Пример расчета столбчатого фундамента

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:

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/м 3 . 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 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

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.

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:

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.

В таблице ниже представлены данные по массе основных конструкций дома:

Строительная конструкция	Масса
Утепленные каркасно-щитовые стены ≤ 15 см толщиной	35-55 кг/м 2
Утепленные деревянные перекрытия, плотность утеплителя ≤ 200 кг/м 3	90-170 кг/м 2
Вес ж/б основания	2600 кг/м 3
Кровля
Крыши стальные из листового металла	40-65 кг/м 2
Керамическая плитка для кровли	70-150 кг/м 2
Битумная черепица	40-80 кг/м 2

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 конструкция	Коэффициент прочности
Из древесины	1,10
Из армированного бетона плотностью ≥ 1700 кг/м 3	1,30
Заводская тепло-, гидро- и шумоизоляция	1,20
Тепло-, гидро- и шумоизоляция, сделанная на месте	1,30

Регламент СП 20.13330.2011 предписывает соблюдение полезной длительной временной нагрузки не выше 150-170 кг/м 2 при использовании коэффициента надежности 1,2. Таким образом, расчетное значение будет равно 180-204 кг/м 2 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: S_min = P / R_о; где:

• Р – вес здания, кг;
• R_о – расчетное сопротивление грунта под основанием, кг/см 2 .

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 м 2 ;
2. Листовая стальная кровля с деревянной стропильной системой, уклон стропил – 20 0 , площадь кровли – 50 м 2 ;
3. Площадь деревянных балочных перекрытий – 80 м 2 ;
4. Снеговой регион – IV;
5. Грунт под фундаментом – глинистый гравий.

Нагрузка с применением коэффициента надежности:

1. Нагрузка от веса стен = 120 м 2 х 50 кг/м 2 х 1,1 = 6600 кг;
2. Нагрузка от веса перекрытий = 80м 2 х 150 кг х 1,1 = 13200 кг;
3. Нагрузка от веса кровли = 50м 2 х 60 кг/м 2 х 1,1 = 3300 кг.

[ads-mob-1]
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/м 3 = 2230,8 кг;
2. Долговременная полезная нагрузка равна 150 кг/м 2 х 80 м 2 х 1,2 = 1440 кг;
3. Нагрузка от снегового слоя равна 240 кг/м 2 х 1,4 х 50 м 2 = 16800 кг.

1. Сумма всех значений массы конструкций составляет 43570 кг;
2. S_min = 43570 / 4 кг/см 2 = 10892,5 см 2 для всех опор;
3. Площадь одной опоры = 40 см х 40 см = 1600 см 2 ;
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.

Источник http://rfund.ru/raschet/stolbchatogo-fundamenta.html