Рассчитываем число опор
Число опор напрямую зависит от того, какая будет площадь её основания. Приведём пример, как рассчитать количество столбов в случае обустройства бурозабивных свай с диаметральным сечением 300 мм, с последующим обустройством башмака габаритами в 50 см. Используем формулу вычисления площади круга S=3,14*r2. Подставив все значения, получим площадь равную 1960 см2. Подробнее о расчете столбов основания смотрите в этом видео:
https://youtube.com/watch?v=EQKPD1LPpig
Предполагаемую нагрузку берём равную 100 т (F), сопротивление почвы – 4 (R). Воспользовавшись формулой R=F/(S*n) и поставив все известные значения, получим уравнение, решив которое, получим значение n (количество свай). В данном примере, получаем 13 опор.
К нагрузке дома прибавляйте вес самой опоры
Не забываем, что сами опоры также имеют определённый вес, поэтому их также учитываем в общей нагрузке. Для этого производим дополнительные вычисления. Например, если длина столба равна 2 м, то объём опоры вычисляем умножением площади основания на длину столба. В итоге получаем значение – 0,14 м3. Умножаем данное число на объёмный вес железобетона 2400 кг/м3 и определяем вес одной опоры, приблизительно 340 кг. А вес 13 таких опор бет равным около 4,5 т.
Прибавив вес опор в общую нагрузку и произведя повторные, более точные вычисления, получаем, что необходимо закладывать 14 опор.
В принципе, представленные вычисления не так уж и сложны, и выполнить их самостоятельно вполне реально. Для облегчения выполнения расчета свайного фундамента можно воспользоваться онлайн калькулятором. В данном случае просто вводятся исходные данные, а затем используем полученные результаты.
Важные моменты при строительстве столбчатого фундамента
При устройстве фундаментов на пучинистых грунтах необходимо иметь четкое представление о том, что строительство дома и ввод его в эксплуатацию должны осуществляться в один строительный сезон. Фундаменты, возведенные на пучинистых грунтах и оставленные на зимнее время без нагрузки (без стен, перекрытий и крыш), могут деформироваться
Это справедливо для всех видов фундаментов, но особо важно для столбчатых, так как каждый столб ведет себя как отдельные фундамент (из-за отсутствия единого жесткого остова в отличии от ленточного или плитного). Осадку каждый столб дает свою, что в дальнейшем (после морозов – весной) может усложнить устройство ростверка и стен.
Непредвиденные деформации могут произойти и в том случае, когда построенный дом в зимнее время не эксплуатируется и не отапливается, а глубина заложения фундамента была рассчитана на тепловой режим отапливаемого дома
Благоприятным временным периодом закладки фундамента считается, тот отрезок времени, когда почва «отошла» от мороза и грунтовые воды сошли на нижние пласты. Это могут быть летние месяцы и начало осени.
В том случае если вы сделали опоры столбчатого фундамента из монолитного бетона, то тут следует знать, что «готовность» бетона достигается по истечении 30 дней. Весь период «созревания» на бетонные опоры не следует делать никаких нагрузок, а так же стоит позаботиться о том, чтобы верхний слой бетона не пересыхал. Для этого вы можете укрыть его пленкой или рубероидом. Для равномерного схватывания бетона, время от времени опоры следует смачивать водой (два или три раза в неделю, это зависит от погодных условий).
Для приготовления бетона, вам лучше всего использовать цемент марки М400. Для наполнителя бетона можно использовать мелкий гравий и крупнозернистый песок.
Пример расчета компонентов для приготовления бетонной смеси:
цемент 20 кг;
песок 50-55 кг;
гравий* (щебень) 80- 85 кг.
Вода добавляется из расчета, чтобы бетонную смесь можно было легко укладывать – но не заливать!
Если состав бетонной смеси будет слишком жидким или же наоборот слишком густым, то прочность бетонной конструкции снижается на 25% от прочности такой же конструкции, при изготовлении которой были выдержаны все требования пропорциональности компонентов.
Производим расчет
Перед монтажом любого фундамента, следует обязательно произвести все необходимые расчеты.
Глубина
Первое что надо рассчитать — это глубина. Глубина зависит от грунта на участке, веса будущего дома. Начнем по порядку: грунт.
Тут необходимо знать на какой глубине залегают грунтовые воды, и узнать глубину промерзания грунта. Для этого копаем яму до несжимаемых слоев грунта, достигнув которых получаем глубину фундамента (хотя можно и у соседей спросить!).
Это необходимо и очень важно, т.к. если все это не учитывать, тогда в случае промерзания или размытия грунта появятся трещины, деформация и возможно разрушение
Если ваш будущий дом проектируется тяжелым ( не сколько этажей, тяжелый вес материалов и т.п.), это тоже следует учитывать выбирая глубину.
Даже если на вашем участке грунт просто отличный, я думаю для дома в 2-а этажа, с большим количеством мебели и жильцов, сделать фундамент глубиной 0,5 метра будет не совсем логично.
И последний фактор от которого зависит расчет глубины — это вид. Для столбчатого фундамента из бетона, глубины в 50 см. не хватит, а для деревянной беседки хватит и 40-а сантиметров. Так что глубину следует рассчитывать исходя из этих 3-х показателей(грунт- вес — вид).
Тут возникает вопрос, если в одной части строения получается так, что фундамент можно копать глубиной в 50 см, а в другой на 1 м, тогда как быть!? В этом случае глубина определяется самым глубоким показателем, не минимальным, ни средним, а подчеркиваю – за основу берем максимальную глубину. Конечно лучше строить на ровной поверхности.
Следующий этап — рассчитываем количество столбов. Столбы делают под каждый угол и в центре строения ( что бы не провисала основа и центр тяжести распределялся равномерно).
Обычно их устанавливают на каждые 2 м. здания как по горизонтали, так и по вертикали. Высотой они должны быть хотя бы на 30 сантиметров выше чем уровень земли. При возможном подтоплении, или у вас выпадает большое количество снега и других факторов, высоту необходимо увеличить.
Подготовительные работы
Перед началом строительства, надо составить план постройки. Имея на руках план, где все рассчитано до мелочей, можно проводить дальнейшие работы. Придерживаясь плана, намечаем, где будут столбы для фундамента, для этого вбиваем в нужные места металлические колышки.
Затем отсчитав от периметра будущего здания по 2 м. с каждой стороны, обозначим границу, можно песком. Это часть участка, с которой будет необходимо убрать верхний слой грунта, чтобы исключить прорастание растений под домом. Достаточно снять слой земли всего на глубину 10-30 см от поверхности.
Площадка должна быть абсолютно ровной, если необходимо сровняйте имеющиеся бугры, или подсыпьте грунт в углубления. На то место, где будет возведено здание, насыпаем слой песка или гравия. После этого строительная площадка готова, переходим к копанию ям для столбов.
Как армируют — способы и чертеж
Существуют два метода проведения процедуры:
- Под все опоры подготавливаются скважины или котлованы на заложенную в проекте глубину. По ширине углубление должно слегка превышать ширину будущей опоры. В котловане монтируется опалубка, ее верхняя часть должна подниматься над грунтом на 50 см. Когда опалубка готова, создается арматурный каркас.
- На указанную по плану глубину производится забуривание скважин – здесь потребуется специальная техника. Опалубка потребуется только для надземной части основания. Такой метод более прост в выполнении и относится к современным методам, однако он требует грунта определенной плотности.
Схема армирования фундамента:
Когда арматурный каркас устанавливается на место, производится заливка бетонной смеси.
Какие особенности каркасных домов влияют на фундамент
При выборе фундамента для каркасного дома учитывают такие особенности технологии:
- сравнительно небольшой вес коттеджа (основной стройматериал это дерево, которое значительно легче бетона или кирпича);
- применяется нижний пояс обвязки (брус или толстая доска, уложенные на фундамент и служащие основой стойкам каркасных стен);
- легко просчитываемое распределение нагрузок от каркаса на основание.
Простота расчета нагрузок определяется технологией каркасного домостроения, которая делится на следующие этапы:
- на возведённое основание монтируют вертикальную каркасную конструкцию из деревянных брусьев по всему периметру.
- области между направляющими заполняют утеплителем и закрывают снаружи сэндвич-панелями или ОСП-щитами.
- выполняют обшивку стен стройматериалом для внутренней и внешней отделки.
Для специалистов не составляет большой сложности рассчитать вес стройматериалов, применяемых на каждом этапе, поэтому «мощность» фундамента можно рассчитать достаточно точно.
Далеко не всегда требуется обустраивать мощный фундамент для каркасного дома Источник remotn.ru
В итоге, стоимость проведения геологической экспертизы окупится несколько раз, а вы получите гарантированно качественный фундамент.
Конструктивные особенности
Выполнить столбчатый фундамент своими руками очень легко
Выполнить столбчатый фундамент своими руками очень легко, но чтобы сделать монтаж правильно нам нужно знать особенности конструкции. Именно этой информации и посвящен наш раздел. Основание опорных точек утрамбовывают подушкой из песка в 20 см, который помогает отводить осадки. После этого их нужно залить раствором из бетона – это и создаст монолит основания. Также в структуру входит столбчатая опора с арматурным укреплением. Столбы должны подниматься над землей на полметра. Стоит учесть, что между собой они соединяются ростверком.
Примеры
Рассчитаем основание для конкретных построек.
Для каркасного дома
Исходные данные:
- Столбчатый фундамент представлен опорами из бетонных блоков, в сечении которых квадрат.
- Почва на участке постройки — суглинок (плотность 3.5 кг/см2).
- Уровень промерзания грунта 1,2 м.
Определение отметки промерзания почвы необходимо, чтобы рассчитать на какой глубине должна находиться часть колонны под землёй.
Площадь основания возьмём минимальную — 40*40 см=1600 см2. При плотности почвы 3.5 кг/см2 каждая колонна будет испытывать предельную нагрузку: 1600*3.5 = 5.6 т
Общая нагрузка определяется как сумма веса следующих элементов:
- наружных и внутренних стен;
- основания с ростверком;
- стропильной структуры;
- цокольной и чердачной основы;
- кровли;
- снегового покрова;
- нагрузки при эксплуатации на этаже.
Каждая постройка имеет индивидуальные значения приведенных параметров, поэтому расписывать их нет смысла. К примеру, общий вес дома составляет 70 т. Количество столбов = вес дома(кг): предельную нагрузку от каждой колонны (кг) = 70000:5600 = 12.5.
Округлив результат, получим: 13 колонн необходимо для возведения столбчатого фундамента. Учитывая необходимость резерва устойчивости: 13*1.4=18 колонн.
Для бани
Для бани столбчатый фундамент из железобетона рассчитывается следующим образом. Баня будет иметь размеры 3*4 м. Нормативы требуют установки колонн не менее чем через 1,5 и не более чем через 3 м. Для примера возьмем среднее значение – через 2 м.
Для каждой стены нужно 3 опоры — по 2 в углах и 1 посередине. К примеру, размеры верхнего сечения — 40*40 см, нижнего — 80*80 см. Вес опорной конструкции 1035 кг, нагрузка 2977 кг.
К полученной величине следует прибавить массу одной колонны. Объем колонны составляет 0.25 м3, а плотность материала указана в источнике (2500). Тогда вес столба будет равен: 0.25*2500 = 625 кг. Он создаст нагрузку на грунт: 3884+625 = 4509 кг.
Опорное сечение каждой колонны составляет 80*80 = 6400 см2. Предельные нагрузки на грунт зависят от значения устойчивости, равного 1.5 кг/см2, тогда: 6400*1.5 = 9600 кг. Это значительно больше величины рассчитанной нагрузки.
Следовательно, столбчатая конструкция при таких условиях будет устойчива к нагрузкам, полученным от бани размером 3*4 м. Если владелец участка посчитает нужным, он может уменьшить размеры опор, с учётом того, что вычисленные нагрузки не превысят допустимых параметров.
Как рассчитать столбчатый фундамент под баню, подскажет видео:
Оцениваем нагрузку от дома
Если вы самостоятельно решаете вопросы строительства загородного дома, то уже на этапе проектирования постройки знаете, из каких строительных материалов будете возводить здание. А это значит, что уже сейчас можно оценить вес надземной части постройки, просуммировав нагрузки от всех конструкций здания и добавив к ним сезонные нагрузки, а также нагрузки от объектов, которые впоследствии будут размещены внутри сооружения.
Исходя из полученных данных, оцениваются размеры железобетонной обвязки – высокого ростверка, который послужит рамой, равномерно распределяющей нагрузки на все опоры. Он же будет при необходимости передавать неравномерную деформационную нагрузку от столбчатого фундамента. Рассчитывается объем обвязки и ее массу при условии, что средний объемный вес железобетона равен 2400 кг/м3.
Основные параметры
Расчет столбчатого фундамента заключается в определении нужного количества опор. В учёт берутся следующие параметры:
- инженерно-геологический отчёт с данными о глубине залегания грунтовых вод и структуре почвы;
- информация об удельном весе строительных материалов;
- уровень промерзания грунта и толщина снегового покрова.
Работы по изучению структуры почвы проводятся специалистами, в противном случае владелец строительного объекта должен провести необходимые мероприятия самостоятельно.
Чтобы определить возможность выполнения столбчатого фундамента, на участке выкапывают 2-3 шурфа, их глубина должна быть 0.5 м или больше от опорной подушки фундамента.
Если грунтовые воды залегают в этом промежутке, столбчатую конструкцию применять нельзя. Ее следует заменить на более устойчивую, что обойдется дороже.
При расчете конструкции, основными факторами являются:
- вес снежного покрова;
- вес постройки;
- вес бытовых коммуникаций.
По желанию, можно рассчитать каждый параметр, исходя из удельного веса конструктивных блоков. Это трудоемкий процесс, поэтому можно воспользоваться уже имеющимися данными в справочнике. В источниках есть следующая информация.
Таблица нагрузки материалов на фундамент:
| Материал стены | Толщина, мм | Нагрузка, кг/м2 |
| Бревна | 240 | 135 |
| Брус | 150 | 120 |
| Каркас с утеплителем | 150 | 50 |
| Пенобетон | D600300 | 180 |
| Перекрытие между этажами по балкам из дерева | 100 | |
| Чердачное перекрытие | 150 | |
| Нагрузка перекрытий при эксплуатации | 200 | |
| Плиты из бетона | 350 | |
| Кровельная металлочерепица | 30 | |
| Керамическая кровля | 80 | |
| Шифер | 50 | |
| Снежный покров | 100 |
При расчете нужно учитывать и вес столбчатого фундамента. При этом необходимо его объем умножить на усреднённое значение массы железобетона. Оно составляет 2500 кг/м2. Наклон крыши влияет на указанный параметр.
Вопрос-ответ:
Для чего нужен столбчатый фундамент?
Столбчатый фундамент используется для поддержки и распределения нагрузки здания на грунт. Он может быть эффективным решением в случаях, когда земля имеет недостаточную несущую способность или когда есть существенные колебания уровня грунта.
Как произвести расчет столбчатого фундамента?
Для проектирования столбчатого фундамента требуется знание определенных параметров, таких как нагрузка, тип грунта, глубина залегания грунтовых вод и размеры здания. Для начала, нужно проанализировать данные грунта и определить его несущую способность. Затем, основываясь на весе и габаритах здания, можно рассчитать оптимальные размеры столбов и расстояние между ними
Важно учесть все факторы, чтобы грамотно спроектировать столбчатый фундамент и обеспечить его надежность и долговечность
Какие факторы нужно учесть при расчете столбчатого фундамента?
При расчете столбчатого фундамента необходимо учесть несколько факторов
Во-первых, важно определить тип и свойства грунта, на котором будет строиться фундамент. Это поможет определить несущую способность грунта и выбрать подходящий размер и глубину фундамента
Во-вторых, следует учесть нагрузку, которую будет нести здание, и распределить ее равномерно между столбами. Наконец, нужно учесть глубину залегания грунтовых вод и принять меры по их защите от промерзания или попадания воды в подвал здания.
Как выбрать оптимальные размеры столбов и расстояние между ними?
Определение оптимальных размеров столбов и расстояния между ними зависит от нескольких факторов, таких как нагрузка, тип грунта и размеры здания. При выборе размеров столбов необходимо обеспечить достаточную несущую способность каждого столба для передачи нагрузки от здания в грунт. Расстояние между столбами также должно быть рассчитано таким образом, чтобы гарантировать равномерное распределение нагрузки. Для этого можно применить различные методы и формулы, учитывающие вес и габариты здания, тип грунта и другие параметры.
Армирование
Столбы обязательно армируются. Арматура применяется диаметром 10-14 мм, состоит из нескольких, не менее трёх, вертикально расположенных прутов, соединённых вязальной проволокой. Пруты фиксируются в опалубке так, чтобы они не касались стенок опалубки.
Верх прутов должен выступать на 20-30 см для крепления с ростверком.
После устройства столбов и контрольной проверки их верхней отметки изготавливается или монтируется ростверк. Он необходим для обеспечения жёсткости и устойчивости всей системы столбов. Для монолитного ростверка изготавливается опалубка с армированием, аналогично фундаменту. Арматура ростверка сваривается с выступающей частью армирования столбов. Металлический ростверк из двутавра или швеллера также приваривается к оголовкам столбов.
Столбчатый фундамент своими руками: пошаговая инструкция
Определив глубину и расстояние между столбами, приступайте к земельным работам. Размер каждой ямы должен быть в 2 раза больше размера опорной плиты. Глубина равна заглублению основания.
Разметка и копка ям под столбчатый фундамент
Выкопав яму, уплотните ее дно с помощью ручной, электрической или бензиновой трамбовки.
Насыпьте песок (толщина слоя 7 см) и уплотните его трамбовкой.
Насыпьте один на один три слоя щебня. Снизу фракция 40–50 мм, затем 25–35 мм и самая верхняя 5–15 мм. Каждый слой уплотняйте отдельно. Уложите армирующую сетку и привяжите к ней вертикальную арматуру, которая будет расположена внутри столба. Высота арматуры должна быть достаточной для того, чтобы привязать к ней армирование ростверка.
Армирование столба и ростверка
Залейте бетоном марки не ниже М300.
Заливка асбестовых труб бетоном
Через 3 дня наденьте на арматуру асбестовую трубу внутренним диаметром свыше 15 см. Обязательно проверяйте трубы с помощью уровня. Необходимо не только установить каждую вертикально, но и обеспечить одинаковую высоту, иначе будет очень трудно сделать ростверк. Залейте трубы бетоном и засыпьте снаружи землей. Накройте торцы труб рубероидом или обмажьте битумом для гидроизоляции.
Принцип работы и требования
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).
Изготовление опалубки
Любой фундамент под дом, даже каркасный, строится с использованием опалубки. Для изготовления опалубки под дом из щитовой панели понадобятся следующие материалы:
- обрезная брусовая доска (можно использовать или II, или III сорт, или оба сорта), длина у доски может колебаться от 3-4 до 6 метров, её толщина должна находиться в диапазоне от 2 до 2,5 сантиметров;
- деревянные бруски с сечением 5х5 сантиметров;
- гвозди с длиной забивного ствола в 7 и 8 сантиметров.
Схема обустройства опалубочных щитов для ленточного фундамента
Подготовка и возведение каркаса жёсткости под будущий фундамент для дома из щитовой панели:
- Когда работы по подготовке строительной площадки завершены, на дно траншеи необходимо уложить бут. Бут – это своеобразная подушка под основание будущего строения. В него могут входить битый шифер, камни, бой кирпича. Заполнить бутом траншею необходимо примерно на 1/3 от её глубины;
- Поверхность с бутом засыпается слоем песка (слой должен иметь толщину примерно 20 сантиметров), песок должен быть обильно полит водой;
- Процедуру с водой необходимо повторить 3-5 раз, пока не станет видно, что уровень песка из-за воды не меняется (это будет означать, что всё пространство между бутом заполнено водой – как раз это нам и требуется);
- После обозначенных выше процедур необходимо приступать к обустройству каркаса жёсткости будущего основания. Для его создания можно использовать обрезки старых труб, металлические уголки, швеллеры. Каркас, к слову сказать, может быть и сварным, однако допускается крепление различных его частей с помощью хомутов, проволоки и других крепёжных элементов.
Что касается описываемого ленточного основания, то в данном случае строительство опалубки будет всегда начинаться с возведения направляющих досок. Обязательно нужно проверить, нет ли на досках каких-либо щелей, дыр.
Схема устройства ленточного фундамента для щитового дома
Если получается так, что высота опалубки превышает 2 метра, то вместо обыкновенных досок лучше использовать щитовые материалы (к примеру, можно взять листы фанеры, толщина которых должна составлять не менее 1 сантиметра).
Кстати, специалисты рекомендуют при возведении щитовых домов использовать именно несъёмную опалубку, так как она существенно уменьшает теплопотери. При изготовлении опалубки обязательно надо устанавливать подпорки, хотя некоторые строители этого не делают. Почему?
Дело в том что при помощи подпорок опалубка будет ровнее, а значит, что и фундамент будет впоследствии идеально ровным. Опалубка – это форма для заливки основания, так что если она будет в идеальном состоянии – и основание дома потом будет таким же. И наоборот.
Расчет количества арматуры для ленточного фундамента
Для ленточных фундаментов применяют два армирующих пояса и арматуру толщиной до 12 мм. При наборе каркаса следует помнить, что вертикальные и поперечные прутья подвергаются меньшей нагрузке, чем продольные.
В качестве вертикальных и поперечных прутьев подойдет катанка, а для горизонтальных применяют рифленую арматуру. Ставятся продольные пруты не реже чем через 40 см, но не менее двух прутков.
Длина катаной арматуры считается по количеству поперечных прутков, умноженных на длину поперечного прутка, и количеству вертикальных прутков, умноженных на длину вертикального прутка. Конструкция собирается при помощи вязальной проволоки, ее количество обсчитывается из расчета около 30 см проволоки на одну скрутку.
Расчет бетона на фундамент производится так — количество использованного бетона равняется объему фундамента. Метод расчета объема фундамента – вычисляется площадь геометрической фигуры, которую он собой представляет (в данном случае произведение длины ленты на ее ширину). Площадь затем умножается на высоту заливки бетона.
Глубина заложения столбчатого фундамента
При расчёте глубины заложения фундамента следует обратить внимание на некоторые моменты:
- Средняя глубина промерзания грунта в вашей местности, так как лучше всего заложить столбчатый фундамент ниже этой глубины, что уменьшит действующие силы деформации;
- Состав и вид грунта: подвижный и неподвижный грунт, песчаный или глинистый. Самый лучший грунт это песок — так как он не скапливает в себе влагу (вода проходит через песчаные слои очень быстро), а также он обладает наилучшей несущей способностью;
- Торфяной или илистый грунт не подходит для строительства, необходимо частично или полностью заменить его на песчаный;
- При наличии высокого уровня грунтовых вод обязательно нужно устраивать дренаж и делать гидроизоляцию;
- Необходимо учитывать вес будущего строения, массу опор самого фундамента, а также приблизительную нагрузку, создаваемую проживающими людьми, мебелью и т.п.
Мы всегда рекомендуем на этапе проектирования обратиться к опытному специалисту, обладающему всеми необходимыми сведениями для проведения точных расчётов. Он сможет правильно выбрать оптимальный тип фундамента и рассчитать необходимую глубину его заложения без лишних запасов по глубине. Это часто позволяет сократить бюджет строительства без ущерба для безопасности и качества дома.
