При строительстве используется несколько видов фундамента: ленточный, свайный, винтовой, плавающий, плитный, столбчатый. Каждый такой вид имеет свои особенности при строительстве.
Столбчатый фундамент требует гораздо меньших затрат, чем установка ленточного или плитного.
Расчет столбчатого фундамента, одного из надежных и экономичных, должен учитывать многие факторы: вид грунта, тип и размер здания, рельеф.
Столбчатый фундамент состоит из бетонных и железобетонных столбов, колонн, которые расположены по углам строящегося здания, в пересечениях стен, несущих простенок, балок и других средоточий нагрузок в строящемся здании.
Существуют неблагоприятные условия, при которых выполнение столбчатого фундамента нецелесообразно. К таким причинам относятся:
Вернуться к оглавлению
Схема столбчатых фундаментов из разных материалов.
Для каменного столбчатого основания подходит бутовый камень c сечением 0,6 м или плиты среднего размера, более плоские.
Часто для экономии времени при строительстве используются сверхпрочные железобетонные монолиты, сборные блоки из бетона или железобетона. Бетонные или бутобетонные столбы имеют сечение в пределах 0,4 м.
Расстояния между монолитными столбами обычно бывает от 1,5 до 2,5 м, однако иногда допускается и большее расстояние. В качестве ростверка чаще делается армированная перемычка.
Для основных и второстепенных помещений следует избегать конструктивных соединений. Пристройки (веранды, террасы, крыльцо) по своему весу более легкие, степень осадки разная, поэтому возникает необходимость отдельно рассчитать опору под эти помещения.
Соединение опор пристроек и основного здания происходит с помощью деформационного шва. В случаях превышения стандартных расстояний (2,5-3 м) столбов друг от друга ростверк (монолитная или сборная железобетонная балка, швеллер, профиль, двутавр) должен быть мощнее, чтобы держать всю весовую нагрузку.
Кирпичное фундаментное сооружение состоит из хорошо обожженного кирпича-железняка. Одним из вариантов устройства опоры под здание могут быть трубы из асбестоцемента или металла, которые после установки заливаются бетонной смесью.
Вернуться к оглавлению
Закладываемый бетонный столбчатый фундамент наиболее экономичен и эффективен, составляет 15-18% общей стоимости здания, в то время как закладывание других оснований может доходить до трети всей стоимости строительства.
Состав и вид грунта в начале строительства обязательно должен быть исследован, тщательный расчет при этом позволит уменьшить осадку всей строительной системы при сохранении степени давления на все имеющиеся столбы.
Необходимо проводить также расчет глубины промерзания почвы, чтобы обезопасить здание от деформации фундамента, для этого столбы закладываются ниже этой глубины промерзания.
При строительстве малоэтажных домов самыми опасными являются возникающие силы морозного пучения, которые действуют на фундамент.
При пучинистых грунтах в домах без подвалов чаще проводится расчет на малое заглубление 0,5-0,7 нормативной величины промерзания, бетонный столб необходимо заглублять на 70 см при глубине промерзания 140 см (140х0,5=70).
Схема столбчатого фундамента на разных грунтах.
Уменьшать воздействия сил морозного пучения возможно покрытием всей поверхности опоры специальными материалами: битумная или пластическая мастики, эпоксидные смолы и т.д., или утепляя поверхностный слой грунта вокруг опорных столбиков.
При возведении , камня, монолитного бетона, мелких блоков необходимо делать сужения кверху, что позволит экономить материал и в то же время равномерно распределять нагрузку от стен здания.
Строительство на пучинистых грунтах должно проходить в один год, фундамент, оставленный на зимнее время без стен, перекрытий, крыши, может деформироваться.
При закладке столбчатой опоры необходимо обязательно произвести расчет, учитывая подъем грунтовых вод. При расположении водоемов вблизи строительства необходимо устанавливать дренаж или гидроизоляцию.
Давление этих колон на грунт меньше на 20-25%, чем у сплошных ленточных оснований, что уменьшает общую площадь этой опоры, соответственно, и стоимость.
Вернуться к оглавлению
При необходимо определить всю нагрузку возводимого сооружения, которая будет действовать на грунт под . Сюда входят:
Для определения объема бетона, количества опор необходимы следующие данные: диаметр, высота столбиков.
Для заливки бетона круглых столбов необходимо рассчитать поперечную площадь по формуле S=3,14хR2, где S — площадь поперечного сечения, R — радиус. Если диаметр столба 30 см с расширением внизу до 50 см, то поперечная площадь составит 3,14х(15)2=706,5 см³. Объем 2-метрового столба при таком сечении — 706,5х2= 1413 м³. Площадь опоры определяется по формуле Sj=3,14хD2/4. В данном случае эта площадь равна 3,14х50х50/4=1962,5 см².
Подошва столбчатого фундамента необходима для того, чтобы грунт под нагрузкой не продавливался. Расчет подошвы фундамента производится по следующей формуле:
Sp>y1F/y2R, где
Sp — площадь подошвы (см²);
Y1 — коэффициент надежности (=1,2);
Y2 — коэффициент условий, зависит от грунта и жесткости конструкции здания (1,0 — глина, каменные стены здания; 1,1 — глина, деревянные и каркасные стены; 1,2 — глина, пески маловлажные, короткие стены с соотношением длины к высоте<1,5; 1,2 — песок крупный, жесткие длинные строения; 1,3 — мелкий песок, любое сооружение; 1,4 — песок крупный, длинные сооружения)
R — расчетное условное грунтовое сопротивление, в кг/см² на глубину 1,5-2 м (гравий 4-5; щебень 4,5-6; пески 1,5-4,5; супесь 2-4; суглинок 1-4; глина 1-9)
Предположим, здание имеет F = 100 000 кг, грунт — мелкий песок, R = 4. В этом случае:
Sp = 1,2х100 000/1,3х4 = 23076,9 см.
Определить количество свай можно по следующей формуле:
N= F/RхS, где
N — количество столбов, шт.;
R — грунтовое сопротивление, кг/см²;
Sp — площадь подошвы, см².
N=1,2х100000/4х1962,5=15,3 шт.
Средний объемный вес железобетона 2400 кг/м³, следовательно, вес одной железобетонной колонны составит 0,1413 м³х2400=339 кг. Значит, масса 15 опор составит 5085 кг.
Проверочный расчет. R=1,2х105085/1962,5х15=4,28. При строительстве данного сооружения надежна с 15 опорами.
Размер сечения кирпичных опор наиболее часто применяется 380х380 мм. Ширина подошвы из щебня, камня имеет следующие размеры: 500х500 мм. Высота кирпичного столба в зависимости от грунта от 1,5 до 2 м, для этого применяется полнотелый красный кирпич М-150, М-200 весом 3,3 кг. В одном м³ содержится 513 кирпичей.
При F = 100 000 кг, мелком песке, R = 4, сечении опоры 380х380 мм, высоте опоры 2м расчет будет следующий:
Объем одной колонны 0,38х0,38х2=0,29 м³ (149 кирпичей), ее вес — 149х3,3= 491,7 кг.
Количество кирпичных столбов для данного строительства следующее:
N=1,2х100000/4х(38х38)=21 шт.
Масса всех колонн составит 21х491,7=10321,7 кг.
Проверочный расчет. R=1,2х110321,7/1444х21=4,36. Сооружение с 21 столбом надежно.
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.
Суммарный периметр фундамента, включая внутренние перегородки.
Площадь нижней части ростверка, которая нуждается в гидроизоляции.
Площадь боковых поверхностей наружной стороны фундамента, нуждающаяся в утеплении.
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.
Приблизительный вес бетона при средней плотности.
При расчете берется во внимание полный вес конструкции.
Рассчитывается по нормативам СНиП. Учитывается относительное содержание продольной арматуры в сечении ленты 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).
Вес стержней арматуры, вместе взятых.
Для крепления стержней арматуры внахлёст, используйте данное значение.
Общая длина арматуры включая нахлест.
Необходимое количество продольных стержней арматуры для каждого столба или сваи.
Минимально допустимый диаметр продольных стержней арматуры, обеспечивающих прочность столбов или свай.
Определяется, основываясь на нормативах СНиП.
Рассчитывается таким образом, чтобы при заливке бетона арматурный каркас не был смещён или деформирован.
Суммарный вес хомутов, которые потребуются при строительстве всего фундамента.
Необходимая толщина досок опалубки при заданных параметрах фундамента и заданном шаге опор. Рассчитывается исходя из ГОСТ Р 52086-2003.
Число досок стандартной длиной 6 метров, которые потребуются для возведения всей опалубки.
Общая протяженность опалубки с учетом внутренних перегородок.
Такой объем досок потребуется для возведения опалубки. Вес досок рассчитывается из среднего значения плотности и влажности хвойных пород дерева.
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.
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
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
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
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
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.
Это могут быть столбы с круглым или прямоугольным основанием. И с круглой или прямоугольной основной частью.
Укажите размеры в миллиметрах
B
- Ширина или диаметр.
H
- Высота основной части.
A
- Высота основания столба. Если свая без основания, то не указывайте этот размер.
D
- Ширина или диаметр основания.
D1
- Длина для прямоугольного основания.
B1
- Ширина для прямоугольного столба.
При круглых сечениях эти размеры в расчете не участвуют.
Габариты столбчатого фундамента
X
- Ширина фундамента.
Y
- Длина фундамента.
X1
- Количество столбов по ширине, включая столбы по углам.
Y1
- Количество столбов по длине, включая столбы по углам.
S - Если отмечено, то будут рассчитываться столбы, расположенные равномерно под всем домом. Если нет, то столбы только по периметру фундамента.
Габариты ростверка
E
- Ширина ростверка.
F
- Высота ростверка.
Если расчет монолитного ростверка не требуется, то не указывайте эти размеры.
Арматура
ARM1
- Количество прутьев арматуры в одном столбе.
ARM2
- Количество рядов арматуры в ленте ростверка.
ARMD
- Диаметр арматуры. Указывается всегда в миллиметрах.
Если армирования не требуется, то установите значения в 0.
Укажите количество цемента для изготовления одного кубического метра бетона. В килограммах.
Укажите пропорции для изготовления бетона, по весу.
Эти данные различны в каждом конкретном случае.
Они зависят от марки цемента, размеров щебня и технологии строительства.
Уточняйте их у поставщиков строительных материалов.
Для расчета ориентировочной стоимости строительных материалов укажите их цены.
В результате программа автоматически вычислит:
Расстояние между фундаментными столбами и их количество.
Объем бетона для одного столба, отдельно для верхней и нижней части.
Количество бетона для ростверка.
Длину и вес необходимого количества арматуры.
Стоимость строительных материалов для устройства монолитного столбчатого или свайного фундамента с ростверком.
Чертежи дадут общее представление и помогут в проектировании свайных фундаментов.
Для бань и домов без подвалов, домов с легкими стенами и домов из кирпича, где применять ленточный фундамент не экономично, часто применяется столбчатый фундамент. Его расчет дело трудоемкое, но с нашей программой подсчеты не отнимут у вас много времени. Все, что вам нужно, это заполнить согласно инструкции соответствующие поля, и вы получите сведения о необходимых для строительства материалах, узнаете их количество и общую стоимость.
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.
