Прочное основание дома- залог того, что он простоит долго. Столбчатый фундамент хоть и является самым дешевым, но в случае его правильного проектирования он также будет надежной опорой. Как выполняется расчет столбчатого фундамента, изложено ниже.
Столбчатый фундамент отличается от ленточного тем, что:
Изготавливают столбчатый фундамент в основном 2 видов:
Исходя из расчетных параметров фундамента этого вида, таких как глубина залегания подземных вод, уровень промерзания и тип грунта, существуют две разновидности столбчатого основания:
Исходные данные для расчета
Для того чтобы приступить к выполнению расчета, вам потребуется следующая информация:
Глубину промерзания земли в разных регионах страны можно увидеть на рисунке:
Самостоятельное определение типа грунта
Вряд ли кто-то захочет пойти в лабораторию и платить деньги за исследования, но такой параметр, как сопротивление почвы в зависимости от ее типа очень важен, поэтому определить его необходимо хотя бы самостоятельно. Руководствуемся следующим:
Расчет возможно выполнить тогда, когда вы уже определились:
Чтобы получить этот важный параметр, выполняем следующие действия:
Расчет столбчатого фундамента, пример которого приведен ниже, выполнен для железобетонного монолитного типа. Возьмем такие исходные данные:
Столбчатый фундамент представляет собой стойку со следующими размерами:
В расчете участвуют 2 параметра:
Итак, рассчитываем длину ската и площадь крыши:
Теперь мы сможем определить снеговую нагрузку:
4,3 х 126 = 541,8 кгс.
Порядок таков:
Перекрытие | Плотность Кг/куб. м | кПа | Кгс/кВ. м |
Дерево по деревянным балкам | 200 | 1 | 100 |
-«- -«- -«- -«- | 300 | 1,5 | 150 |
Дерево по балкам из стали | 300 | 2 | 200 |
Железобетонные плиты серии ПК | 5 | 100 |
умножаем:
У нас уже есть все данные для расчета суммарной нагрузки на фундамент:
541,8 + 600 + 900 + 960 = 3001,8 кгс = 30 кН.
Выполняем следующие действия:
При расчете фундамента под колонну, мы должны получить следующие данные:
Расчет этот сложный и ответственный, так что лучше, если его сделает профессионал. Для подсчета можно воспользоваться программой Project StudioCS Фундаменты. Эта программа, которую можно приобрести в Москве в Бизнес Центре «Гипромез»или заказать через интернет, позволяет:
Ее преимущества:
Возможен расчет фундамента под колонну и в системе APM Civil Engineering.
На выходе выдает:
Ее достоинства:
А вот здесь видно наглядно, как выполняется расчет в системе APM Civil Engineering:
Допустим, что известны такие параметры круглого столба как:
Расчет бетона для столбчатого фундамента выполним так:
Последовательность расчета фундамента популярно изложена в этом видео:
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.
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:
На несущую способность почв влияют:
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:
Общие правила размещения столбов (свай):
Для того, чтобы спроектировать фундамент, необходимо произвести расчеты по следующему алгоритму:
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. 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).
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.
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:
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.
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.
Объем верхней части столба | 0.038 м 3 |
Объем основания | 0.025 м 3 |
Общий объем столба | 0.063 м 3 |
Расстояние между столбами по горизонтали | 145 см |
Расстояние между столбами по вертикали | 143.3 см |
Количество фундаментных столбов | 14 штук |
Объем бетона всех столбов | 0.88 м 3 |
Объем бетона для ростверка | 0.606 м 3 |
Общий объем бетона | 1.486 м 3 |
Длина арматуры в одном столбе | 4.2 м |
Сумма арматуры в столбах | 58.8 м |
Длина арматуры в ростверке | 84 м |
Общая длина арматуры | 142.8 м |
Общий вес арматуры | 126.77 кг |
Расходы на строительные материалы для фундамента | |
Требуемое количество мешков цемента по 50 кг: | 10.4. ( Или 520) кг |
Стоимость цемента | 2079.9 |
Песок | 1299.94 кг |
Стоимость песка | 389.98 |
Щебень | 1871.91 кг |
Стоимость щебня | 748.77 |
Стоимость арматуры | 2535.44 |
Итого: | 5754.1 |
Укажите необходимые размеры
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.
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.
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.
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).
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:
Следует учитывать, что расчетное сопротивление грунта R также зависит от пористости и влажности грунта.
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.
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.