Во многих случаях для возведения строений используют столбчатые фундаменты. Особенно, если строительная площадка размещена на проблемных грунтах, а само здание имеет не очень большую нагрузку.
Основание такого типа обойдётся дешевле, чем закладка ленточного фундамента. А если к обустройству основания подойти со всей серьёзностью и правильно выполнить расчет столбчатого фундамента, то получим довольно-таки прочную конструкцию под дом. Именно об этом и пойдёт речь в данной статье. Попробуем разобраться, с чего начитать и какие величины необходимо рассчитывать.
Нюансы столбчатого основания
Столбы подойдут для легкой постройки Первоначально разберёмся, какие существуют отличия столбчатого основания от ленточного:
- чаще всего использовать для зданий, которые возводятся из облегчённого строительного материала и не имеют больших габаритов. Примером может служить дом из бруса без обустройства подвала;
- состоит из нескольких опор, размещённых в тех местах, в которых предполагается наибольшая нагрузка.
Устройство сборного основания Различают столбчатый фундамент двух видов:
- Монолит. Он обустраивается в виде столбов с обеспечением армирующих элементов залитых бетоном.
- Сборный. Закладывается из отдельных столбов, которые впоследствии соединяются ростверком. Материалом для его установки являются металлические элементы, которые скрепляются между собой посредством сварки. Такой фундамент имеет слабые места, особенно в точках соединения.
По уровню заглубления столбчатые основания можно подразделить на заглублённые и мелкозаглублённые. Заглублённый обустраивается ниже уровня промерзания грунта, а мелкозаглублённый на глубину не более 7 см.
Для каждого из видов необходимо производить свои расчёты, учитывая факторы различного направления.
Первоначальные данные
Перед началом расчётов необходимо подготовить некоторые данные, которые используются при выполнении процесса:
- уровень прохождения грунтовых вод. Необходимо обращать внимание на тот факт, как изменяется этот показатель от времени года;
- насколько грунт промерзает в зимнее время года;
- тип грунта;
- предполагаемая нагрузка от массы дома и всего, что будет наполнять его;
- непосредственно вес самого основания;
- сезонные нагрузки, ветровые и снежные.
Расчёт нагрузки
Немаловажным фактором для обеспечения прочности базиса является проведение правильного расчёта нагрузки на столбчатый фундамент. Начинать следует с определения типа материала для возведения будущего строения. Таким способом, можно определить вес конструкции.
Размеры ростверка определаются после расчета нагрузки После того, когда общая нагрузка определена, устанавливают размеры ростверка, функция которого состоит в равномерном распределении веса на все столбы.
Также он поможет распределить изменения в почве, которые возникают при замерзании грунта.
Объем обвязки и ее массу необходимо распределять при условии, что средний удельный вес железобетона равен 2400 кг/м 3 .
После того, как определена данная величина, остаётся разобраться с типом почвы и необходимым количеством столбов.
Тип почвы
Изучая почву, пробурите отверстие ниже глубины промерзания Столбчатый фундамент и его расчет определаются по геологическим условиям. При выполнении частных строительных работ определение типа грунта в лабораторных условиях не производятся. Чаще всего это определяется подручными средствами.
Для этого необходимо подготовить отверстие, которое будет обустроено на глубину ниже уровня промерзания грунта. Для каждого региона данные показатели отличаются. Это значение можно узнать из справочных материалов. К примеру, если уровень промерзания грунта около 1 м, то отверстие обустраивается глубиной 1,3 м. Затем отбираем образцы почвы и скатываем её в небольшой шарик.
Глинистые почвы легко формируются в комок и пачкают руку - Если шарик сформировать не получается, то на участке преобладает песчаный тип грунта. По фракции крупинок определяем сопротивление почвы: для мелкого – 2, для среднего – 3, для крупного – 4,5.
- Если шарик сформировался, а при малейшем надавливании рассыпается, то тип почвы – супесь. Его сопротивление равно 3.
- Если при надавливании шарик превращается в лепёшку, причём на краях не образуются трещины, то имеем глинистую почву. В этом случае степень сопротивления варьируется от 3 до 6.
- При раздавливании шарика в лепёшку на краях образуются трещинки, то тип почвы – суглинок. Показатели сопротивления 2 – 4.
Следует помнить, что значение сопротивления грунта зависит от её уровня влажности и пористости. Правильно определиться с данным значением помогут данные, представленные в таблице:
Обращаем внимание на то, что данные значения подходят только для .
Если же планируется обустройство мелкозаглублённого основания, то сопротивление следует рассчитывать по такой формуле: R=0,005хR0(100+h/3), где R 0 -табличная величина, h – планируемая глубина закладки опор в сантиметрах.
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*r 2 . Подставив все значения, получим площадь равную 1960 см 2 . Подробнее о расчете столбов основания смотрите в этом видео:
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 м 3 . Умножаем данное число на объёмный вес железобетона 2400 кг/м 3 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.
Онлайн-калькулятор для расчета монолитного буронабивного ростверкового фундамента поможет рассчитать размеры фундамента, опалубки, диаметр и общую длину арматуры и объём расходуемого бетона. Перед началом проектирования здания с таким фундаментом обязательно проконсультируйтесь у специалистов, насколько оправдан такой выбор.
Расчеты данного калькулятора основываются на нормативах, приведенных в ГОСТ Р 52086-2003, СНиП 3.03.01-87 и СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».
Столбчатый и свайный фундамент – разновидности фундаментов, в которых используются столбы или сваи в качестве опор. Они погружаются в грунт на необходимую глубину, а их верхние части соединяются цельной железобетонной конструкцией (ростверком), которая не соприкасается с землёй. При столбчатом и свайном варианте ростверкового фундамента отличается глубина установки опор.
Ростверковая конструкция имеет смысл там, где грунт не пригоден для обычного размещения фундамента (слабый грунт, пучинистый, либо промерзающий на значительную глубину). Поскольку сваи забиваются при любых климатических условиях, ростверковый фундамент особенно актуален для регионов с низкими температурами и суровым климатом. Другие преимущества ростверковой технологии – высокая скорость возведения и низкая потребность в земляных работах. Достаточно пробурить отверстия и выполнить установку уже готовых свай.
Многие параметры ростверкового фундамента могут варьироваться. Это форма и материалы свай, способы действия на грунт, способы установки, форма ростверка. Каждый случай ростверкового фундамента должен учитывать расчётные нагрузки, климатические условия, специфику грунта и другие особенности местности и будущего сооружения. Чтобы уточнить все эти моменты, нужно провести необходимые замеры и расчёты, при необходимости – пригласить специалистов. Экономия на первоначальных расчётах может обернуться серьезными последствиями в будущем. Чтобы этого избежать, в первую очередь рекомендуем внимательно изучить данный калькулятор. В нем вы сможете определить будущие расходы и на примере стандартной конструкции определиться с составляющими планируемого фундамента.
Заполняя поля калькулятора, сверьтесь с дополнительной информацией, отображающейся при наведении на иконку вопроса.
Внизу страницы вы можете оставить отзыв, задать вопрос разработчикам или предложить идею по улучшению этого калькулятора.
Разъяснение результатов расчетов
Общая длина ростверка
Суммарный периметр фундамента, включая внутренние перегородки.
Площадь подошвы ростверка
Площадь нижней части ростверка, которая нуждается в гидроизоляции.
Площадь внешней боковой поверхности ростверка
Площадь боковых поверхностей наружной стороны фундамента, нуждающаяся в утеплении.
Объем бетона для ростверка и столбов
Общее количество бетона, которое понадобится для заливки фундамента заданных параметров. Фактическая потребность может оказаться выше из-за уплотнений при заливке, а объём фактически доставленного бетона может оказаться меньше заказанного. Поэтому рекомендуем заказывать бетон с 10-процентным запасом.
Вес бетона
Приблизительный вес бетона при средней плотности.
Нагрузка на почву от фундамента в местах основания столбов
При расчете берется во внимание полный вес конструкции.
Минимальный диаметр продольных стержней арматуры
Рассчитывается по нормативам СНиП. Учитывается относительное содержание продольной арматуры в сечении ленты ростверка.
Минимальное количество рядов арматуры ростверка
Для противодействия естественной деформации ленты ростверка под действием сил сжатия и растяжения, необходимо использовать продольные стержни в разных поясах ростверка (вверху и внизу ленты).
Общий вес арматуры
Вес стержней арматуры, вместе взятых.
Величина нахлеста арматуры
Для крепления стержней арматуры внахлёст, используйте данное значение.
Длина продольной арматуры
Общая длина арматуры включая нахлест.
Минимальное количество продольных стержней арматуры для столбов и свай
Необходимое количество продольных стержней арматуры для каждого столба или сваи.
Минимальный диаметр арматуры для столбов и свай
Минимально допустимый диаметр продольных стержней арматуры, обеспечивающих прочность столбов или свай.
Минимальный диаметр поперечной арматуры (хомутов)
Определяется, основываясь на нормативах СНиП.
Максимальный шаг поперечной арматуры (хомутов)
Рассчитывается таким образом, чтобы при заливке бетона арматурный каркас не был смещён или деформирован.
Общий вес хомутов
Суммарный вес хомутов, которые потребуются при строительстве всего фундамента.
Минимальная толщина доски при опорах через каждый метр
Необходимая толщина досок опалубки при заданных параметрах фундамента и заданном шаге опор. Рассчитывается исходя из ГОСТ Р 52086-2003.
Количество досок для опалубки
Число досок стандартной длиной 6 метров, которые потребуются для возведения всей опалубки.
Периметр опалубки
Общая протяженность опалубки с учетом внутренних перегородок.
Объем и примерный вес досок для опалубки
Такой объем досок потребуется для возведения опалубки. Вес досок рассчитывается из среднего значения плотности и влажности хвойных пород дерева.
Фундамент является самой важной частью дома, его опорой. От конструкции фундамента, его прочности и качества зависит срок службы и долговечность дома, а также безопасность его жителей. Да и на общий бюджет строительства влияет то, какой тип выберет застройщик и из какого материала он будет выполнен — из бетона, дерева, камня и т.д.
Столбчатый фундамент подходит для строений, имеющих облегченную конструкцию.
Среди частных застройщиков наиболее распространенной разновидностью оснований для зданий является столбчатый фундамент.
Для домов, имеющих небольшой вес и без подвалов, самый экономичный, оптимальный, выгодный и надежный вариант — это основание из бетона. Он идеально подходит для небольшого каркасного дома, беседки, бани, флигеля, бытовки. Но в любом случае, для любой постройки очень важно сделать правильный расчет столбчатого фундамента из бетона.
Расчет нагрузки от дома
При самостоятельном решении вопроса строительства планируемого объекта, само собой разумеется, что, проектируя постройку, вы определились со стройматериалом, из которого будет возводиться здание. Следовательно, уже на этом этапе можно сделать оценку веса постройки, точнее — ее надземной части. Нужно сложить нагрузку от всех имеющихся конструкций здания, приплюсовать еще к ним нагрузки сезонные (например, предположительный вес снега на кровле) и нагрузки от будущих внутренних объектов сооружения.
Сезонные нагрузки рассчитываются приблизительно, в зависимости от региона. Для разных регионов России — разные сезонные нагрузки. Так, для южных регионов из-за малого количества снега и удельный вес покрова снега небольшой и составляет 50 кг на 1 м кв., а в северных регионах снежный покров рассчитывается с удельным весом 190 кг/ м кв.
В зависимости от полученного результата, оцениваются размеры обвязки из железобетона, служащей рамой, которая распределяет нагрузку равномерно на все опоры. Эта рама, при необходимости, передает неравномерную нагрузку деформационную от столбчатого фундамента. При расчете объема и массы обвязки учитывают, что железобетон, из которого она сделана, имеет средний вес равный 2400 кг/м3.
В заключении, все вышеперечисленные нагрузки суммируются, и получается общая нагрузка на фундамент (обозначим ее F).
Характер грунта
Естественно, что для самостоятельного расчета, вы не будете прибегать к лабораторному исследованию грунта и его показателей. Поэтому рассмотрим более бюджетный путь — оценка на глаз.
Существует несколько типов грунтов и каждый тип имеет свое расчетное сопротивление.
Сначала надо определиться с глубиной промерзания грунта и узнать глубину залегания грунтовых вод. К этому необходимо отнестись серьезно и ответственно, поскольку если грунт размоется или промерзнет, фундаменту из бетона грозят трещины, деформации и даже полное его разрушение.
На предполагаемом месте строительства дома выкапывается яма или шурф до достижения несжимаемых слоев грунта, пониже глубины промерзания грунта (ее нужно узнать в справочнике). Со дна ямы отбирается проба грунта и скатывают из него шарик. Теперь характер грунта можно определить таким способом:
- Щарик не скатывается, а по визуальному определению дно шурфа имеет песчаный слой. Расчетное сопротивление грунта (обозначим — R) будет принимать значение в зависимости от того, насколько песок крупный: мелкий, пылеватый — от 2; средний — 3; крупный — 4,5.
- Шарик при сдавливании рассыпается. Это свидетельствует о том, что грунт здесь — супесь и R будет принимать значение 3.
- При сдавливании шарик не рассыпается, а после сдавливания на краях не образуются трещины. Это — глина и R может быть от 3 до 5.
- При сдавливании шарик из грунта не рассыпается, но трещины образуются. Это — суглинок, а R может равняться от 2 до 4.
Следует учитывать, что расчетное сопротивление грунта R также зависит от пористости и влажности грунта.
Глубина фундамента
Определяя глубину столбчатого фундамента, нужно учитывать вес будущего дома, количество этажей, тяжесть материалов. Понятно, что даже при отличном грунте на участке, глубины фундамента в полметра будет недостаточно для дома в два этажа при наличии большого количества мебели.
Важным фактором для расчета глубины основания является его вид. Глубина в 50 см вполне подойдет для фундамента из труб, предназначенного для деревянной беседки. А вот потребует гораздо большую глубину чем 50 см.
Следовательно, глубина столбчатого основания рассчитывается по этим трем показателям: грунт, вес, вид. Если в разных сторонах строения эти показатели разные и возникают затруднения с определением глубины, то за основу берется максимальная глубина. Все же для строительства лучше выбирать ровную поверхность.
Количество опор столбчатого фундамента
Высота опор столбчатого фундамента над поверхностью земли должна быть не менее 30 см.
Следующий важный этап — это расчет количества столбов. Для равномерного распределения центра тяжести на все столбы, их размещают в центре строения и под каждый угол. Тогда основа не будет провисать. Столбы обычно устанавливаются на каждые 2 метра объекта и по вертикали и по горизонтали. Столбы должны иметь высоту больше уровня земли на 30 см. А если предполагается возможное подтопление дома (например, из-за большого количества снега), то высота фундамента еще более увеличивается.
Количество столбов будет зависеть от площади (S) основания столба. Если предположить нагрузку F равную 100000 кг, а сопротивление грунта R=4, то решив простое уравнение с одним неизвестным R=F/(S×n), вычисляем n — количество опор. У нас получается n = 13 штук.
В вычисления еще следует включить нагрузку, которую сами столбы оказывают на грунт.
Название «столбчатый фундамент» говорит само за себя. Это фундамент представляющий собой несколько столбов заглубленных в грунт в определённом порядке и связанных в единую раму посредством деревянной (иногда металлической) обвязки или железобетонного ростверка.
Столбчатые фундаменты в основном применяются для возведения на них деревянных (брус, бревно) или каркасных домов (не более 2-х этажей), бань, веранд и других хозяйственных построек, а также заборов и каменных ограждений. Реже на них возводят стены одноэтажных домов из облегчённых каменных материалов (ячеистый бетон и т.п.), удельная масса которых не превышает 1000 кг/м³. Более тяжёлые дома на таких фундаментах строить не целесообразно, в связи с относительно не высокой прочностью столбов и недостаточно большой суммарной площадью подошвы.
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.
Достоинствами столбчатого фундамента являются экономия денежных средств и трудовых затрат за счёт уменьшения объёма земляных и бетонных работ, а также высокая скорость строительства нулевого цикла. Основным недостатком является непредсказуемое поведение отдельных столбов фундамента при легкомысленном отношении застройщика к исследованию свойств грунта на участке. Особенно это касается фундаментов без монолитного ростверка.
Самой распространённой ошибкой частных застройщиков при возведении столбчатого фундамента является отсутствие хоть какого, даже приближённого расчёта. Количество столбов, также как и площадь их оснований, берутся «с потолка». Практически на всех строительных сайтах написано одно и тоже — ставьте столбы по углам и на пересечении стен, при необходимости на длинных стенах добавляйте ещё, чтобы расстояние между ними было от 1,5 до 2,5 метров. Нормальный такой разброс! К тому же про площадь основания практически нигде ни слова. А ведь именно от этих показателей зависит, будет ли Ваш дом стоять на месте или со временем начнёт перекашиваться и садиться.
Расчёт столбчатого фундамента
I) В-первую очередь необходимо исследовать место под будущее строительство. Подробно об этом говорится в статье В дополнение к изложенному там необходимо отметить следующее: приняв решение строить столбчатый фундамент, в обязательном порядке необходимо делать пробное бурение на 0,5-0,6 метров ниже предполагаемой глубины заложения столбов. Если под несущим грунтом Вы наткнётесь на слой водонасыщенных слабых грунтов (плывун), то от столбчатого фундамента лучше отказаться, т.к. столбы под нагрузкой могут просто прорезать несущий грунт и провалиться.
II) Вторым шагом будет определение нагрузки, которую дом с фундаментом будут оказывать на несущий грунт, проще говоря, расчёт веса дома. Приближенные значения удельного веса для отдельных элементов конструкции приведены в следующей таблице:
Примечания:
1)При угле наклона скатов крыши больше 60º снеговая нагрузка принимается равной нулю.
2) При расчёте фундамента к весу дома прибавляется и ориентировочный вес самого фундамента. Высчитывается его примерный объём и умножается на удельный вес железобетона, равный 2500 кг/м³.
III) 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, 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. Для большей наглядности рассмотрим простой пример.
Пример упрощённого расчёта столбчатого фундамента
Рассчитаем столбчатый фундамент (на круглых столбах) для небольшого каркасно-щитового дома (см.рис. слева) размером 5х6 метров. Высота 1-го этажа 2,7 м, высота фронтона — 2,5 м. Кровля шиферная. Несущий грунт — суглинок (Rо = 3,5 кг/см²). Глубина промерзания 1,3 метра.
1) Площадь всех стен, включая фронтоны, в нашем случае получится равной 72 м², а масса их 72 × 50 = 3600 кг
2) В доме имеется цокольное (пол 1-го этажа) и межэтажное (между 1-м и мансардным этажами) перекрытия. Их общая площадь 60 м², а масса 60 × 100 = 6000 кг
3) Эксплуатационная нагрузка имеется также и на 1-м и на мансардном этаже. Значение её будет равно 60 × 210 = 12600 кг
4) Площадь крыши составляет в нашем примере около 46 м². Масса её при шиферной кровле 46 × 50 = 2300 кг
5) Снеговую нагрузку принимаем равной нулю, т.к. угол наклона скатов крыши больше 60º.
6) Определим предварительную массу фундамента. Для этого нужно условно выбрать диаметр будущих столбов и их количество. Допустим у нас есть бур диаметром 400 мм, его и возьмём. Число столбов предварительно берётся исходя из условия — один столб на 2 метра периметра фундамента. У нас получится 22/2 = 11 штук.
Объём одного столба высотой 2 метра (заглубляем на 0,2 м ниже глубины промерзания + 0,5 метра возвышается над землёй): π × 0,2² × 2 = 0,24 м³, а масса его 0,24 × 2500 = 600 кг.
Масса всего фундамента 600 × 11 = 6600 кг.
7) Суммируем все полученные значения и определяем общий вес дома: Р = 31100кг
8) Минимальная необходимая суммарная площадь оснований всех столбов будет равна:
S = 1,3×31100/3,5 = 11550 см²
9) Площадь основания одного столба диаметром 400 мм будет равна 1250 см². Следовательно в нашем фундаменте должно быть минимум 11550/1250 = 10 столбов.
При уменьшении диаметра столбов их число будет увеличиваться и наоборот. Например, если мы возьмём бур 300 мм, то нужно будет сделать минимум 16 столбов.
Определив минимально допустимое число столбов фундамента, делают их разбивку по периметру. В-первую очередь их устанавливают в наиболее нагруженных местах — это углы дома и соединения наружных и внутренних стен. Остальные столбы равномерно распределяют по периметру, при необходимости добавляя к полученному минимальному числу ещё несколько штук для симметрии. Главное правило здесь — больше можно, меньше нельзя.
Важное замечание:
если дом имеет какую либо более лёгкую пристройку, например, веранду, минимально допустимое количество столбов для неё считается отдельно от дома. Очевидно, что оно будет меньше.
Часто при строительстве более тяжёлых домов на грунтах с малой несущей способностью число столбов получается очень большим, и чтобы его уменьшить, нужно существенно увеличивать диаметр подошвы. Простые земляные буры для этого не подходят. Здесь на помощь приходит технология «ТИСЭ». Она рассмотрена в статье .
Рассмотрим теперь наиболее распространённые конструктивные схемы столбчатых фундаментов
Буронабивной фундамент
Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно пробуренные скважины. Работы по устройству буронабивного фундамента производятся в следующей последовательности:
1)
2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания.
Примечание: в рамках данной статьи мы не рассматриваем мелкозаглубленные столбчатые фундаменты, которые используются практически только для небольших деревянных хозяйственных построек.
3)
Из обычного рубероида сворачиваются цилиндры (по диаметру скважин) и обматываются скотчем. Они выполняют две роли: во-первых, это несъёмная опалубка для столбов, а во-вторых — их гидроизоляция.
Если у Вас рубероид с посыпкой, сворачивайте гладкой стороной наружу. Чем хуже грунт при замерзании будет прилипать к поверхности столбов, тем меньшие касательные силы, стремящиеся вытащить столбы зимой из грунта, будут на них действовать.
4) Цилиндры из рубероида вставляются в скважины. На рисунке выше видно, что до самого основания рубероид не доходит, остаётся около 20 см. Делается это не просто так. Через незакрытую часть сваи при заливке бетона цементное молоко просачивается в грунт и дополнительно связывает его. При этом в зависимости от типа грунта несущая способность столба может увеличиться до 2-х раз. Это увеличение при расчёте не учитывается. Оно дополнительно повышает запас надёжности фундамента. Кроме того столбы лучше заякорятся в земле.
5) В скважину заливается немного бетона (20-30 см), после небольшой паузы вставляется арматурный каркас, чтобы он под своим весом не опустился до соприкосновения с грунтом. Затем заливается весь столб до верха. Касание арматуры с грунтом не желательно, т.к. это приводит к её более быстрой коррозии.
Обычно каркас делается из трёх-четырёх прутков рабочей арматуры А-III ∅10-12 мм, обвязанных между собой вспомогательной арматурой Вр-I ∅4-5 мм. Желательно, чтобы арматура находилась от наружной поверхности столба не ближе чем на 5 см.
Если после заливки столбов на них будет сооружаться монолитный ростверк, рабочую арматуру выпускают из столбов на высоту этого ростверка. Если же на столбах будет делаться обвязка из деревянных балок, то для её крепления при заливке бетона в верхнюю часть вкладывается резьбовая шпилька (напр., М16).
Примечание: столбчатые фундаменты с железобетонным монолитным ростверком описаны в статье .
При температуре воздуха 15-20ºС нагружать столбчатый фундамент можно начинать уже через 4-5 дней. Связано это с тем, что по прошествии данного периода несущая способность фундамента определяется уже не прочностью столбов, а прочностью грунта под ними. К тому же дать полную расчётную нагрузку на фундамент (стены, перекрытия, крыша, эксплуатационные нагрузки) быстро Вы не сможете. Пока идёт строительство, бетон «дозреет».
ВАЖНО: Нельзя оставлять столбчатый фундамент не нагруженным на зиму. Касательные силы морозного пучения могут поднять и перекосить столбы, причём все по разному.
Столбчатые фундаменты из асбестовых, пластмассовых или металлических труб
Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно установленные в скважины асбестовые, пластмассовые или металлические трубы. Работы производятся в следующей последовательности:
1) На основании расчёта производится разметка фундамента на участке.
2) С помощью ручного (механизированного) бура или специальной буровой машины делаются скважины на 20-30 см ниже глубины промерзания. Диаметр скважин на 10 см больше диаметра выбранных труб. При отсутствии бура можно выкопать ямы и лопатой.
3) В скважину заливается около 20 см бетона для увеличения несущей способности столбов, как уже говорилось выше. После небольшой паузы в скважину вставляется сначала свёрнутый рулон рубероидной рубашки, которая защитит песчаную засыпку от заиливания, затем асбестовая, пластиковая или металлическая труба и арматурный каркас.
4) Производится обратная засыпка промежутка между трубой и рубероидной рубашкой песком и в трубу заливается бетон. Песок предотвращает примерзание грунта к трубам зимой и их подъём касательными силами морозного пучения.
Примечание: Асбестовые трубы имеют не очень высокую морозостойкость, поэтому довольно часто в месте их входа в грунт из-за насыщения влагой они разрушаются. Чтобы этого избежать, желательно опасное место покрыть обмазочной гидроизоляцией.
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. используются они в настоящее время очень редко. Заметим лишь, что для таких столбов нужно использовать влагостойкие породы древесины (дуб, лиственница и т.п) и перед установкой их необходимо защитить от влаги (обмазать гидроизоляцией или завернуть в рубероид, а лучше сделать и то и другое).
В комментариях к данной статье Вы можете обсудить с читателями свой опыт в строительстве и эксплуатации столбчатых фундаментов либо задать интересующие Вас вопросы.
Комментариев:
Расчет столбчатого фундамента необходим для того, чтобы основание прослужило долгое время. Если такое основание делается своими руками, то, прежде всего, необходимо провести все замеры.
Для качественного и надежного возведения столбчатого фундамента, на начальном этапе необходимо провести все необходимые расчеты.
От правильности изготовления основания зависит надежность и срок службы всей конструкции. На выбор его параметров влияют различные факторы, которые обеспечивают суммарную нагрузку. Расчет столбчатого фундамента должен учесть все возможные воздействующие усилия и обеспечить необходимый запас прочности.
Особенности столбчатого фундамента
Столбчатый фундамент — это основание для сооружения, включающее систему столбчатых элементов, размещенных по углам и на участках стыка стен, а также под наиболее тяжелыми и несущими промежуточными стенами, балками и конструкциями, где сосредоточены значительные нагрузки.
С целью обеспечения совместной работы столбов (как единой системы), повышения надежности фундамента, исключения смещения элементов в горизонтальной плоскости и опрокидывания их, а также для формирования поверхности опоры цокольного участка сооружения, изготавливается верхняя монолитная обвязка столбов (ростверк).
Чаще всего столбчатые фундаменты изготавливаются из монолитных железобетонных элементов в виде столба (колонны). Ростверк выполняется в форме армированного бетонного пояса.
Вернуться к оглавлению
Особенности расчета
Расчет столбчатого фундамента предназначен для определения размера и количества столбов. При его проведении должна быть учтена вся нагрузка, которая приходится на эти элементы. Общее усилие слагается из веса всего сооружения (включая вес самого фундамента), веса внутренней полезной нагрузки (мебель, элементы интерьера, жильцы и т.д.) и сезонных природных нагрузок (снег, дождь и т.д.). Ростверк равномерно перераспределяет эти вертикальные нагрузки на все элементы.
Помимо прочности столбчатых элементов, важно знать, как поведет себя грунт под сваями. Характер грунта оценивается по его сопротивлению, которое зависит от влажности, пористости и глубины шурфа. Последняя характеристика зависит от глубины промерзания грунта и обычно выбирается 1,5-2 м.
Вернуться к оглавлению
Оценка существующего грунта
Сопротивление грунта R для почв разного типа рассчитано при стандартной глубине шурфа и является справочной величиной. Ниже приведено R для характерных грунтов.
Из других грунтов можно отметить следующие: гравий — 4-5 кг/см²; щебень — 4,5-6 кг/см²; песок крупной фракции — 3,5-4 кг/см²; песок мелкий — 2-3 кг/см². Если глубина грунта меньше стандартной, то R=0,005Ro(100+h/3), где Ro — табличное значение сопротивления, h — глубина шурфа сваи.
Для того, чтобы определить вид грунта, необходимо скатать шарик и посмотреть как он формируется.
Оценить, к какой категории относится грунт, можно по простой методике. Надо сделать небольшой земляной шарик путем его скатывания по поверхности. Если шарик не формируется, то грунт следует отнести к песчаному типу, а в зависимости от зернистости расчетное сопротивление грунта имеет значение от 2 (для очень мелкого, пылеватого) до 4,5 (для крупной фракции). В случае когда шарик разваливается при надавливании, скорее всего, грунт — супесь (R=3); а если шарик при давлении на него не разваливается и не трескается, то это — глинистый грунт. Наконец, когда земляной шарик не разваливается, но по краям появляются трещины, почва — суглинок.
Вернуться к оглавлению
Расчет оказываемой нагрузки
Общая нагрузка F = F1 + F2 + F3 + F4, где F1 — вес наземной части сооружения; F2 — вес внутренней части; F3 — сезонная нагрузка; F4 — вес фундамента. Вес дома складывается из веса всех стен и перегородок, перекрытий, цоколя и крыши. Вес стен можно определить как произведение объема стены и удельного веса материала стены, т.е. F1 = LxBxH, где L — длина, В — ширина; Н — толщина стены. Аналогично рассчитывается вес цокольного и потолочного перекрытия, стропильной системы и крыши. В итоге определяется общая нагрузка наземной части дома.
Сезонная удельная нагрузка установлена на основе многолетних наблюдений и нормируется в следующем виде: северные районы — 200 кг/м²; средняя полоса России — 100 кг/м²; южные районы — 50 кг/м².
Соответственно, сезонная нагрузка составит F3 = FoxS, где Fo- удельная нагрузка; S — площадь опоры дома (произведение длины и ширины дома).
Расчет опор под фундамент
Свайный фундамент рассчитывается на основе формулы для расчета сопротивления грунта R=F/(SixN), где Si — площадь поперечного сечения одной сваи; N — количество свай.
Размер и форма сваи выбирается из практических соображений (обычно используется бетон). Следовательно, главное, определить, сколько столбов должен иметь свайный фундамент.
Вернуться к оглавлению
Пример возможного расчета
Расчет столбчатого фундамента можно проиллюстрировать примером. Допустим, надо рассчитать свайный фундамент для дома из деревянного сруба, имеющего стяжку бетоном, перекрытие из плит, шиферную крышу. Дом в основании имеет размеры 10х8 м, а высоту — 3 м.
Вначале проводится расчет веса дома. За основу принимаем следующие справочные данные: удельный вес древесины — 200 кг/м³; железобетона — 2400 кг/м³; удельная нагрузка шиферной крыши — 50 кг/м². Расчетная масса получена округленно 42000 кг.
Сезонная нагрузка выбирается для средней полосы. Расчетное значение для дома — 100х10х8 = 8000 кг. Общую массу внутреннего имущества оцениваем как 5000 кг. Таким образом, общее наземное усилие составляет 42000+8000+5000=55000 кг.
Свайный фундамент запланировано изготовить в виде колонн 0,5х0,5 м длиной 2 м, т.е. объемом 0,5 м³. Следовательно, вес каждой сваи 2400х0,5=1200 кг.
Оценочный расчет количества свай проводится без учета их массы. Дом стоит на глинистой почве с S, равным 4 кг/м² или 40000 кг/м². Из формулы определяем N=F/(RxSi), или N = 55000/40000х0,25=5,5. После округления получается, что достаточно применить всего 6 свай. Затем проводится уточнение с учетом веса столбов — 6х1200 = 7200 кг. Из той же формулы получается расчетное значение 6,2 сваи, т.е. 7 свай. Окончательно расчет показывает, что для основания небольшого деревянного строения достаточно 7 свай. Естественно, данный расчет следует рассматривать как простую иллюстрацию использования методики расчета.
