие строители не знают. Поэтому рассмотрим расчет габаритов, несущей способности, материалов и других параметров именно для основания дома на столбах-опорах. Для этого необходим чертеж и/или проект фундамента:

Чертеж столбчатого основания
Чертеж столбчатого основания

Калькулятор

 

Требования к фундаменту на столбах

Как строительная конструкция столбчатый фундамент выглядит как группа столбов из определенных стройматериалов, связанных между собой ростверком. Ростверк — это горизонтальная обвязочная конструкция, предназначенная для усиления основания и объединяющая разрозненные конструкции, в данном случае – столбы фундамента. Устойчивость столбовых опор обеспечивается погружением их в грунт на расчетную глубину, которая зависит от массы здания и свойств грунта.

Нагрузочные характеристики тем выше, чем больше точек опирания на почву, и чем выше поверхностное трение опор. Проще говоря, диаметр опор должен быть достаточно большим, глубина погружения столбов и количество опор должно обеспечивать достижение оптимальной нагрузки на каждую опору при распределении нагрузок при помощи ростверка. Неглубокое заложение столбчатых опор разрешается для каркасного дома, для малоэтажных, легких и небольших по площади зданий из пиломатериалов, ячеистых бетонов, а также для модульных конструкций. Кирпичные, бетонные или панельные дома на столбчатом фундаменте построить невозможно, так как удельный вес стен строения должен быть ≤ 1000 кг/м3.

Столбчатые опоры делают из различных стройматериалов – они могут быть металлические из полых труб, кирпичные, блочные, бетонные или железобетонные, бутобетонные, из асбоцементных или бетонных труб, залитых бетоном, и т.д.

Незаглубленное столбчатое основание
Незаглубленное столбчатое основание


Незаглубленное столбчатое основание рекомендуется строить на участках с глубоким прохождением грунтовых вод – подошва опор должна находиться выше как минимум на 0,5 м.

Достоинства и недостатки столбчатого основания

Преимущества:

  1. Небольшой объем землеройных работ, которые можно провести без привлечения спецтехники;
  2. Экономия на строительных материалах;
  3. Возможность строительства дома на участках со сложным рельефом, с переувлажненным или слабым грунтом.

Недостатки:

  1. Нарушение технологии строительства может привести к наклону или деформациям столбчатых опор;
  2. Узкая сфера применения из-за низкой нагрузочной способности столбов.

Подготовка к расчету
Перед началом расчетов определяются исходные параметры для вычислений:

  1. Размеры строения;
  2. Нагрузочная способность грунта – определяется геологическими и геодезическими изысканиями;
  3. Несущая способность фундамента, включая вес самого основания и вес дома.

Эти данные необходимы в любом случае – и при ручных вычислениях параметров столбчатого фундамента с ростверком, и при расчетах при помощи программы-калькулятора:

Программа-калькулятор для расчетов любых типов фундаментов
Программа-калькулятор для расчетов любых типов фундаментов
 

Так как заказ исследования грунта обойдется недешево, можно сделать это самостоятельно — визуально. Нужно пробурить или выкопать скважину глубиной на 0,5 м ниже заглубления столбов, и убедиться в наличии/отсутствии грунтовых вод. Также визуально (по срезу) можно определить и тип грунта. На сложных участках такое исследование проводят в трех-четырех высотных точках.

Определение нагрузок

Нагрузки делятся на постоянные и временные. Постоянные нагрузки – это вес дома, нагрузки временные бывают кратковременными или длительными. Длительные — вес предметов интерьера и бытовой техники, кратковременные — вес жильцов и осадочные нагрузки с учетом действия атмосферных влияний. Для фундамента это – снеговые нагрузки.

Для определения постоянной нагрузки при оперировании расчётами понадобится узнать:

  1. Вес перекрытий, перегородок и стен;
  2. Вес стропильной системы и кровельных материалов;
  3. Массу основания дома.
Определение нагрузок
Определение нагрузок

В таблице ниже представлены данные по массе основных конструкций дома:

Строительная конструкцияМасса
Утепленные каркасно-щитовые стены ≤ 15 см толщиной35-55 кг/м2
Утепленные деревянные перекрытия, плотность утеплителя ≤ 200 кг/м390-170 кг/м2
Вес ж/б основания2600 кг/м3
Кровля
Крыши стальные из листового металла40-65 кг/м2
Керамическая плитка для кровли70-150 кг/м2
Битумная черепица40-80 кг/м2

Это нормативно-справочные данные, и при расчетах с их применением необходимо пользоваться коэффициентом надежности (прочности), который указан в СП 20.13330.2011. Для каркасно-щитовых строений дома эти данные приведены в таблице ниже:

Строительная конструкцияКоэффициент прочности
Из древесины1,10
Из армированного бетона плотностью ≥ 1700 кг/м31,30
Заводская тепло-, гидро- и шумоизоляция1,20
Тепло-, гидро- и шумоизоляция, сделанная на месте1,30

Карта районирования
Карта районирования

Регламент СП 20.13330.2011 предписывает соблюдение полезной длительной временной нагрузки не выше 150-170 кг/м2 при использовании коэффициента надежности 1,2. Таким образом, расчетное значение будет равно 180-204 кг/м2 поверхности пола.

Чтобы найти значение нагрузки от слоя снега, снова используются данные СП. Снеговой регион виден на картах в СП 131. 13330.2012. При расчетах используется коэффициент 1,4.

Как делать расчет

Сначала рассчитывается минимальная площадь фундамента по сумме площадей всех опор: Smin = P / Rо; где:

  • Р — вес здания, кг;
  • Rо — расчетное сопротивление грунта под основанием, кг/см2.
Почва под фундаментомРасчетное сопротивление Rо на глубине ≥ 1,5 м, кг/см2Расчетное сопротивление Rо на поверхности грунта, кг/см2
Галька, глина4,63,0
Гравий, глина4,12,75
Песок крупных фракций6,14,1
Песок средних фракций5,13,3
Песок мелких фракций4,12,75
Пылевидный песок2,11,3
Супесчаные или суглинистые почвы3,62,3
Глинистая почва6,14,1
Слой насыпного уплотненного грунта1,61,1
Слой насыпного рыхлого грунта1,10,68

Правильный и неправильный расчет фундамента
Правильный и неправильный расчет фундамента

Зная общую площадь опор фундамента, можно вычислить сечение подошвы для столба и их общее количество.

Для наглядности рассмотрим пример расчета столбчатого фундамента для каркасного дома в два этажа. Исходные данные:

  1. Толщина деревянных стен — 15 см, площадь дома — 120 м2;
  2. Листовая стальная кровля с деревянной стропильной системой, уклон стропил – 200, площадь кровли — 50 м2;
  3. Площадь деревянных балочных перекрытий — 80 м2;
  4. Снеговой регион — IV;
  5. Грунт под фундаментом – глинистый гравий.

Нагрузка с применением коэффициента надежности:

  1. Нагрузка от веса стен = 120 м2 х 50 кг/м2 х 1,1 = 6600 кг;
  2. Нагрузка от веса перекрытий = 80м2 х 150 кг х 1,1 = 13200 кг;
  3. Нагрузка от веса кровли = 50м2 х 60 кг/м2 х 1,1 = 3300 кг.
Расчет кирпичных столбов и стоек
Расчет кирпичных столбов и стоек


Для расчета массы основания со стороной опоры 40 см нужно знать шаг их размещения. Для примера возьмем одну колонну на 2 м, в результате получим 24 / 2 = 12 опор. Для IV снегового района глубина промерзания почвы равна 1,8 м. Опора заглубляется на 20 см ниже этой точки, и поднимается над поверхностью грунта на 50 см – для обвязки ростверком. То есть, общая высота опоры — 2,5 м.

  1. Вес опор равен 1,3 х 2,5 м х 0,4 м х 0,4 м х 12шт х 3300кг/м3 = 2230,8 кг;
  2. Долговременная полезная нагрузка равна 150 кг/м2 х 80 м2 х 1,2 = 1440 кг;
  3. Нагрузка от снегового слоя равна 240 кг/м2 х 1,4 х 50 м2 = 16800 кг.
Забирка столбчатого основания
Забирка столбчатого основания

  1. Сумма всех значений массы конструкций составляет 43570 кг;
  2. Smin = 43570 / 4 кг/см2 = 10892,5 см2 для всех опор;
  3. Площадь одной опоры = 40 см х 40 см = 1600 см2;
  4. Общее количество опор = 10892,5 / 1600 = 6,8 единиц (7 шт).


В нашем примере четыре опоры возводятся по углам здания, а оставшиеся — по периметру. Строительные конструкции дома с разным весом рассчитываются по отдельности и обустраиваются на отдельных и независимых основаниях. Например, веранда, терраса, павильон или гараж.

Климатическое районирование и вес несущих строительных конструкций учитывается в обязательном порядке, так как эти данные виляют на надежность, прочность и долговечность столбчатого фундамента.

Пример расчета столбчатого фундамента обновлено: Сентябрь 30, 2017 автором: Mamapko

 

Читайте по теме