Домой Хоум Кредит Банк Столбчато-ростверковый фундамент: расчет и возведение. Несущие конструкции легких зданий

Хоум Кредит Банк

Столбчато-ростверковый фундамент: расчет и возведение. Несущие конструкции легких зданий

Представляет собой бетонную или металлическую раму (ростверк), опирающуюся на вертикальные столбы, заглубленные в грунт на определенную глубину.

Материалом для устройства столбов может служить железобетон, полнотелый глиняный кирпич, блоки, металлические трубы или бутовый камень. В нижней части каждой опорной колонны может быть предусмотрена более широкая подошва для увеличения площади опоры. Поперечное сечение вертикальных опор может быть круглым или квадратным.

Варианты столбчатых оснований.

Надежность фундаментной конструкции в значительной мере зависит от расчета столбчатого фундамента и правильного расположения опорных столбов, которые должны быть установлены:

под всеми углами здания;
в местах примыкания и пересечения стен;
на прямых участках ростверка не далее двух метров друг от друга.

Конструкция рамы ростверка должна служить опорой для всех несущих стен и перегородок. При большой длине здания следует предусмотреть дополнительные поперечные перемычки для обеспечения более надежной связи между продольными балками.

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.

Удельный вес стенового материала для одноэтажных зданий не должен превышать 1000 кг/м 3 , а толщина стен — менее 400 мм. Применение тяжелых железобетонных перекрытий, балок и перемычек не допускается.

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.

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 ;
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.

Общий расчет столбчатого фундамента

Выполнение расчета фундаментной конструкции основано на определении суммарной площади сечения всех опорных столбов фундамента (S). Она определяется как отношение общей массы здания (Р) к расчетному сопротивлению грунта (Ro) по формуле:

S = 1.4 x P/Ro , где 1,4 — это коэффициент запаса прочности.

При составлении предварительной схемы расположения фундаментных столбов была определена их расстановка и минимально возможное количество. Поэтому, разделив общую площадь сечения на число опор, можно получить размеры сечения каждого отдельного столбчатого фундамента под колонну.

Если размер колонн получился менее 400 мм, то следует принять этот минимальный размер. При необходимом сечении столбов более 600 мм, требуется увеличить их количество на схеме, изменяя расстояния между опорами на прямых участках таким образом, чтобы весовая нагрузка распределялась более равномерно.

Минимальная площадь опорной подушки должна превышать сечение столба в полтора раза при толщине 400 мм.

Подошва столба изготавливается из железобетона в опалубке с обязательным двухрядным армированием и подстилающим слоем из щебня толщиной не менее 100 мм.

Опирающаяся плоскость нижней части опоры должна находиться на 30-40 см глубже уровня промерзания грунта.

Карта глубин промерзания грунта в России.

Пример расчета количества столбов

Задача – рассчитать фундамент для небольшого каркасного дома в средней климатической полосе России размером 5 х 6 метров при высоте этажа 3,0 метра и кровле из металлочерепицы. Пример расчета столбчатого фундамента включает несколько пунктов.

Исходные данные:

принимаем в качестве опоры фундамент на круглых железобетонных столбах;
основной грунт на участке застройки суглинок (Ro – 3,5 кг/см 2);
глубина промерзания 1,1 метра;
при бурении контрольного шурфа грунтовые воды не обнаружены.

Определение весовой нагрузки:

общая площадь наружных стен и перегородок составляет 76 м 2 и тогда их общий вес составит 76 х 50 = 3800 кг;
масса цокольного перекрытия площадью 30 м 2 составляет 30 х 100 = 6000 кг., а вес чердачного перекрытия – 9000 кг;
площадь крыши составляет 52 м 2 , а значит весит такая кровля 30 х 52 = 1560 кг;
снеговая нагрузка составит 20% от нормативной при скате 46˚, что составит 100 х 52 х 0,2 = 1040 кг;
эксплуатационная нагрузка на одном этаже составляет 30 х 210 = 6300 кг;
для оценки массы фундамента возьмем количество столбов из предварительно составленной схемы и примем их диаметр равным 400 мм, тогда масса 10 столбов высотой 1,5 метра составит 540 кг;
вес ростверка — это масса железобетонных балок сечением 400х400 м, которая будет равна 980 кг.

Условный вес деревянного и кирпичного дома.

Суммируя полученные данные, получаем общий вес дома равным 29110 кг. Для определения суммарной площади сечения столбов делим 29110/3,5 = 8317 см 2 .

Тогда площадь сечения каждого из 10-ти столбов будет равна 832 мм 2 , что соответствует диаметру 326 мм. Принимаем диаметр равным 400 мм и определяем, что для данного здания необходимо минимальное количество столбов составляет 9 штук.

Однако, учитывая необходимость прочностного запаса 40%, к установке должно быть принято 13 столбов диаметром 400 мм.

При строительстве используется несколько видов фундамента: ленточный, свайный, винтовой, плавающий, плитный, столбчатый. Каждый такой вид имеет свои особенности при строительстве.

Столбчатый фундамент требует гораздо меньших затрат, чем установка ленточного или плитного.

Расчет столбчатого фундамента, одного из надежных и экономичных, должен учитывать многие факторы: вид грунта, тип и размер здания, рельеф.

Возможность установки столбчатого основания

Столбчатый фундамент состоит из бетонных и железобетонных столбов, колонн, которые расположены по углам строящегося здания, в пересечениях стен, несущих простенок, балок и других средоточий нагрузок в строящемся здании.

Существуют неблагоприятные условия, при которых выполнение столбчатого фундамента нецелесообразно. К таким причинам относятся:

грунты с высокой степенью горизонтальной подвижности;
грунты, склонные к просадке, с малым значением несущего коэффициента: глинистые, водянистые, торф и т.д.;
большой перепад высот — свыше 2 м;
возводимые стены здания шириной больше полуметра, массивные стеновые панели из железобетонных блоков.

Вернуться к оглавлению

Материалы под основания зданий

Схема столбчатых фундаментов из разных материалов.

Для каменного столбчатого основания подходит бутовый камень c сечением 0,6 м или плиты среднего размера, более плоские.

Часто для экономии времени при строительстве используются сверхпрочные железобетонные монолиты, сборные блоки из бетона или железобетона. Бетонные или бутобетонные столбы имеют сечение в пределах 0,4 м.

Расстояния между монолитными столбами обычно бывает от 1,5 до 2,5 м, однако иногда допускается и большее расстояние. В качестве ростверка чаще делается армированная перемычка.

Для основных и второстепенных помещений следует избегать конструктивных соединений. Пристройки (веранды, террасы, крыльцо) по своему весу более легкие, степень осадки разная, поэтому возникает необходимость отдельно рассчитать опору под эти помещения.

Соединение опор пристроек и основного здания происходит с помощью деформационного шва. В случаях превышения стандартных расстояний (2,5-3 м) столбов друг от друга ростверк (монолитная или сборная железобетонная балка, швеллер, профиль, двутавр) должен быть мощнее, чтобы держать всю весовую нагрузку.

Кирпичное фундаментное сооружение состоит из хорошо обожженного кирпича-железняка. Одним из вариантов устройства опоры под здание могут быть трубы из асбестоцемента или металла, которые после установки заливаются бетонной смесью.

Вернуться к оглавлению

Расчет размера опоры здания

Закладываемый бетонный столбчатый фундамент наиболее экономичен и эффективен, составляет 15-18% общей стоимости здания, в то время как закладывание других оснований может доходить до трети всей стоимости строительства.

Состав и вид грунта в начале строительства обязательно должен быть исследован, тщательный расчет при этом позволит уменьшить осадку всей строительной системы при сохранении степени давления на все имеющиеся столбы.

Необходимо проводить также расчет глубины промерзания почвы, чтобы обезопасить здание от деформации фундамента, для этого столбы закладываются ниже этой глубины промерзания.

При строительстве малоэтажных домов самыми опасными являются возникающие силы морозного пучения, которые действуют на фундамент.

При пучинистых грунтах в домах без подвалов чаще проводится расчет на малое заглубление 0,5-0,7 нормативной величины промерзания, бетонный столб необходимо заглублять на 70 см при глубине промерзания 140 см (140х0,5=70).

Схема столбчатого фундамента на разных грунтах.

Уменьшать воздействия сил морозного пучения возможно покрытием всей поверхности опоры специальными материалами: битумная или пластическая мастики, эпоксидные смолы и т.д., или утепляя поверхностный слой грунта вокруг опорных столбиков.

При возведении , камня, монолитного бетона, мелких блоков необходимо делать сужения кверху, что позволит экономить материал и в то же время равномерно распределять нагрузку от стен здания.

Строительство на пучинистых грунтах должно проходить в один год, фундамент, оставленный на зимнее время без стен, перекрытий, крыши, может деформироваться.

При закладке столбчатой опоры необходимо обязательно произвести расчет, учитывая подъем грунтовых вод. При расположении водоемов вблизи строительства необходимо устанавливать дренаж или гидроизоляцию.

Давление этих колон на грунт меньше на 20-25%, чем у сплошных ленточных оснований, что уменьшает общую площадь этой опоры, соответственно, и стоимость.

Вернуться к оглавлению

Проектирование и расчет необходимой опоры

При необходимо определить всю нагрузку возводимого сооружения, которая будет действовать на грунт под . Сюда входят:

вся нагрузка от самого сооружения, в который входит вес кровли, стен, перекрытий;
нагрузка от объектов, предметов, которые будут находиться в помещении (мебель, камины, люди);
сезонные снежные нагрузки (северная полоса — 190 кг/м², средняя полоса — 100 кг/м², южная — 50 кг/м²).

Для определения объема бетона, количества опор необходимы следующие данные: диаметр, высота столбиков.

Для заливки бетона круглых столбов необходимо рассчитать поперечную площадь по формуле S=3,14хR2, где S — площадь поперечного сечения, R — радиус. Если диаметр столба 30 см с расширением внизу до 50 см, то поперечная площадь составит 3,14х(15)2=706,5 см³. Объем 2-метрового столба при таком сечении — 706,5х2= 1413 м³. Площадь опоры определяется по формуле Sj=3,14хD2/4. В данном случае эта площадь равна 3,14х50х50/4=1962,5 см².

Подошва столбчатого фундамента необходима для того, чтобы грунт под нагрузкой не продавливался. Расчет подошвы фундамента производится по следующей формуле:

Sp>y1F/y2R, где

Sp — площадь подошвы (см²);

Y1 — коэффициент надежности (=1,2);

Y2 — коэффициент условий, зависит от грунта и жесткости конструкции здания (1,0 — глина, каменные стены здания; 1,1 — глина, деревянные и каркасные стены; 1,2 — глина, пески маловлажные, короткие стены с соотношением длины к высоте<1,5; 1,2 — песок крупный, жесткие длинные строения; 1,3 — мелкий песок, любое сооружение; 1,4 — песок крупный, длинные сооружения)

R — расчетное условное грунтовое сопротивление, в кг/см² на глубину 1,5-2 м (гравий 4-5; щебень 4,5-6; пески 1,5-4,5; супесь 2-4; суглинок 1-4; глина 1-9)

Предположим, здание имеет F = 100 000 кг, грунт — мелкий песок, R = 4. В этом случае:

Sp = 1,2х100 000/1,3х4 = 23076,9 см.

Определить количество свай можно по следующей формуле:

N= F/RхS, где

N — количество столбов, шт.;

R — грунтовое сопротивление, кг/см²;

Sp — площадь подошвы, см².

N=1,2х100000/4х1962,5=15,3 шт.

Средний объемный вес железобетона 2400 кг/м³, следовательно, вес одной железобетонной колонны составит 0,1413 м³х2400=339 кг. Значит, масса 15 опор составит 5085 кг.

Проверочный расчет. R=1,2х105085/1962,5х15=4,28. При строительстве данного сооружения надежна с 15 опорами.

Размер сечения кирпичных опор наиболее часто применяется 380х380 мм. Ширина подошвы из щебня, камня имеет следующие размеры: 500х500 мм. Высота кирпичного столба в зависимости от грунта от 1,5 до 2 м, для этого применяется полнотелый красный кирпич М-150, М-200 весом 3,3 кг. В одном м³ содержится 513 кирпичей.

При F = 100 000 кг, мелком песке, R = 4, сечении опоры 380х380 мм, высоте опоры 2м расчет будет следующий:

Объем одной колонны 0,38х0,38х2=0,29 м³ (149 кирпичей), ее вес — 149х3,3= 491,7 кг.

Количество кирпичных столбов для данного строительства следующее:

N=1,2х100000/4х(38х38)=21 шт.

Масса всех колонн составит 21х491,7=10321,7 кг.

Проверочный расчет. R=1,2х110321,7/1444х21=4,36. Сооружение с 21 столбом надежно.

Выберите тип фундаментного столба

Это могут быть столбы с круглым или прямоугольным основанием. И с круглой или прямоугольной основной частью.

Укажите размеры в миллиметрах

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.

Для бань и домов без подвалов, домов с легкими стенами и домов из кирпича, где применять ленточный фундамент не экономично, часто применяется столбчатый фундамент. Его расчет дело трудоемкое, но с нашей программой подсчеты не отнимут у вас много времени. Все, что вам нужно, это заполнить согласно инструкции соответствующие поля, и вы получите сведения о необходимых для строительства материалах, узнаете их количество и общую стоимость.

Краткая характеристика

Столбчатый фундамент имеет вид столбов, которые объединены при помощи ростверка. Столбы эти располагаются по углам будущего строения, а так же на местах пересечения стен, под несущими или просто тяжелыми стенами, балками и ответственными конструкциями. В тех местах, где нагрузка особенно велика. Ростверк служит для усиления столбчатого фундамента, и имеет вид армированной перемычки между столбами.

Где не стоит применять столбчатый фундамент

Применять столбчатый фундамент не рекомендуется там, где находятся подвижные или слабые грунты, такие как торф или насыщенные водой глинистые грунты. Не стоит применять фундамент этого типа и в зонах, где наблюдается резкий перепад высот.

Преимущества

Столбчатый фундамент имеет ряд достоинств, делающих его оптимальным решением при строительстве частного дома. Он дешевле, чем ленточный или плитный фундамент, экономичнее по расходу строительных материалов и затратам на его возведение, дает меньшую усадку и позволяет сократить общую площадь фундамента. Такой фундамент эффективно противостоит разрушительному воздействию морозного пучения грунта.

Материалы

В зависимости от массы и этажности дома следует подбирать и материалы для изготовления фундамента. Это камень, кирпич, бетон и железобетон. Согласно типу материала подбирается и минимальный размер сечения столбов. Так, для бетонных столбов размер сечения не должен быть меньше 400 мм, для каменной кладки не меньше 600 мм, для кирпичной кладки 380 мм, если она выше уровня земли, и от 250 мм, если использована технология перевязки с забиркой.

Строительство фундамента

Прежде чем приступать к строительству, необходимо выяснить глубину промерзания почвы, вид и состав грунта, чтобы при необходимости устроить его замену, и уровень расположения грунтовых вод для выявления необходимости в дренаже и гидроизоляции. Строительство столбчатого фундамента протекает в 9 последовательных этапов.
1. Подготовительные работы, представляющие собой очистку строительной площадки.
2. Разметка фундамента, когда земельный участок размечается согласно проекту.
3. Рытье ям.
4. Установка опалубки для столбов.
5. Установка арматуры.
6. Заливка столбов.
7. Изготовление ростверка.
8. Постройка так называемой забирки или заграждающей стенки между столбами.
9. Меры по гидроизоляции фундамента.

Важные моменты

Если дом возводится на пучинистых грунтах, то нельзя откладывать начатое строительство. Если оставить пустующий фундамент на зиму, он может деформироваться.
Только что залитые опоры из бетона должны отстояться в течение 30 дней. В этот период нагружать их не рекомендуется.
Для изготовления бетона оптимально подойдет цемент марки М400, а в качестве наполнителя мелкий гравий и крупнозернистый песок.

Онлайн калькулятор монолитного буронабивного свайного и столбчатого ростверкого фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа, обязательно обратитесь к специалистам.

Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ Р 52086-2003

С вайный либо столбчатый фундамент – тип фундамента, в котором сваи либо столбы находятся непосредственно в самом грунте, на необходимой глубине, а их вершины связаны между собой монолитной железобетонной лентой (ростверком), находящейся на определенном расстоянии от земли. Главным отличием между столбчатым и свайным фундаментом является разная глубина установки опор.

О сновными условиями для выбора такого фундамента является наличие слабых, растительных и пучинистых грунтов, а так же большая глубина промерзания. В последнем случаем и при возможности забивания свай при любых погодных условиях, такой вид очень актуален в районах с суровым климатом. Так же к основным преимуществам можно отнести высокую скорость постройки и минимальное количество земляных работ, так как достаточно пробурить необходимое количество отверстий, либо вбить уже готовые сваи с использованием специальной техники.

С уществует различное множество вариаций данного типа фундамента, таких как геометрическая форма свай, материалы для их изготовления, механизм действия на грунт, методы установки и виды ростверка. В каждом индивидуальном случае необходимо выбирать свой вариант с учетом характеристик грунта, расчетных нагрузок, климатических и других условий. Для этого необходимо обращаться к специалистам, которые смогут произвести все необходимые замеры и расчеты. Попытки экономии и самостроя могут привести к разрушению постройки.

При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация .

Д алее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта. Вы так же можете задать свой вопрос, воспользовавшись формой справа.

Общие сведения по результатам расчетов

О бщая длина ростверка
П лощадь подошвы ростверка
П лощадь внешней боковой поверхности ростверка
О бщий Объем бетона для ростверка и столбов
В ес бетона
Н агрузка на почву от фундамента в местах основания столбов
М инимальный диаметр продольных стержней арматуры
М инимальное кол-во рядов арматуры ростверка в верхнем и нижнем поясах
М инимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)
М инимальное кол-во вертикальных стержней арматуры для столбов
М инимальный диаметр арматуры столбов
Ш аг поперечных стержней арматуры (хомутов) для ростверка
В еличина нахлеста арматуры
О бщая длина арматуры
О бщий вес арматуры
Т олщина доски опалубки
К ол-во досок для опалубки

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.