Определение противодействующего момента
Для определения этого момента необходимо знать вес вышки со всеми устройствами, вес фундамента и вес грунта на нем. Анализируя рис. 4 можно сделать вывод, что противодействовать будет и грунт, расположенный по бокам по направлению действия опрокидывающего момента. Это действительно так, но только после того, как грунт станет достаточно плотным. А для этого потребуется определенное время. Поэтому в процессе строительства этот противодействующий фактор учитывать нельзя.
Как видно на рис. 4, расстояние от силы FU до точки О (проекция опорного ребра) равно а. Следовательно, условие устойчивости основания ветрового генератора будет:
где k >1- коэффициент надежности.
Как предупреждение следует указать, что приведенный расчет не учитывает многих факторов, которые обязательно учитывают при строительстве высотных зданий, заводских труб, железнодорожных и автомобильных мостов. Поэтому имеет смысл привлечь специалиста даже для установки такого, на первый взгляд, не сложного сооружения, как вышка.
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. Несущая устойчивость почвы зависит от ее структуры. Выбор сопротивления осуществляется из таблицы СНиП 2.02.01-83. В документе Основания зданий и сооружений можно подобрать нужный вариант, исходя из реальных условий.
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.
Требования к применению столбчатых оснований
Низкая стоимость конструкции с опорой на вертикальные столбы делает ее весьма привлекательной для частных застройщиков. Однако этот тип фундаментов имеет ряд ограничений по применению.
К неблагоприятным условиям для применения столбчатых оснований относят:
- вероятность горизонтальной подвижности грунтов и боковые внешние нагрузки;
- склонную к просадке или пучинистости почву;
- высокий уровень грунтовых вод, которые не должны подходить к подошве ближе 500 мм;
- глубина промерзания грунта более 1,5 м;
- перепады высот на участке застройки больше 2-х метров;
Уменьшенная несущая способность позволяет использовать его только для каркасных домов, строительства легких жилых зданий из щитовых и деревянных материалов, а так же небольших бань, веранд, пристроек, хозяйственных сооружений и под каркасный гараж.
Для таких помещений как веранды, пристройки и флигеля, рекомендуется делать собственный фундамент. Вес их конструкций намного меньше самого жилого дома. Поэтому можно использовать более простую и дешевую конструкцию. Кроме того, такое отделение может значительно уменьшить общую площадь дома и приведет к другим расчетным результатам.
Схема закладки
Закладка арматурного каркаса предусматривает следующие этапы:
- под опорные столбы устанавливаются пруты, диаметром от одного сантиметра. Для круглых применяют шесть прутков сечением 8 мм;
- для усиления опорной подошвы применяют сварную сетку. Используется арматура с сечением от 6 до 8 мм. Она укладывается двумя рядами. Толщина закраин составляет не меньше пятнадцати см;
- если столбы грибовидной формы, для них выполняют двойное армирование. В первом слое прутки выгибаются в форме перевернутой «Г», вертикальная часть равна по высоте опоре. В этом случае выгнутая сторона проходит подрезку по диаметру;
- если у опорных элементов переменное ступенчатое сечение, подготавливают несколько каркасов, они соединяются вязальной проволокой между собой.
Если необходим арматурный каркас для устройства ростверка, схема для него выполняется аналогично:
- в железобетонную балку закладывают по два-три прутка с сантиметровым сечением;
- на углах основы прутки загибают на двадцать или более сантиметров;
- соединения укрепляют вязальной проволокой.
Этот метод помогает связать прутки опорных столбов с каркасом будущего ростверка. Закончив с этим, подают бетонную смесь.
Порядок расчета
В первую очередь определяют минимальную площадь основания для всех столбов в сумме. Расчет проводят по формуле:
S = P/Rо,
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:
| Тип грунта основания | Rо на глубине 1,5 м и более, кг/см2 | Rо у поверхности земли, кг/см2 |
| Галечный с глиной | 4,5 | 3 |
| Гравийный с глиной | 4,0 | 2,7 |
| Крупнозернистый песок | 6,0 | 4,0 |
| Песок средней крупности | 5,0 | 3,33 |
| Мелкозернистый песок | 4,0 | 2,7 |
| Пылеватый песок | 2,0 | 1,33 |
| Супесь или суглинок | 3,5 | 2,33 |
| Глина | 6,0 | 4,0 |
| Насыпной грунт с уплотнением или просадочный | 1,5 | 1,0 |
| Насыпной грунт без уплотнения | 1,0 | 0,67 |
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.
Расчет столбчатого фундамента каркасного дома
Исходные параметры для расчета столбчатого фундамента:
- тип грунта и перепад высот в месте будущего строительства;
- глубина залегания подземных вод;
- уровень промерзания грунта;
- проект дома (расположение несущих и внутренних стен).
Самым главным противопоказанием для выбора столбчатого фундамента является высокий уровень грунтовых вод. Нельзя допускать, чтобы он подходил ближе чем на 50 см к подошве столбов. Кроме того, столбы обязательно должны быть заложены глубже слоя плодородных неустойчивых органических грунтов.
После исследования грунтов необходимо определить нагрузку, которую дом с фундаментом будут оказывать на несущий грунт, проще говоря, расчёт веса дома. Оценивается примерная масса будущей постройки (точную считать бессмысленно, однако при подсчетах постарайтесь учесть и нагрузки из-за домашней утвари), после чего выбирается вид столбчатого фундамента. Если есть сомнения, то лучше взять более прочный вариант.
Приближенные значения удельного веса для отдельных элементов конструкции
После определения веса дома рассчитываем минимально необходимую суммарную площадь (S) оснований всех столбов фундамента:
S = 1,3×P/Rо ,
где 1,3 — коэффициент запаса надёжности;
Р — общий вес дома вместе с фундаментом, кг;
Rо — расчётное сопротивление несущего грунта, кг/см².
Значение Rо
Значение Rо, называемое ещё несущей способностью грунта, ориентировочно можно принять по таблице ниже:
Примечание:
Значения расчётных сопротивлений даны для грунтов расположенных на глубине около 1,5 метров. У поверхности несущая способность почти в полтора раза ниже.
Рассчитав значение суммарной площади оснований всех столбов, мы теперь можем определить их необходимое число в зависимости от диаметра или размеров сечения.
Расчет столбчатого мелкозаглубленного фундамента на опорных подошвах для моего каркасного дома
Итак, спроектированный мной каркасный дом с мансардой имеет размеры 8 на 8 м, высота потолков 1-го этажа 2.5 м, площадь крыши 108 м2, стены толщиной 200 мм с утеплением пенопластом или минватой (окончательное решение еще не принято).
Для расчета нагрузки возьму следующие параметры массы 1 м2 конструкций:
- цокольное перекрытие 75 кг;
- чердачное 75 кг;
- стены 70 кг;
- кровля 30 кг;
- снеговая нагрузка 190 кг;
- полезная нагрузка помещений (мебель и люди) 210 кг;
- фундамент 2500 кг/м3;
При расчете массы стен просуммировал площадь всех стен, включая внутренние перегородки, получив следующий результат: площадь стен первого этажа 121.5 м2, площадь внутренних стен мансарды 41.5 м2. Таким образом, масса всех стен дома равна (121.5 + 41.5)*70 = 11 410 кг.
Площадь перекрытий (цокольного и первого этажа): 8 * 8 = 64 м2. Масса перекрытий 64*2*75 = 9 600 кг.
Полезная нагрузка помещений: 64 * 210 = 13 440 кг.
Масса чердачного перекрытия (мансарда с утеплением): 108 * 200 = 21 600 кг.
Масса снеговой нагрузки (при самых худших условиях): 108 * 190 = 20 520 кг.
Общая масса дома равна примерно 77 тонн.
Масса фундамента (22 опоры): 4 м3 * 2500 = 10 000 кг.
Итого, масса дома с фундаментом составляет около 87 тонн.
Так как по проекту у меня запланирована установка 22 столбов-опор, теперь необходимо определить потребную площадь их основания (грунт: 50 см плодородный слой, далее – 10 см суглинка, ниже – песок с гравием, грунтовые воды расположены ниже 2 м).
Минимально необходимая суммарная площадь (S) оснований всех столбов фундамента:
S = 1,3×P/Rо ,
S = 1.3 * 87 000 (кг) / 3,5 = 32 314 см2
Теперь находим потребную площадь одной опоры: 32 314 / 22 = 1 468 см2, что соответствует квадрату со сторонами 38 см.
Если принять размер опоры 0.6 м х 0.6 м (площадь основания 3600 см2 или 0.36 м2), то суммарная площадь основания всех опор будет равна 7,92 м2, а нагрузка на грунт составит не более 1,3 * 87 000/79200 = 1,42 кг/см2, что обеспечивает необходимую несущую способность фундамента (ведь под подошвами опор у моего фундамента будет насыпной грунт с уплотнением, т.е. R должно быть не более 1,5 кг/см2).
Пример расчета
Вес дома: 150 тонн
Вес дома необходимо указать без учета массы фундамента с учетом снеговой и эксплуатационной нагрузки на перекрытия и с коэф. запаса. Для примера взят одноэтажный каркасный дом.
Грунт: Суглинок. Коэффициент пористости : 0.5. Показатель текучести грунта : 1
Тип столбов: с уширением пяты (ТИСЭ)
Высота ствола столба : 2.5м
Диаметр ствола столба : 0.25м
Высота уширения столба : 0.3м
Диаметр уширения столба : 0.6м
Глубина погружения столба в грунт: 1.5м
Конструктивная схема здания: пятистенок (с одной внутренней несущей стеной по длинной стороне дома)
Размеры дома: 10х12м
Высота ростверка: 0.4м
Ширина ростверка: 0.4м
Условия расчета
Для расчета количества столбов нам необходимо знать расчетное сопротивление грунта, нагрузки на фундамент (вес дома со снеговой и эксплуат. нагрузкой) и массу фундамента.
В связи с тем, что масса фундамента нам не известна расчет будем производить в два приема. Изначально находим кол-во столбов без учета массы фундамента (столб + ростверк либо только столбы), а затем, когда масса фундамента становится известной, находим кол-во столбов с учетом его массы.
Расчет столбчатого фундамента будем производить по второй группе предельных состояний (по деформациям основания). За основу взят СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений.
Отступление: Стоит заметить, что многие застройщики называют данный тип свайно-ростверковым фундаментом. Если идти по строгой терминологии то это не верно и для расчета свайного фундамента используется СП 24.13330.2011. По нему будет составлен отдельный калькулятор.
Расчет сопротивление грунта основания
Если характеристики грунтов известны, то для расчета можно воспользоваться формулой из пункта 5.6.7 СП 22.13330.2011.
Определяем ширину подошвы фундамента. В нашем случае это столб, который имеет геометрию подошвы в виде круга. Поэтому в первую очередь находим площадь подошвы столба, которая будет опираться на грунт. Затем вычисляем ширину фундамента.
Площадь подошвы столба = Пи * Диаметр подошвы столба * Диаметр подошвы столба / 4 = 3.14 * 0.6 * 0.6 / 4 = 0.2826 м2 = 2826 см2
Ширина фундамента = квадратный корень (Площадь подошвы столба) = квадратный корень (2826см2) = 0.53 м
При неизвестной ширине фундамента можно найти расчетное сопротивление грунта по формулам через приложения В СП 22.13330.2011. Ширина фундамента в нашем случае задана конструктивно, но за основу можно взять данный расчет за счет минимальных требований к прочностным характеристикам грунта.
Формула при глубине заложения фундамента 19.05.2016 05:51:49 Максим Гвоздев
Заполнение раствором
Заливка бетона – завершающая стадия изготовления столбов своими руками. Производите работы по заполнению форм в следующей последовательности:
- нанесите на внутреннюю поверхность смазку, позволяющую, в дальнейшем, извлечь готовое изделие;
- разместите в форме каркас усиления;
- заполните опалубку раствором бетона;
- уплотните массив, установив заполненную опалубку на вибрационный стол. Допускается, используя арматуру, удалить воздушные включения и уплотнить форму, применяя перфоратор;
- обеспечьте возможность гидратации бетона на протяжении суток;
- извлеките аккуратно столб для просушки.
Применение готовых столбов для забора возможно после твердения на протяжении 2-3 недель. Помните о необходимости ежедневного увлажнения твердеющего бетона, установке закладных деталей до заливки раствора в опалубку. Также необходимо выполнить очистку многоразовых форм от остатков смеси для повторного использования.
Строительство столбчатого фундамента: пошаговая инструкция
Не очень сложно сделать столбчатый фундамент своими руками. Нужно только очень аккуратно выполнять все работы и точно соблюдать технологию работ.
Пошаговая инструкция строительства столбчатого фундамента
Разметка
Сначала размечают осевые линии будущих стен. Затем делают обноску – размечают шнурами контур фундамента – внутренний и наружный
Важно точно измерить все углы, чтобы они были прямоугольными. Важно точно разметить шнуром верх оголовков опор столбчатого фундамента. Используют нивелир или гидроуровень
Используют нивелир или гидроуровень.
Копка ям под столбы
Объем земляных работ для устройства столбчатого фундамента – самый небольшой. Круглые и квадратные ямы под опоры должны быть немного больше, чем размеры самих столбов. Глубина ямы должна быть на 200 мм больше высоты подземной части столба. Это нужно для устройства подушки под опору.
Проще вырыть круглые ямы небольшого диаметра – до 400 мм. Используют ручные буры и технику – ямобуры, мотобуры. В такие ямы можно проложить по стенкам рубероид, установить армирующий каркас и залить бетон без всякой опалубки. Круглые шурфы большого диаметра придется копать вручную и устанавливать опалубку для заливки бетона. Или трубы и заливать их бетоном.
Для квадратных или прямоугольных опор придется копать ямы на 400 мм шире и длиннее самого столба. Это нужно для установки и раскрепления опалубки. И ее последующего демонтажа. Стенки делают наклонными – чтобы меньше осыпались.
Часто ямы под столбы роются при помощи ручных ямобуров, что позволяет не делать полноценную опалубку в землю
Устройство подушки и пятки
Подушка делается для предотвращения смещения опор при морозном пучении грунта
При мелкозаглубленном столбчатом фундаменте это особенно важно. В низ ямы насыпают крупнозернистый песок и щебень слоями по 100 мм. Каждый слой проливают водой и трамбуют
Можно смешать песок и мелкий щебень в пропорции 40/60
Каждый слой проливают водой и трамбуют. Можно смешать песок и мелкий щебень в пропорции 40/60.
Монтаж опалубки и армирование
При устройстве прямоугольных или квадратных опор устраивают опалубку. Сбивают щиты нужного размера из обрезной доски, ОСП, фанеры и надежно крепят в яме с помощью распорок.
Если скважина круглая, выстилают ее рубероидом. Для формирования оголовка используют торчащий рубероид – верх обворачивают сеткой и скрепляют. Или устраивают опалубку. Необходимо тщательно выровнять линию верха всех оголовков – допустимая разница высот может быть не больше 1,5 мм.
Собирают арматурный каркас внутри квадратных, прямоугольных или трехугольных хомутов. Устанавливают, крепят. Если ростверк будет железобетонный, то пруты арматуры должны выступать из оголовка на 500 мм для связывания ростверка и опор.
Простейшая опалубка из свернутого рубероида, скрепленного вокруг сеткой
Заливка бетона и обратная засыпка
Чтобы получить прочный столбчатый фундамент, нужно использовать бетон, соответствующий по составу ГОСТам и строительным нормам. Марки – от В15 до В25. Щебень используется фракций 40-70 мм. Раствор заливается послойно по 300-400 мм и уплотняется вибрацией. Для столбчатого фундамента под дом такое уплотнение обязательно. Затем фундамент закрывается полиэтиленом. Бетон должен созреть и набрать прочность. Обратную засыпку можно выполнять через неделю, дальнейший монтаж дома – через две.
Обратную засыпку производят послойно. Каждый слой тщательно трамбуют. Можно использовать песок или мелкий щебень.
Возведение ростверка
Цели установки ростверка:
- равномерно распределить нагрузку на столбчатые опоры;
- связать их в единое целое.
При устройстве столбчатого фундамента в каждую опору устанавливается анкер – шпилька или штырь. Затем к ним прикрепляется ростверк. Виды ростверка:
- для небольших деревянных строений (бани, небольшие дачи, сараи) используют деревянные балки большого сечения;
- стальные балки. Обычно используют двутавр и швеллер;
- монолитный бетонный пояс или сборные бетонные балки. Используют для самых крупных домов. Для монтажа в столбы заранее устанавливается арматура, к которой крепится арматурный каркас балки-ростверка.
Полноценный монолитный ростверк подойдет для тяжелых строений
Забирка
Забирка – тонкая стена между столбиками фундамента, утепляющая и закрывающая пространство под домом от снега, дождя, грязи, животных и т.д. Может выполняться из дерева, бутового камня, кирпича, бетона. Иногда изнутри забирку утепляют. Обязательно выполняют продухи для вентиляции.
Исходные данные для проведения расчета
Для того, чтобы правильно выполнить расчет количества опор столбчатого фундамента, необходимо обладать информацией. К таким исходным данным для расчета относится:
- отчет об инженерно-геологических изысканиях, включающий структуру поперечных разрезов почвы и данные о залегании грунтовых вод;
- несущая способность грунта;
- глубина промерзания и величина снегового покрова в данной местности, взятые из СП 131.13330.2012 «Строительная климатология»;
- данные об удельном весе строительных конструкций, из которых будет построено здание, взятые из СП 20.13330.2016 «Нагрузки и воздействия».
Если вы решили не привлекать специалистов для проведения изыскательских работ, а сведений о геологии участка у вас нет, то потребуется выполнить изучение грунтов самостоятельно.
Для этого на участке застройки необходимо выкопать 2-3 шурфа на глубину не менее чем 0,5 метра ниже опорной подушки фундамента. Если при этом будет обнаружен влагосодержащий слой, то использовать для постройки столбчатый фундамент нельзя. Придется выбрать более дорогое основание.
Определение типа грунта своими руками.
Оценка несущей способности грунта
Природный состав грунта определяет его несущую способность и поэтому, после изучения геологических данных, необходимо выбрать из табл. 1-5 на стр.6 СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений» данные о расчетном сопротивлении грунтов, соответствующих реальной ситуации. При этом следует учитывать, что приведенные числовые значения относятся к глубине заложения более 1,5 метра. Подъем на каждые 500 мм вверх увеличивает это значение в 1,4 раза.
Таблица сопротивлений грунта (R).
Определение весовых нагрузок на фундаментное основание
Вес строительных конструкций здания, снегового покрова в зимнее время, инженерного оборудования и бытового оснащения является важнейшим определяющим фактором для расчета фундамента. Можно попытаться выполнить расчет каждой отдельной конструкции по удельному весу составляющих ее элементов, но это очень большая и сложная задача. В справочной литературе уже приводятся средние обобщенные данные, которые можно взять за основу. Вот некоторые из них:
- стена из бруса при толщине 150 мм – 120 кг/м 2 ;
- бревенчатые стены 240 мм – 135 кг/м 2 ;
- каркасные стены с утеплителем толщиной 150 мм – 50 кг/м 2 ;
- пенобетонные блоки марки D600300 мм – 180 кг/м 2 ;
- междуэтажное перекрытие по деревянным балкам с утеплителем – 100 кг/м 2 ;
- такое же чердачное перекрытие с учетом утеплителя – 150 кг/м 2 ;
- бетонные пустотные плиты – 350 кг/м 2 ;
- эксплуатационная нагрузка перекрытий – 200 кг/м 2 ;
- кровля с покрытием из металлочерепицы – 30 кг/м 2 ;
- крыша с шифером – 50 кг/м 2 ;
- кровля с керамической черепицей – 80 кг/м 2 ;
- снеговая нагрузка для средней полосы России – 100 кг/м 2 ;
- для южных регионов – кг/м 2 .
При проведении расчетов так же следует учесть массу самого фундамента. Для этого следует определить его объем и умножить на средний удельный вес железобетона – 2500 кг/м2. Угол скатной крыши может уменьшить или увеличить указанную здесь величину при его изменении.
Вес строительных конструкций.
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;
- полезная долговременная нагрузка 150кг/м2*72м2*1,2 = 12960 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
Прямоугольные (квадратные) столбы из бетона, кирпича, блоков
Прямоугольные или квадратные столбы делают, когда под рукой нет бура подходящего диаметра. Ямы копают вручную лопатой. Работа эта более трудоёмкая и объём вырабатываемого грунта, по сравнению с бурением, тоже больше.Последовательность выполнения работ практически такая же, как и в случае с трубами.
Отличие в том, что вместо труб в ямы вставляется предварительно изготовленная деревянная опалубка, либо столбы выкладываются из кирпича (блоков).Обратная засыпка производится после съёма опалубки через 2-3 дня. Кирпичные столбы можно засыпать на следующий день.Примечание:Как уже говорилось выше, обратная засыпка песком (непучинистым материалом) делается для предотвращения подъёма столбов зимой. Но у неё есть один недостаток.
При попадании в яму воды (напр. дождевой), песок номокает и теряет свои несущие свойства. Столбы при этом становятся неустойчивыми в горизонтальном направлении.
Чтобы этого избежать, необходимо тщательно отнестись к отводу воды от фундамента: сделать нужные уклоны, отмостку и ливнёвки.Часто столбы делаются комбинированные, т. е. в грунте они бетонные, а выше уровня земли выкладываются из кирпича или блоков.
Этот вариант не подходит для последующего сооружения ростверка
Теряется его смысл, заключающийся в изготовлении одной жёсткой рамы.Существует ещё один вид столбов — деревянные, на заострять на них своё внимание мы не будем, т. к
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;полезная долговременная нагрузка 150кг/м2*72м2*1,2 = 12960 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).
В статье «Расчет фундамента» мы говорили о том, что нужно учитывать при расчете основания, независимо от того, какой конкретно объект предполагается на нем возводить. Сегодня же мы постараемся подробно описать процесс расчета столбчатого фундамента. Воспользовавшись представленной информацией, вы сможете без труда своими руками учесть все нюансы и определиться с оптимальным выбором столбчатого основания, в том числе, прикинуть предстоящие расходы на строительство 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.
Суммируем все вышеперечисленные нагрузки F (по сути, проводим расчет нагрузки на фундамент), и остается только определиться с характером грунта и общим количеством опор.
Установка колонн
Монтаж металлических конструкций должен осуществляться так, чтобы отклонения по осям были не больше разрешенных СНиП (особенно касается фрезерованных поверхностей). Простые колонны устанавливаются целиком, а тяжелые собираются из составных элементов. Чтобы смонтировать, их необходимо захватить, поднять, подвести к опорам, выровнять и закрепить. Для захвата конструкций используются стропы, под которыми размещаются подкладки (например, из дерева). Подъем производится путем поворота или скольжения.
Существует несколько способов опирания базы на основание (узлы металлических колонн можно увидеть ниже):- на его поверхность без подливки раствором,- на стальные плиты с подливкой раствором;- на балки, рельсы (понадобится подливка базы раствором).
На практике используют более простой способ монтажа. В данном случае башмаки устанавливаются на сваренные между собой стальные подкладки, и скрепляются с низом колонн. Как только конструкции будут установлены и зафиксированы, их заливают раствором.
Монтаж колонн подразумевает тщательную выверку с помощью геодезических приборов и отвесов. При этом проверяются их отметки, вертикальность и положение в плане. Для крепления конструкций используются анкерные болты: понадобится 2-4 шт. для колонн высотой до 15 м. Дополнительную устойчивость обеспечат расчалки, которые снимаются после окончательного закрепления. Более высокие элементы дополнительно укрепляют распорками, временными связями и подкосами. Для получения устойчивого каркаса лучше монтировать колонны вместе с подкрановыми балками.
Как рассчитать?
Столбчатая конструкция определяется сложением площадей сечений всех колонн. Выражение представляет собой зависимость веса постройки от установленного значения сопротивления почвы: S = 1.4 x P/Ro, где:
- 1.4 — это коэффициент резерва устойчивости;
- P — вес постройки;
- Ro — сопротивление почвы.
Чтобы произвести расчет, следует спроектировать расположение основных колонн и определить минимально необходимое количество. В результате можно вычислить размер сечения каждого участка под столб, разделив общую площадь поверхности на количество колонн.
Если в итоге значение составило до 40 см, оно остаётся неизменным. В случае необходимости сечения колонн 60 см и более, их число увеличивают по схеме. При этом промежутки между столбами нужно рассчитать с учётом равномерного распределения нагрузки на фундамент.
Если толщина составляет 40 см, допустимая площадь опорной конструкции должна быть больше сечения колонны в 1.5 раза. Основание опоры выполняется из железобетона в опалубке.
При этом обязательно оснастить его арматурой в 2 ряда и обеспечить слой щебня толщиной 10 см и более. Основание опоры должно размещаться в плоскости ниже отметки промерзания почвы на 40 см.
