Расчет столбчатого фундамента из бетона. Как рассчитать столбчатый фундамент

Инструкция

Цель расчета - вычислить, какой величины груз будет действовать на столбы и узнать суммарную площадь опор. Общая нагрузка - это вес всего здания со всем находящимся внутри него: мебелью, бытовой техникой, жильцами. Точный вес найти довольно сложно, но это и не требуется. Достаточно вычислить приблизительную цифру, так как в расчет опорной площади закладывается коэффициент дополнительной, непредвиденной нагрузки.

Основной показатель, от которого зависят остальные выводы - это несущая способность грунта. Чем он ниже, тем большей площади должна быть основа для дома. Несущая способность грунта, в свою очередь, зависит от следующих характеристик:
- тип почвы на строительной площадке;
- степень ее плотности;
- насыщенность влагой;

Столбчатый фундамент обойдется в 1,5-2 раза дешевле монолитной ленты. Это же можно отнести к трудозатратам и расходу материалов. Опоры выставляются по всем угловым точкам и между ними на расстоянии 1,5-2,5 м друг от друга. Для устойчивости фундамента поверх столбов возводится обвязка. Большое значение для выбора сечения опоры имеет материал, из которого она изготовлена.

Для бетонных или бутобетонных столбов достаточно 40 см толщины, для каменных - 60 см, для кирпичных - 35-38 см. Такой вид столбчатого фундамента, как свайный забивной, в частном строительстве используется редко, в основном опоры либо изготавливаются самостоятельно, либо покупаются за заводах. Самодельные столбы усиливаются арматурными прутками сечением 10 мм. Опоры могут быть как прямоугольной формы, так и с уширением.

Расчет допустимого сечения столба - прерогатива специальных программ, так как в них закладывается большое количество коэффициентов. Это сопротивляемость грунта, боковое давление на опору, коэффициент максимального напряжения в почве под подошвой фундамента, максимальная ордината давления опоры и много других. Для частного застройщика проще выбрать для себя тип столба, который он будет устанавливать, и произвести расчет количества опор, которые смогут максимально эффективно выдерживать вес здания.

Допустим, выбраны параметры опоры: сечение 40/40 с уширением 80 см. Сначала требуется высчитать общую нагрузку, которая будет действовать на грунт (вес здания и всего, в нем находящегося) - М. Нагрузка на опоры должна превосходить вес здания на 1,5. Поэтому М*1,5. К этим данным следует прибавить вес одного столба. Таким образом, получим цифру, означающую нагрузку фундамента (вместе с постройкой) на грунт. Далее, высчитывается несущая способность одной опоры исходя из заданных параметров: сечение 40/40. Этот показатель определяется исходя из коэффициентов несущей способности грунта на строительной площадке. Для того, чтобы его найти, следует определиться с типом почвы.

Далее, высчитывается опорная поверхность одного столба: 80*80=6400 см2. После чего обращаем внимание на найденный ранее показатель несущей способности грунта. Если он соответствует 1,5, то расчет таков: 6400см"1,5=9600 см2. так находим предельную нагрузку основания на грунт. Эта величина должна быть больше ранее найденной цифры суммарной нагрузки. Осталось разделить эту цифру на найденный показатель несущей способности одной опоры и получить расчет точного количества требуемых к установке столбов.

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.

Данный калькулятор позволяет значительно упростить расчеты столбчатого фундамента с ростверком. Программа позволяет рассчитать количество материалов: длину и массу арматуры (если она потребуется), количество песка, щебня и цемента. Если вы укажете цену за единицу (килограмм/тонну) каждого из материалов, программа рассчитает общую стоимость фундамента. Также программа построит чертеж, дающий наглядное представление о том, как будет выглядеть будущий фундамент.

Чтобы воспользоваться калькулятором, нажмите на картинку ниже.

Что такое столбчатый фундамент с ростверком и в чем его особенности?

Дома с легкими стенами, где применение ленточных фундаментов неэкономично, монтируют на основания из железобетонных столбов, соединенных ростверком. Такие конструкции устанавливают для избегания влияний морозного пучения на целостность дома.

Столбчатые фундаменты менее подвержены разрушительным действиям этого явления. Они применяются в индивидуальном строительстве под легкие 2-3 этажные строения. Столбики закладываются на одинаковом расстоянии под несущими стенами и по углам постройки. Если в доме предусмотрены другие тяжелые конструкции, такие как печь, под ними тоже следует установить опоры из столбов. С целью равномерного распределения веса дома, чтобы опоры работали как единая конструкция их увязывают ростверком (обвязочными балками).

Столбы представляют собой монолитные железобетонные конструкции, углубленные в землю. На грунтах, подверженных морозному пучению, сооружают малозаглубленные или незаглубленные фундаменты. Рекомендуемые сечения столбов зависят от материала их изготовления. Бетонные могут иметь размеры 400х400 мм, каменные – 600х600 мм.

Столбики могут устраиваться из асбестоцементных труб. Их опускают в ямы, монтируют внутри армировку и заливают бетоном.
Работу начинают с подготовки стройплощадки. Срезают дерн и наносят на земельный участок план дома. Намечают расположение столбов. Копают ямы на глубину 25-30 см больше необходимой. Засыпают гравийно-песчаную подушку, которая должна превышать ширину столба.

Опалубку монтируют из влажной доски. Если таковой нет, нужно замочить. В противном случае доска оттянет на себя влагу из бетона, что нарушит его прочностные качества.

В ямы укладывается армировка из кругляка 10-12 мм. Порциями заливают бетон, трамбуют с применением ручных вибраторов. Дают ему затвердевать в течение 2 месяцев.

После застывания раствора монтируется ростверк. Проверяют соответствие положения вершин столбов одной плоскости. При нарушении горизонтали их выравнивают с применением цементного раствора. Устройство ростверка придаст фундаменту устойчивость и продольную жесткость.
Чтобы под домом не заметало снегом или домашние животные не смогли устроить себе там гнезда, вдоль столбов устраивают «забирку». Она может быть выполнена из того же материала, из которого будет возведен дом и иметь высоту не менее 40 см.

Столбчатые фундаменты весьма экономичны. Их применяют при строительстве небольших частных домов. Применение столбчатых фундаментов под тяжелые строения требует привлечения специалистов для проведения точных расчетов, позволяющих избежать разрушения здания вследствие неравномерной усадки опор.

При возведении какого-либо здания, важно правильно рассчитать фундамент. Производить расчет фундамента можно при помощи специалистов или же самостоятельно используя калькулятор фундамента. Рассмотрим самые важные моменты, сюда входит, расчет нагрузки, объем фундаментного котлована и советы, которые необходимо учитывать при создании проекта фундамента дома. Для расчета фундамента вы можете воспользоваться калькулятором фундамента .

1. Вычисляем вес конструкции дома.

Пример вычисления веса конструкции дома : Вы хотите возвести дом высотой в 1 этаж, 5 м на 8 м, также внутренняя стена, высота пола до потолка составляет 3 метра.

Подставим данные и высчитаем длину стен: 5+8=13 метров, прибавим длину внутренней стены: 13+5=18 метров. В итоге получаем длину всех стен, затем производим вычисление площади, умножим длину на высоту: S=18*3=54 м.

Вычисляем площадь цокольного перекрытия , умножаем длину на ширину: S=5*8=40 м. Такую же площадь будет иметь и чердачное перекрытие.

Вычисляем площадь кровли , умножим длину листа на ширину, к примеру, лист кровельного покрытия имеет длину 6 метров, а ширину 2 метра в итоге площадь одного листа составит 12 м, итого нам понадобится по 4 листа с каждой стороны. Итого получится 8 листов кровли с площадью 12 м. Общая площадь кровельного покрытия составит 8*12=96 м.

2. Вычисляем количество бетона, необходимого для фундамента.

Чтобы начать постройку здания нужно составить проект фундамента частной постройки, по которому можно вычислить необходимое количество строительных материалов для возведения конструкции. В нашем случае необходимо вычислить количество бетона для создания фундамента. Тип фундамента и различные параметры служат для расчета количества бетона .

3. Вычисление площади фундамента и веса.

Самым важным фактором является грунт под фундамент , он может не выдержать высокой нагрузки. Чтобы этого избежать нужно вычислить полный вес здания, включая фундамент.

Пример вычисления веса фундамента : Вы хотите построить кирпичное здание и подобрали под него ленточный тип фундамента. Фундамент углубляется в грунт ниже глубины промерзания и будет иметь высоту 2 метра.

Затем вычислим длину всей ленты, то есть периметр: P= (a+b)*2=(5+8)*2=26 м, прибавляем длину внутренней стены, 5 метров, в итоге получим общую длину фундамента 31 м.

Далее делаем расчет объема , чтобы это сделать нужно ширину фундамента умножить на длину и высоту, допустим ширина будет 50 см, значит 0,5см*31м*2м= 31 м 2 . Железобетон имеет площадь 2400 кг/м 3 , теперь найдем вес конструкции фундамента: 31м3*2400 кг/м=74 тонны 400 килограмм.

Опорная площадь будет составлять 3100*50=15500 см 2 . Теперь прибавляем вес фундамента к весу здания и делим его на опорную площадь, теперь у вас получилась нагрузка килограмм на 1см 2 .

Ну, а если по вашим расчетам максимальная нагрузка превысила эти типы грунтов, значит меняем размер фундамента, чтобы увеличить его опорную площадь. Если у вас ленточный тип фундамента, то увеличить его опорную площадь можно путем увеличения ширины, а если у вас столбчатый тип фундамента, то увеличиваем размеры столба или их количество. Но следует запомнить, полный вес дома от этого увеличится, поэтому рекомендуется сделать повторный расчет.

Расчет количества материалов столбчатого фундамента

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.

Краткая характеристика

Где не стоит применять столбчатый фундамент

Преимущества

Материалы

Строительство фундамента

Важные моменты