Расчет фундамента столбчатого – Расчет столбчатого фундамента с примером

Прежде чем приступить к строительству фундамента, нужно произвести его расчёт.Столбчатый фундамент тоже требует подобной процедуры.

Устройство мелкозаглубленного столбчатого фундамента

Расчёт столбчатого монолитного фундамента заключается в нахождении давления, которое он оказывает на единицу площади грунта. Можно проводить и другие расчёты, например, расчёт количества строительного материала, который нужно затратить для возведения фундамента с заданными параметрами.

Расчёт на давление состоит из нескольких основных этапов:

• Установления коэффициента сопротивления грунта;
• Расчёт общей массы постройки, включая массу самого фундамента;
• Расчёт давления, оказываемого постройкой на единицу площади грунта;
• Сравнение коэффициента сопротивления грунта и давления на единицу площади грунта, и формулировка соответствующих выводов, а также при необходимости принятие мер.

Установление коэффициента сопротивления грунта

Для того, чтобы уточнить этот показатель, который характеризует степень прочности грунта при оказываемом на него давлении, нужно обратиться в геологическую службу вашего города. Если такой службы нет, то есть более простой вариант самостоятельного определения коэффициента сопротивления грунта.

Для этого нужно вырыть яму глубиной порядка 2 метров. Вообще копать нужно на ту глубину, на какой будет закладываться фундамент. После это берем со дна вырытой ямы немного грунта и скатываем его в шар или цилиндр. Если скатали в шар, то этот шар нужно попытаться раздавить.

Теперь может получиться несколько разных ситуаций, которые характеризуют грунт:

• Когда шар рассыпался. Это означает, что перед нами супесь;
• Когда шар превратился в лепёшку, но с трещинами по краям. Это означает, что перед нами суглинок;
• Когда шар раздавился в лепёшку без трещин по краям. Это означает, что перед нами глина.
• Когда вообще не удалось скатать шар. Это означает, что перед нами песок. При этом стоит обратить внимание, какого размера песчинки. Если песчинки достаточно крупного размера, то это крупнозернистый песок, если мелкого, то это мелкозернистый песок.

  Столбчатый фундамент

Когда тип грунта определён, то не останется труда определит его несущую способность сделать это можно, воспользовавшись справочником. Например, супесь сухая имеет коэффициент сопротивления 2,5, а крупнозернистый гравелистый песок порядка 5 и даже выше.

Определение общей массы постройки

Чтобы определить общую массу постройки, нужно определить массу составных её частей:

• Фундамент с ростверком;
• Стены и перегородки;
• Потолочное перекрытие и пол;
• Крыша.

Масса фундамента определяется из расчёта того, что использовалось в качестве строительного материала. Если столбы являются монолитными, то необходимо рассчитать объём столбов и умножить его на плотность бетона. Средняя плотность бетона составляет порядка 2,5 тонн на метр кубический.

Объём прямоугольного столба считается, как произведение его длины, ширины и высоты. Таким образом, высчитываются все объёмы всех столбов, хотя они должны быть все одинаковыми, так как сами столбы должны иметь одинаковые размеры.

Дальше следует высчитать массу арматуры, которая была затрачена в ходе устройства железобетонных столбов. Если столбы были чисто бетонными, то на этом их расчёт закончен.

После этого необходимо высчитать массу ростверка. Так как ростверк является прямоугольником, то его объём будет являться произведением всех его сторон, то есть всю длину ростверка нужно умножить на его высоту, и умножить на ширину. Вся длина ростверка называется периметром.

Она определяется, как сумма длин всех сторон. После того, как объём найден, нужно его умножить на плотность бетона, то есть на 2500. Если ростверк был армирован, то нужно вычислить объём арматуры и вычесть его из объёма бетона. Дальше этот объём арматуры нужно умножить на плотность железа, которая приблизительно равна 13000 килограммам на метр кубический.

После этого остаётся к массе ростверка прибавить массу столбов, и получим массу всего фундамента.

На втором этапе подсчётов найдём массу стен и перегородок. При этом один расчёт и способ его проведения может отличаться от другого. Это зависит от материала, из которого сделана стена. Если из дерева, то следует рассчитать кубатуру древесины и умножить на плотность той породы, которая использовалась при строительстве дома.

Гидроизоляция фундамента

Например, плотность сосны равна 800 килограммам на метр кубический, а вот плотность берёзы равна 900 килограммам на метр кубический.

Если при строительстве использовался кирпич, то нужно рассчитать либо количество кирпичин, а затем умножить их на вес одного, либо рассчитать объём стен и умножить на массу одного метра кубического. Один кубический метр красного кирпича весит порядка 1800 килограмм. Одна красная кирпичина весит порядка 3,2 килограмм.

В случае, когда стены изготовлены из пеноблоков, можно воспользоваться одним из двух вышеописанных способов. При этом следует брать за массу одного блока 30 килограмм.

Если при устройстве стен использовался цемент, то нужно учитывать и его вес. Цемент, как правило, используется при изготовлении стен из кирпича, камня пеноблоков и так далее. В деревянных домах цементный раствор если и используется, то его вес незначителен.

Массу использованного цемента рассчитать не сложно. Средний размер одного шва между рядами кирпича равен порядка 0,7-1,2 сантиметра, в крайнем случае, его можно замерять. После замера устанавливаем ширину слоя цемента. Если использовалась кладка в один кирпич, то соответственно, ширина слоя цемента будет равна 12 сантиметрам.

Дальше высчитываем длину каждого слоя, то есть фактически измеряем длины всех сторон. Теперь все эти три показателя нужно перемножить между собой. Получившееся число нужно умножить на количество швов. Следует отметить, что такой расчёт нужно производить только при цели достичь максимально точного значения массы дома, но, как правило, массу цементного раствора никто не считает.

Теперь находим массу перекрытия. Если оно выполнено из дерева, то нужно найти кубатуру древесины и умножить на плотность породы. Если настил и пол выполнены из бетона, то нужно найти объём потраченного бетона и умножить на плотность бетона.

Армирование столбчатого фундамента

Существует такое перекрытие, которое имеет собственный фундамент, то есть на основной фундамент оно не оказывает никакого давления. Следовательно, массу такого настила не стоит учитывать при расчётах. Такая же ситуация бывает и с полом. Половые лаги могут находиться на собственных столбах, и не оказывать давления на фундамент.

Теперь нужно определить массу крыши. Сделать это тоже не сложно. Так как крыша состоит из двух частей, то и расчёт массы будет тоже состоять из двух этапов.

На первом определим вес каркаса крыши, то есть стропил и обрешётки, посчитав кубатуру дерева и умножив её на плотность древесины. Вес таких элементов, как гвозди, уголки, малые куски арматуры и так далее, можно не учитывать, так как он слишком мал в сравнении со всеми остальными элементами.

После этого можно найти вес покрытия. Если оно выполнено из металлических профилей, то нужно высчитать кубатуру всего профиля и умножить на вес одного метра кубического. Вес метра кубического можно найти на упаковке продукции.

Если же покрытие выполнено из шифера, то нужно высчитать количество листов и умножить их на массу одного листа.

На последнем этапе расчёта массы постройки необходимо установить общую массу. Она состоит из масс всех элементов входящих в постройку. Поэтому для того, чтобы вычислить общую массу, нужно сложить все получившиеся массы в результате поэтапных расчётов.

Расчёт давления, оказываемого постройкой на единицу площади грунта

Теперь зная массу постройки, можно без труда вычислить оказываемое ею давление. Для этого не достаёт одного числа – площади опоры фундамента.

Чтобы высчитать общую площадь опоры фундамента, нужно ширину одного столба умножить на длину этого столба. Так мы найдём площадь одного столба. Поскольку все столбы должны быть одинаковыми, то для нахождения общей площади, нужно площадь опоры одного стола умножить на количество столбов. Так получим полную площадь опоры всего фундамента.

В том случае, если столбы не равны по размерам между собой, то нужно высчитать площадь опоры каждого столба, а потом просуммировать их между собой.

Устройство столбчатого фундамента

Если столб имеет не прямоугольное, а круглое сечение, то нужно высчитать площадь опоры круглой основы. Сделать это можно по простой геометрической формуле, как число П=3,14, умноженное на радиус, возведенный в квадрат.

На этом площадь опоры вычислена.

Теперь для нахождения давления на грунт нужно всю массу разделить на общую площадь опоры. При этом следует учесть, что массу лучше всего выражать в килограммах, а площадь опоры в сантиметрах квадратных. Таким образом, давление будет иметь единицу измерения килограмм на сантиметр квадратный.

Сравнение коэффициента сопротивления грунта и давления на единицу площади грунта

На этом этапе нужно сравнить между собой результаты, которые получились в первом пункте и в третьем. Если коэффициент сопротивления грунта оказался больше оказываемого давления хотя бы на 0,5, то это значит, что и тип фундамента, и количество столбов, и сечение каждого столба выбраны верно. Никаких больше переработок фундамента не требуется. Возведения расчетного фундамента будет безопасно.

Если же коэффициент сопротивления грунта оказался меньше оказываемого давления, то следует принять одну из двух возможных мер:

• Увеличение площади опоры каждого столба. Это достигается увеличением подошвы столбов. Можно под каждый столб подложить бетонную плиту, которая по площади будет больше площади основания столба. Можно просто сделать длиннее и шире сам столб;
• Увеличение количества столбов. Дополнительные опоры в виде столбов нужно располагать на прямых участках. Однако этот способ тяжело реализуем, так как столбы нужно стараться располагать симметрично по всему строящемуся дому, если этого не соблюдать, то появляется возможность неравномерной просадки дома.

После принятия таких мер следует заново произвести расчёт, и опять по его результатам делать соответствующие выводы.

Пример расчёта

Строится дом прямоугольной формы. Сторона большей стены равна 5 метров, сторона меньшей стены равна 3 метра. Высота равна 3 метра.

Фундамент делается монолитным железобетонным. При этом столбы изготавливаются с квадратным сечением и длиной стороны в 50 сантиметров. Высота столба равна 1 метр. Ростверк выполнен из армированного бетона с шириной ленты в 30 сантиметров. Высота отливной части равна 0,2 метра.

Стены выполнены из блоков, при этом блок укладывался на ребро.

Крыша выполнена из деревянного каркаса и шиферного настила. Пол и чердачное перекрытие выполнено тоже из дерева.

При этом затрачено 5 кубических метров древесины. Все деревянные элементы сделаны из сосны. На крышу затрачено 23 листов шифера.

Сопротивление грунта установлено и равно 3.

Непосредственный расчёт

Армирование столбчатого фундамента стаканного типа

Так как установлено сопротивление грунта, то можно сразу приступать к расчётам массы постройки.

Сначала будем считать сам фундамент. У нас не указано количество столбов. При строительстве на стадии проектирования эта цифра выбирается самостоятельно исходя из трёх основных правил устройства столбчатого фундамента. Если следовать этим правилам, которые были описаны немного выше, то получим, что у нас должно быть:

4+4 =8 столбов. Первые четыре столба это угловые столбы. Вторые 4 столба это по одному столбу посередине каждой стены, так как расстояние между столбами не должно быть больше 2,5-3 метров.

Известно, что высота один метр, а длина и ширина равны 50 сантиметрам, отсюда можно высчитать объём одного столба:

0,5*0,5*1=0,25 метра кубического. Так как всего у нас 8 столбов, то общий объём столбов равен 2 кубическим метрам. Зная, что средняя плотность бетона равна 2500 килограмм на метр кубический, получим общий вес всех столбов, как:

2500*2=5000 килограмм.

Теперь рассчитаем массу ростверка. Длина ростверка составляет:

5*2+3*2=16 метров, то есть 2 стены по 5 метров и две по 3 метра. Дальше вычислим объём:

0,2*0,3*16=0,96 метра кубического. Тогда его масса равна:

0,96*2500= 2400 килограмм.

Теперь вычислим массу стен. Так как известно, что блок укладывался на ребро, можно посчитать его площадь:

0,3*0,6=0,18 метра квадратного. Такую площадь покрывает один блок. Теперь найдём общую площадь стен:

5*2*3+3*2*3=48 метров квадратных.

Теперь эту цифру разделим на площадь одного блока, получим:

48/0,18= 267 блоков. Такое количество блоков нужно затратить, чтобы возвести стены. Зная, что масса одно блока равна 30 килограммам, можно посчитать общую массу стен:

267*30=8010 килограмм.

Теперь осталось посчитать массу всех деревянных частей и массу шифера. Масса дерева высчитывается, как общий объём, умноженный на плотность породы. Так как сказано, что всего затрачено 5 кубических метров сосны, получим:

5*800=4000 килограмм.

Теперь рассчитаем массу шифера, как количество листов, умноженное на массу одно листа:

23*26=598 килограмм.

Теперь осталось вычислить вес всей постройки, как сумма всех масс:

5000+2400+8010+4000+598=20000 килограмм.

К этой массе стоит так же прибавить массу внутренних перегородок. Иногда также рассчитывают и массу снега, которая ложится на крышу зимой, при этом толщину снега принимают равной 15-20 сантиметрам.

Теперь с массой разобрались, осталось высчитать площадь опоры фундамента. Так как один столб у нас имеет квадратное сечение со стороной 0,5 метра, получим:

50*50=2500 квадратных сантиметров – площадь опоры одного столба.

Теперь найдём площадь опоры всех столбов:

2500*8=20000 сантиметров квадратных.

Теперь, зная и общую площадь опоры, и массу можно найти давление:

20000/20000=1 килограмм на сантиметр квадратный.

Сравниваем эту цифру с сопротивлением грунта:

1<3, следовательно, количество столбов выбрано верно.

Данный расчёт не учитывает многих особенностей строительства и является примерным. Для проведения более детальных расчётов, требуется учитывать массы утеплительных материалов, массу арматуры и так далее.

Конструкция столбчатого фундамента

Конструкция монолитные столбчатые фундаменты имеют самую разнообразную, а особенно если речь идёт о частном строительстве. Однако есть общая конструкция, которая является классической конструкцией. На глубине ямы лежит так называемая песчаная или щебневая подушка.

На ней может располагаться бетонная плита основания, однако при устройстве монолитного фундамента, как правило, она не используется. Если это так, то на подушке укладывают любой влагонепроницаемый материал, который нужен для того, чтобы подушка не впитывала влагу из бетона, тем самым ухудшая его качества после застывания.

На таком материале, который может быть представлен рубероидом или обычной полиэтиленовой плёнкой, стоит сам монолитный бетонный столб. На его поверхности укладывают гидроизоляционный материал, который будет предотвращать попадание атмосферных осадков на поверхность фундамента. Так же слой гидроизоляции может быть и на всей поверхности столба, включая боковые стены.

На столбах располагается последний элемент столбчатого фундамента – перекрытие. Оно может быть так же монолитным или быть выполнено из сборных элементов.

Фундамент стаканного типа

Столбчатые монолитные фундаменты стаканного типа являются одной из множества разновидностей обычного столбчатого фундамента. Разница между столбчатым фундаментом и столбчатым фундаментом стаканного типа состоит только лишь в том, что все составные части последнего изготавливаются, как правило, на заводах, то есть являются частями промышленного изготовления.

Используют такие фундаменты чаще всего под постройки производственного характера, а также при строительстве подземных гаражей.

При устройстве фундамента стаканного типа следует особое внимание обратить на уровень морозостойкости и прочности сжатия. Для такого фундамента водостойкость не имеет значения.

Сами колонны, или стаканы представляют собой пирамиды из бетонных плит, а точнее железобетонных. Основная плита, то есть самая нижняя имеет самую большую длину стороны, каждая следующая плита имеет немного меньшую длину стороны.

Такой фундамент следует устраивать только в тех грунтах, которые не склонны к проседанию, то есть для грунтов с очень высокой несущей способностью.

Установка фундамента производится при помощи специальной грузоподъёмной техники. Как и любой фундамент, стаканный требует для себя подготовленного основания. Подготовка заключается в насыпи на дно ямы песчаной подушки или щебёночной подушки. После насыпи оба из этих материалов требуют утрамбовки. Обе подушки устраивают с такими размерами, что их сторона равна стороне стакана прибавленной к тридцати сантиметрам.

После того, как подушка устроена, нужно проверить её и вообще всё основание на горизонтальность. Сделать это можно при помощи строительного уровня или нивелира.

после этого следует этап нанесения контуров. Фиксировать контуры по шаблону можно скобами и колышками.

На этом подготовительные работы полностью завершены, осталось только установить плиты. В этом процессе принимает участие подъёмный кран и несколько рабочих, которые снизу помогают плите стать на своё место.

Таким же образом собираются все стаканы, не важно, находятся эти стаканы на углах или на прямых участках стен, при этом плиты скрепляются между собой цементным раствором. наверху каждой плиты не лишним будет сделать тонкую цементную стяжку.