Расчет столбчатого фундамента для каркасного дома
795792.ru

Строительный портал

Расчет столбчатого фундамента для каркасного дома

Пример расчета столбчатого фундамента

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.

Принцип работы и требования

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 Вес
Каркасные стены толщиной 150 мм с утеплителем 30-50 кг/м 2
Перекрытие по деревянным балкам утепленное материалом плотностью до 200 кг/м 3 100-150 кг/м 2
Собственный вес фундамента из железобетона 2500 кг/м 3
Кровля с несущими конструкциями
Металлическая 40-60 кг/м 2
Керамическая 80-120 кг/м 2
Из гибкой черепицы 50-70 кг/м 2

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.

Тип конструкции Коэффициент надежности по нагрузке
Деревянные 1,1
Железобетонные плотностью более 1600 кг/м 3 1,3
Изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые в заводских условиях 1,2
Изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые на строительной площадке 1,3

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:

Тип грунта основания Rо на глубине 1,5 м и более, кг/см 2 Rо у поверхности земли, кг/см 2
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.

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.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Столбчатый фундамент для каркасного дома своими руками

Каркасные дома являются надежными конструкциями небольшого веса, обладающие рядом особенностей и преимуществ. Но любое здание, даже каркасное, должно иметь под собой грамотно возведенный фундамент.

Особенно важно, чтобы его можно было сделать своими руками, сэкономив тем самым значительные финансовые средства. Отсюда вытекает, что идеальным вариантом будет столбчатый фундамент, который не только долго прослужит, но и отремонтировать в случае чего будет несложно.

Преимущества столбчатого фундамента

Несмотря на то, что столбчатый фундамент для каркасного дома не предусматривает сплошную заливку бетоном всего периметра основания, он, тем не менее, обладает рядом достоинств, который делает всю конструкцию долговечной и надежной. Преимущества заключаются в следующем:

  1. Не требует длительного высыхания — может быть смонтирован своими руками за один сезон.
  2. Не нужна специальная габаритная техника и большое количество рабочих.
  3. Экономит значительное количество финансовых средств.
  4. Можно сооружать в любое время года и под любое здание.
  5. Его легко ремонтировать и даже производить замену некоторых отдельных элементов.

Именно эти преимущества и подталкивают владельцев будущих каркасных домов сделать свой выбор в пользу столбчатого основания.

На что необходимо обратить внимание перед расчетом

Перед тем, как начать производить расчеты будущего каркасного здания, его этажности и общей площади, нужно изучить дополнительную информацию о правилах планирования такого типа фундаментов.

  • Столбы фундамента должны находиться не только под каждым углом периметра здания, но и в тех местах, где будет происходить пересечение несущих стен и внутренних перекрытий. Нарушение этого правила может привести к непредсказуемым последствиям, а поэтому при расчете количества столбов это обязательно нужно учитывать;
  • Расстояние между столбами по расчету не должно превышать 2-3 метров. При этом, значение не зависит от количества этажей сооружаемого каркасного здания;
  • Идеальным вариантом для каркасного дома будет сборный столбчатый фундамент, изготовленный из готовых столбов, либо заливной монолитный. Эти две разновидности обладают повышенной прочностью, они выдержат любую каркасную конструкцию, даже если она будет в несколько этажей;
  • Если предполагается, что каркасный дом будет иметь относительно небольшой вес, то можно обойтись незаглубленным столбчатым фундаментом, при котором сваи сооружаются на глубине не более 40-50 сантиметров, либо малого заложения, где бетонные столбы вкапываются на глубину 70 сантиметров независимо от свойства почвы и глубины ее промерзания;
  • Оптимальным решением для столбчатого фундамента будут монолитные столбы сечением 400х400 мм, либо бетонные блоки имеющие габариты 200х200х400 мм.
Читать еще:  Поднятие дома и заливка фундамента

Разобравшись в технических характеристиках столбчатого фундамента и его особенностях, можно переходить к процессу его расчета и последующего сооружения своими руками.

Подготовка территории

Первое, с чего нужно начинать, это, конечно, подготовка участка под сооружение фундамента, а также расчета периметра будущего здания. Условно все это можно разделить на несколько этапов.

Важно сделать чертеж будущего дома, где будут отражены общие размеры строения, места расположения несущих и внутренних стен, их пересечения. Это необходимо для того, чтобы рассчитать необходимое количество столбов, а также расстояние между ними.

Когда чертеж готов, необходимо приступать к подготовке участка. По общим правилам, расчищается земля под строительство дома на расстояние, большее на 2-3 метра, чем периметр дома. Чтобы правильно подготовить землю, необходимо сделать следующее: убрать весь мусор, затем снимается порядка 30 сантиметров верхнего слоя почвы.

Полученная площадка должна быть выровнена с помощью длинной доски и уровня. Если обнаруживаются углубления или бугры, то первые засыпаются землей, а вторые сравниваются с помощью лопаты, чтобы сделать площадку полностью горизонтальной. После можно приступать к следующему этапу.

Разметка под фундамент

На этом этапе происходит общая разметка под фундамент, а также выкапываются ямы под столбы. Можно использовать веревки, которые натягиваются по периметру. Этому необходимо уделить особое внимание, т.к. неправильная разметка может привести в будущем к нарушению целостности всей конструкции. Когда все размечено и перепроверено, можно переходить к следующему виду работ.

И тут пришло время рыть ямы под столбчатое основание. Если выбор пал на асбестовые трубы, то ямы под них можно сделать простым садовым буром. Если же столбы будут монолитными, либо будут изготавливаться наливным способом, то понадобится лопата. Общие правила для скважин под такой фундамент следующие:

  • Глубина траншеи должна быть на 30 сантиметров глубже столба и шире на 40 сантиметров;
  • Расчет общей глубины скважины под столб должно происходить с учетом общего веса конструкции дома, нагрузки на один квадратный сантиметр. Для этого придется обратиться за помощью к специалистам, или использовать справочники, чтобы высчитать подобные нагрузки, а также общий вес конструкции.

Подошва под столбчатое основание каркасного дома

Когда ямы готовы, можно начинать работы по создание подошвы фундамента. Здесь необходимо придерживаться общих правил:

  1. Если почвенный слой плотный, то дно ямы выравнивается и засыпается слоем гравия (толщиной 2 сантиметра) самой мелкой фракции, а затем плотно утрамбовывается.
  2. Замешивается бетонный раствор, заливается на дно, его слой не должен превышать 20 сантиметров.
  3. Если устанавливаются бетонные блоки, из которых будут собраны столбы, то первый блок ставится на не успевший затвердеть слой бетона в скважине, а затем ставятся последующие блоки, то же делается с асбестовыми трубами и опалубкой под самодельные заливные столбы, после чего происходит заливка бетоном.

Если почва глинистая, либо состоит из слежавшегося песка, то после выравнивая дна траншеи достаточно создать песчаную подушку путем засыпания речного песка слоем в 5-10 сантиметров и поливания его водой для утрамбовки. Без бетонного раствора слоем в 10-20 сантиметров также не обойтись, так как это обязательное требование для любого грунта.

Установка столбов

Далее переходим к установке столбов, которых может быть три вида:

  • монолитные, изготовляемые промышленным способом;
  • из асбестовых труб;
  • наливные, изготовляемые своими руками при помощи опалубки.

В первом случае они устанавливаются на не успевший затвердеть подушечный бетонный слой, а по краям засыпаются гравием, который затем утрамбовывается. Для надежности можно скрепить все это жидким цементно-песочным раствором.

Во втором случае в асбестовые трубы необходимо будет заливать бетон, поэтому труба после установки на влажную цементную подложку сразу начинает заливаться бетоном. Пространство вокруг засыпается щебнем мелкой фракции, который также трамбуется, и глиной, для большей надежности.

В третьем случае делается опалубка. Если выбор падает на деревянную, то доски нужно смочить водой, чтоб они не тянули жидкость из бетона, тем самым ослабляя его. Если опалубка сделана из металла, то ничего смачивать не нужно.

Таким образом будут делаться все столбы указанного фундамента. В целом ничего сложного нет. Не забудьте про утепление столбчатого основания, чтобы предотвратить выдавливание столбов пучением грунта.

Видео: утепление пеноплексом столбчатого фундамента веранды бани.

Столбчатый фундамент под каркасный дом — полезные советы

Первый совет можно дать касательно глубины погружения столбов. Некоторые рекомендации были даны выше, но также следует учитывать и промерзание почвы. Если брать во внимание качество грунта и его промерзаемость, можно взять за основу расчеты, установленные в различных технических справочниках.

Чтобы грунт не тянул воду из залитого бетона, это касается и создания подложки, поверх утрамбованного щебня или песка кладутся куски рубероида.

Это важно и для боковых поверхностей скважины, если наливные столбы делаются без опалубки. В таком случае большинство специалистов вообще рекомендуют сделать опалубку из листов рубероида, которые скрепить между собой скотчем или промышленным степлером.

Все столбы должны стоять строго вертикально, соответственно, выставляться только по уровню.

Как видно из данной публикации, создание столбчатого фундамента требует определенных знаний. Но если все сделать по правилам, то это идеальный вариант под любой каркасный дом при минимальных затратах.

Расчет фундамента для дома: нагрузка на фундамент и грунт

На этапе проектирования будущего дома в числе прочих расчетов необходимо выполнить расчет фундамента. Цель этого расчета – определить, какая нагрузка будет действовать на фундамент и грунт, и какой должна быть опорная площадь фундамента. Суммарная нагрузка на фундамент это постоянная нагрузка от самого дома и временная от ветра и снежного покрова. Для того, чтобы определить общую нагрузку на фундамент, необходимо посчитать вес будущего дома со всеми эксплуатационным нагрузками (проживающими там людьми, мебелью, инженерным оборудованием и т.п.). Так же при расчете фундамента определяется и его вес и площадь опоры, чтобы определить, выдержит ли грунт нагрузку от дома и фундамента. Профессиональные проектировщики делают точные расчеты на основании геологических изысканий грунта и точно рассчитывают вес будущего дома и количество строительных материалов. При самостоятельном строительстве в такой точности нет нужды, но приблизительно рассчитать фундамент своего дома надо, равно как и иметь какой-то план всего строительства.

В приведенном в этой статье примере расчета фундамента подразумевается, что нагрузка от дома распределяется равномерно по всей площади.

Расчет веса дома

Итак, необходимо рассчитать приблизительный вес дома. Для этого существуют справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м 2 стены

Каркасные стены толщиной 150 мм с утеплителем 30-50 кг/м 2
Стены из бревен и бруса 70-100 кг/м 2
Кирпичные стены толщиной 150 мм 200-270 кг/м 2
Железобетон толщиной 150 мм 300-350 кг/м 2

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Чердачное по деревянным балкам с утеплителем,
плотностью до 200 кг/м 3
70-100 кг/м 2
Чердачное по деревянным балкам с утеплителем,
плотностью до 500 кг/м 3
150-200 кг/м 2
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем,
плотностью до 200 кг/м 3
100-150 кг/м 2
Цокольное по деревянным балкам с утеплителем,
плотностью до 500 кг/м 3
200-300 кг/м 2
Железобетонное 500 кг/м 2

Удельный вес 1 м 2 кровли

Кровля из листовой стали 20-30 кг/м 2
Рубероидное покрытие 30-50 кг/м 2
Кровля из шифера 40-50 кг/м 2
Кровля из гончарное черепицы 60-80 кг/м 2

На основании этих таблиц можно примерно рассчитать вес дома. Пусть планируется построить двухэтажный дом размером 6 на 6 с одной внутренней стеной с высотой этажа 2,5 м. Тогда длина внешних стен одного этажа составит (6+6) x 2 = 24 м, плюс одна внутренняя стена длиной еще 6 м, итого 30 м. Общая длина всех стен на двух этажах 30 м х 2 = 60 м. Тогда площадь всех стен составит: S стен = 60 м х 2,5 м = 150 м 2 . Площадь цокольного перекрытия составит 6 м x 6 м = 36 м 2 . Такая же площадь будет и у чердачного перекрытия. Кровля всегда несколько выступает за стены дома (допустим на 50 см с каждой стороны), поэтому площадь кровли посчитаем как 7 м х 7 м = 49 м 2 .

Теперь, используя средние данные из приведенных выше таблиц, можно провести приблизительный расчет общей нагрузки на фундамент. При этом будем брать наибольшие удельные веса, чтобы считать с запасом. Для сравнения расчет сделан для трех вариантов домов:
– каркасный дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м 3 и кровлей из листового материала типа Ондулин;
– кирпичный дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м 3 и кровлей из листовой стали;
– железобетонный дом с железобетонными перекрытиями и кровлей из гончарной черепицы.

Помимо постоянной нагрузки, которая создается весом дома, есть временные нагрузки от ветра и снежного покрова. Средний вес снежного покрова приведен в таблице:

Для юга России 50-100 кг/м 2
Для средней полосы России 150-200 кг/м 2
Для севера России более 200 кг/м 2

При площади кровли 49 м 2 для средней полосы России нагрузка от снежного покрова составит 49 м 2 х 100 кг/м 2 = 4900 кг. Прибавляем ее к общей нагрузке на фундамент.

Дом Вес стен, кг Цокольное перекрытие, кг Чердачное перекрытие, кг Вес кровли, кг Снежный покров, кг Всего, кг
Каркасный 7500 5400 3600 1470 4900 22870
Кирпичный 40500 5400 3600 1470 4900 55870
Железобетонный 52500 18000 18000 3920 4900 97320

Расчет площади фундамента и его веса

Чтобы определить нагрузку на грунт и понять, выдержит ли этот грунт такое здание, нужно к весу дома прибавить вес фундамента.

Под железобетонный и кирпичный дом вероятнее всего придется закладывать ленточный глубоко заглубленный фундамент, т.е. на глубину ниже глубины промерзания. Примем ее 1,5 м, и добавим еще 40 см над уровнем земли, итоговая высота ленты фундамента составит 1,9 м. Общая длина такой ленты составит 30 м (24 м периметр и 6 м под внутренней стеной), ее общий объем при ширине 40 см – 30 м х 0,4 м х 1,9 м = 22,8 м 3 , при плотности железобетона 2400 кг/м 3 , вес фундамента составит 54720 кг. Опорная площадь такого фундамента составит 3000 см х 40 см = 120 000 см 2 .

Под каркасный дом должно хватать столбчатого фундамента. Пусть столбики будут диаметром 20 см и высотой 1,9 м и заложены на глубину 1,5 м. Опорная площадь такого столбика составит 10 см х 10 см х 3,14 = 314 см 2 . Объем такого столбика будет 0,06 м 3 , а вес – 143 кг. Общая длина всех стен составляет 30 м, если ставить столбики через 1 м, то их понадобится 30 штук. В этом случае общий вес столбчатого фундамента составит 143 кг х 30 = 4290 кг, а общая опорная площадь – 314 см 2 х 30 = 9420 см 2

Читать еще:  Опорно столбчатый фундамент плюсы и минусы

Итак, для каждого дома рассчитан вес, выбран фундамент, посчитана опорная площадь и вес фундамента. Чтобы рассчитать общую нагрузку на грунт, нужно общий вес здания разделить на опорную площадь.

Дом Вес дома, кг Вес фундамента, кг Общий вес, кг Площадь, см 2 Нагрузка на грунт, кг/см 2
Каркасный 22870 4290 27160 9420 2,88
Кирпичный 55870 54720 110590 120000 0,92
Железобетонный 97320 54720 152040 120000 1,26

Любой сухой грунт (хоть глинистый, хоть песчаный) имеет несущую способность от 2 кг/см 2 и более. Именно на эту цифру и стоит равняться при расчете фундамента. В нашем случае нагрузка от кирпичного и железобетонного домов на массивном ленточном фундаменте остается в пределах 2 кг/см 2 с большим запасом. Нагрузка от каркасного дома на столбчатом фундаменте превышает 2 кг/см 2 . Если нагрузка на грунт получается слишком большой и есть сомнения по поводу того, что грунт ее выдержит, нужно изменить параметры фундамента для увеличения опорной площади. В случае с ленточным – это увеличение ширины ленты, в случае со столбчатым – увеличение диаметра столба и увеличение количества столбов. Разумеется, при этом изменится и вес фундамента, поэтому расчет его веса и нагрузки на грунт нужно будет повторить.

После выбора типа фундамента и его характеристик можно провести расчет количества бетона на него и рассчитать расход арматуры для армирования этого фундамента.

Читайте так же:

Глубина промерзания грунта
Промерзание грунта приводит к его пучению и негативному воздействию на фундамент здания. Глубина промерзания зависит от типа грунта и климатических условий.

Уровень грунтовых вод
Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.

Пучинистый грунт
Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению, при промерзании он значительно увеличивается в объеме. Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому закладывать фундамент на пучинистом грунте без принятия мер против пучения нельзя.

Силы морозного пучения грунтов
Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.

Несущая способность грунтов Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.

Расчет и строительство столбчатого фундамента для каркасного дома

Столбчатый фундамент – это фундамент из нескольких столбов, заглубленных в грунт в определённом порядке и связанных в единую раму посредством деревянной, металлической обвязки или железобетонного ростверка.

Столбчатые фундаменты применяются в основном для возведения деревянных или каркасных домов высотой не более 2-х этажей, бань, хозяйственных построек, удельная масса которых не превышает 1000 кг/м³. Более тяжёлые дома на таких фундаментах строить нецелесообразно, в связи с относительно невысокой прочностью столбов и недостаточно большой суммарной площадью подошвы.

Столбчатый фундамент хоть и является самым дешевым, но в случае его правильного проектирования он также будет надежной опорой.

Достоинства столбчатого фундамента:

  1. экономия денежных средств и трудовых затрат за счёт уменьшения объёма земляных и бетонных работ;
  2. высокая скорость строительства нулевого цикла.

Основной недостаток столбчатого фундамента:

  1. непредсказуемое поведение отдельных столбов фундамента при легкомысленном отношении застройщика к исследованию свойств грунта на участке (особенно для фундаментов без монолитного ростверка).

Отличия столбчатого фундамента от ленточного:

  1. подходит для построек, относящихся к облегченному типу (деревянные строения без подвального помещения, колонны и т.д.);
  2. представляет собой ряд опор, находящихся в наиболее нагруженных точках.

Виды столбчатого фундамента:

  1. по особенностям конструкции:
    • монолитный, который имеет большую прочность, т.к. изготовлен из армированного бетона.
    • сборный, который состоит из отдельных элементов, поэтому имеет слабые места по швам (стыкам).
  2. по глубине размещения основания:
    • заглубленный – размещен ниже уровня промерзания, обязателен на глинистых почвах.
    • малозаглубленный – выполненный на глубине до 700 мм, целесообразен на песчаных или скалистых грунтах.

Расчет столбчатого фундамента каркасного дома

Исходные параметры для расчета столбчатого фундамента:

  1. тип грунта и перепад высот в месте будущего строительства;
  2. глубина залегания подземных вод;
  3. уровень промерзания грунта;
  4. 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.

Сначала необходимо исследовать грунты на месте будущего строительства. Подробно об этом говорится в статье по ссылке http://moi-domostroi.ru. Запомните: приняв решение строить столбчатый фундамент, в обязательном порядке необходимо делать пробное бурение на 0,5-0,6 метров ниже предполагаемой глубины заложения столбов для выявления водонасыщенных слабых грунтов (плывунов).

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.

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.

После определения веса дома рассчитываем минимально необходимую суммарную площадь (S) оснований всех столбов фундамента:

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.

Итак, спроектированный мной каркасный дом с мансардой имеет размеры 8 на 8 м, высота потолков 1-го этажа 2.5 м, площадь крыши 108 м 2 , стены толщиной 200 мм с утеплением пенопластом или минватой (окончательное решение еще не принято).

Для расчета нагрузки возьму следующие параметры массы 1 м 2 конструкций:

  1. цокольное перекрытие 75 кг;
  2. чердачное 75 кг;
  3. стены 70 кг;
  4. кровля 30 кг;
  5. снеговая нагрузка 190 кг;
  6. полезная нагрузка помещений (мебель и люди) 210 кг;
  7. фундамент 2500 кг/м 3 ;

При расчете массы стен просуммировал площадь всех стен, включая внутренние перегородки, получив следующий результат: площадь стен первого этажа 121.5 м 2 , площадь внутренних стен мансарды 41.5 м 2 . Таким образом, масса всех стен дома равна (121.5 + 41.5)*70 = 11 410 кг.

Площадь перекрытий (цокольного и первого этажа): 8 * 8 = 64 м 2 . 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 м 3 * 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 – супесь, грунтовые воды расположены ниже 2 м).

Минимально необходимая суммарная площадь (S) оснований всех столбов фундамента:

S = 1.3 * 87 000 (кг) / 3,5 = 32 314 см 2

Теперь находим потребную площадь одной опоры: 32 314 / 22 = 1 468 см 2 , что соответствует квадрату со сторонами 38 см.

Если принять размер опоры 0.6 м х 0.6 м (площадь основания 3600 см 2 или 0.36 м 2 ), то суммарная площадь основания всех опор будет равна 7,92 м 2 , а нагрузка на грунт составит не более 1,3 * 87 000/79200 = 1,42 кг/см 2 , 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/см 2 ).

Строительство столбчатого фундамента

Инструмент, который понадобится при возведении столбчатого фундамента:

  1. Лопата.
  2. Опалубка.
  3. Рулетка.
  4. Рубероид.
  5. Геотекстиль плотностью 200 гр/м 2 .
  6. Армирующий каркас.

Разметка столбчатого фундамента

О разметке столбчатого фундамента довольно подробно можно почитать по ссылке http://fundamentprofi.ru.

В связи с тем, что я собираюсь строить столбчатый мелкозаглубленный фундамент (а устройство этого типа основания предполагает, что глубина его заложения не будет превышать 80 см), то технология будет следующей:

  1. на месте строительства снимается плодородный слой почвы;
  2. в минеральном грунте в местах нахождения опор по проекту копаются ямы размером 0,6 х 0,6 м 55-60 см глубиной;
  3. ямы застилаются геотекстилем 200 гр/м 2 и засыпаются щебнем 5-20 слоем 25-30 см, который трамбуется, далее геотекстиль нужно завернуть и положить сверху слой рубероида;
  4. связать армирующий каркас для подошв из арматуры 12мм, уложить на дно ям (прутья арматуры не должны соприкасаться с грунтом), обеспечить вверх вывод концов (до 15 см) для связи с армированием столбов;
  5. залить подошвы столбов (в моем случае опалубкой будут выступать стенки ям).

В качестве опалубки самих столбов я буду использовать старые доски и фанеру, оставшиеся после разборки старой постройки), хотя некоторые предлагают использовать безнапорную асбоцементную трубу диаметром 300 мм. Армирование столбов – арматура 12 мм.

Для заливки фундамента буду использовать товарный бетон марки М-300 В22.5. Для самостоятельного замеса 1 м 3 мне потребуется, кг (части) ( подробнее . ):

  1. Портланд цемент М400 – 382 кг (1)
  2. Щебень – 1080 кг (2,83)
  3. Песок – 705 кг (1,85)
  4. Вода – 220 л (0,58)

Далее – обязательное устройство отмостки и забирки (из листов АЦП) с утеплением Пеноплексом ( подробнее об утеплении фундамента).

Ошибки при строительстве столбчатого фундамента для каркасного дома

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.

Читать еще:  Нужна ли гидроизоляция между фундаментом и цоколем?

Теорию, изложенную в этой статье, я практически опробовал и на практике (подробнее – в статье Строительство опорно-столбчатого фундамента под каркасный дом ).

Возведение столбчатого фундамента своими руками для каркасного дома

Возвести столбчатый фундамент своими руками для каркасного дома вполне возможно только с твёрдым пониманием, что незнакомые навыки и умения не приходят одновременно с познаниями теоретическими. Неплохо до начала изучить профессии плотника-бетонщика и каменщика, хотя бы азы. Разбивка здания на местности, выставление углов, задание реперных отметок – основы геодезии. Нивелир, теодолит, дальномер и другие приборы могут стать бесполезными, если не научиться правильно их устанавливать в соответствии с поставленной задачей.

Нюансы и тонкости есть в каждой профессии, их не стоит бояться, но и не нужно игнорировать.

Система столбов

Столбчатым фундаментом принято называть систему столбов, работающую, как единая конструкция. Располагаются столбчатые опоры в точках сосредоточенной нагрузки сооружения: под углами, пересечениями стен, под несущими простенками.

Для создания условий устойчивости и цельности фундамента, во избежание опрокидываний и смещений опор, между ними устраивается ростверк, иногда определяемый, как обвязочная или рандбалка.

Усреднённые нормы

Самый распространённый вариант столба фундамента – монолитный. Часто для каркасного строения не производят детализированный расчёт нагрузок, а столбы фундамента устанавливают с промежутком от 1,5 до 2,5 м.

Каркасный дом относительно лёгок, поэтому такой усреднённый норматив часто бывает ещё и с большим запасом.

Но иногда дешевле установить 5-7 лишних столбов, чем заказать у проектировщиков расчёт количества опор-фундаментов.

Ростверк

При расположении столбов с интервалом до 2,5 м они связываются между собой армированной перемычкой, называемой ростверком.

Следует учитывать, что в конструкцию ростверка не входят фундаменты крыльца или лёгкой веранды и террасы, так как нагрузка от крыльца несоизмерима с нагрузкой от стен. Фундаменты лёгких пристроек возводятся отдельно и разделяются с основной конструкцией деформационным швом.

При шаге между опорами более 2,5 м ростверк, называемый в таком варианте рандбалкой, усиливается: увеличиваются сечение и армирование, могут быть использованы готовые железобетонные изделия либо металлический швеллер и двутавр.

Выбор типа фундамента

В каких случаях под фундамент следует выбирать столбы:

  1. Возводятся каркасные лёгкие строения;
  2. Требуется смонтировать фундамент ниже глубины промерзания и устройство ленточного варианта становится излишне дорого;
  3. Требуется исключить пучение грунта, так как у столбов небольшая площадь опоры и, соответственно, меньшее воздействие морозного пучения;
  4. В случае обеспечения грунтами меньшей осадки здания со столбчатым фундаментом в сравнении с ленточным.

Стоимость

Обычно стоимость возведения фундамента составляет до трети общей сметной стоимости сооружения.

Применение столбов снижает затраты вдвое, то есть смета на фундамент составит не более 15 % от затрат.

Низкую стоимость фундамента обеспечивают:

  1. Существенное снижение трудозатрат, быстрота монтажа столбов;
  2. Возможность применения бурильного оборудования;
  3. Использование различных труб в качестве опалубки;
  4. Возможность продолжения строительства сразу по окончании установки фундамента;
  5. Небольшое количество земляных работ позволяет сохранить почвы участка от воздействия тяжёлой техники.

Ростверк должен соответствовать предполагаемым нагрузкам и в сечении быть равным или немного большим, чем толщина стены здания. Излишне большой или перегруженный армированием ростверк может свести к нулю всю экономию и выгоды столбчатого фундамента.

Незаглублённые и малозаглублённые фундаменты

Главный враг фундаментов – силы пучения, а потому все проекты предполагают прохождение глубины промерзания в расчётах фундаментов.

Но при незначительной площади основания столбов силы пучения воздействуют на их боковую поверхность. Нагрузка нетяжёлого каркасного дома на фундамент меньше выталкивающих сил пучения, поэтому становятся возможными различные деформации строения.

Отсюда можно сделать вывод, что на грунтах твёрдых, но пучинистых, лучше работают фундаменты с небольшим заглублением.

К малозаглублённым относятся фундаменты с понижающим коэффициентом заложения 0,5-0,7. Рассчитывается глубина заложения столбов примерно так: при норме промерзания для заданного района 1 м 60 см глубина фундамента будет 1,6 Х 0,5 = 0,8 м.

К незаглублённым фундаментам можно отнести глубину заложения в 40-50 см, то есть для устройства столба достаточно снять верхний растительный слой на два штыка лопаты.

Уменьшение воздействия пучинистости

Минимизация сечения фундаментного столба – неплохой путь борьбы с пучинистостью грунтов. Но при этом необходимо дополнительное армирование, если устраивается монолитный бетонный столб.

Уменьшить воздействие пучинистости можно применением материалов для снижения трения грунта:

  • Смазки пластические типа солидол, ЦИАТИМ, БАМ;
  • Мастика битумная;
  • Различные эпоксидные композиции;
  • Плёнки из полимеров.

Утепление отмостки, то есть грунта поверхности вокруг фундамента, также считается эффективной мерой борьбы с пучинистостью – приводит к значительному снижению промерзания и серьёзной экономии.

Важно учитывать, что на пучинистых грунтах весь цикл строительства каркасного дома должен начаться и закончиться за один сезон. Если оставить дом недостроенным, то есть без создания полной нагрузки, то столбы-фундаменты могут деформироваться. Такого же результата можно ожидать в случае, когда дом, рассчитанный на отопление в зимний период, не отапливается длительный период при отрицательных температурах.

Подготовка строительной площадки

На всей площади возводимого дома следует снять растительный слой грунта, удалив от периметра минимум на два метра.

Грунт под плодородным слоем поможет сориентироваться в устройстве фундамента более конкретно:

  1. Если открывшийся слой песчаный или с мелкими камнями, то он вполне может быть основанием фундамента;
  2. Если обнаруживается глина с примесями, то под столбы необходимо песчано-гравийное основание;
  3. Если обнаруженный слой илистый или торфяной, то лучше проконсультироваться с геологами по определению вида основания.

Планировка

Планировка участка заключается в его горизонтальном выравнивании, снятии бугров, засыпке ям. В итоге площадь проверяется уровнем, установленном на длинную рейку.

Материал на стройплощадку следует завозить после окончания подготовительных работ.

Разбивка

Разбивка фундамента дома начинается с устройства обноски – вынесенных за периметр на 1-2 метра вспомогательных столбиков с прибитыми к ним рейками для проведения точных измерений, натягивания осевых шнуров. Разбивка фундамента относится к основным инженерно геодезическим работам, точность и тщательность их выполнения будет гарантией правильности устройства фундамента и всего строения.

С помощью нивелира и теодолита следует задать реперные отметки, вывести прямые углы.

Натянутыми по диагоналям шнурами осуществляется контроль углов и размеров – диагонали должны быть равны.

Ямы под фундамент:

  1. При глубине до 1м стенки ям роются вертикально без креплений;
  2. При глубине более 1м необходимо устраивать откосы или дощатые крепления и распорки во избежание осыпания грунта;
  3. Яма вырывается ниже уровня заложения фундамента на 30 см;
  4. По ширине яма должна быть не меньше ширины стен, если будет устанавливаться опалубка – добавляется ещё по 20-30 см по периметру;
  5. Подушка фундамента укладывается на всю площадь ямы, она выполняется из песка и гравия и служит для устранения пучения.

Подушка заливается водой и уплотняется трамбовками, для избежания потерь цементного молочка, поверх подушки настилается гидроизолирующая плёнка или рубероид.

Опалубка для монолитного столба

В сухие и неосыпающиеся ямы допускается заливка бетонной смеси без устройства опалубки. В домашнем строительстве лучше использовать низкосортные недорогие доски, опалубку из которых не жалко буде оставить в яме, – то есть устроить несъёмную опалубку. Изготовить опалубочные щиты можно из любого доступного материала:

  • Доски;
  • Древесно-стружечные мебельные плиты, можно бу;
  • Фанера;
  • Плоский шифер;
  • Листовой металл.

Щиты опалубки можно заготовить вне ямы, а затем установить и укрепить. Доски можно намочить, чтобы они не тянули влагу из заливаемого бетона.

Опалубка из щитов бывает заводского изготовления, она очень удобна в применении, бывает разных размеров, иногда комплектуется крепёжными элементами. Единственный недостаток – довольно высокая цена.

Широкое распространение получила опалубка для столбчатых фундаментов, изготовленная из труб. Материал трубы может быть любой доступный и наименее затратный.

Пластик или металл, асбоцемент или керамика – не принципиально, но внутренний диаметр трубы должен быть не менее 100 мм.

Армирование

Столбы обязательно армируются. Арматура применяется диаметром 10-14 мм, состоит из нескольких, не менее трёх, вертикально расположенных прутов, соединённых вязальной проволокой. Пруты фиксируются в опалубке так, чтобы они не касались стенок опалубки.

Верх прутов должен выступать на 20-30 см для крепления с ростверком.

После устройства столбов и контрольной проверки их верхней отметки изготавливается или монтируется ростверк. Он необходим для обеспечения жёсткости и устойчивости всей системы столбов. Для монолитного ростверка изготавливается опалубка с армированием, аналогично фундаменту. Арматура ростверка сваривается с выступающей частью армирования столбов. Металлический ростверк из двутавра или швеллера также приваривается к оголовкам столбов.

Забирка

Завершающим этапом устройства столбчатых фундаментов можно считать возведение забирки. Это ограждающая конструкция подпольного пространства между отдельными опорами фундамента.

Обычно выполняется из камня или кирпича по бетонной стяжке: основанию, толщиной 10-20 см, устроенному по периметру дома. Оно также, как и ростверк, армируется, но достаточно кладочной сетки и двух ниток арматуры. Стяжка укладывается на песчаную подушку.

Забирка не связывается со столбами из-за возможных подвижек грунта с разрывом стяжки.

Минимальная высота забирки 40 см, но для лучшего визуального восприятия может быть намного выше по желанию застройщика.

Гидроизоляция, железнение, уход

По верху забирки, опор, ростверка выполняется гидроизоляция. Обычно это битумная мастика и слой рубероида, но возможны и другие варианты. Перед устройством гидроизоляции следует выровнять изолируемые поверхности раствором из цемента и песка в соотношении 1 : 2, а затем присыпать сухим цементом. Этот способ добавления прочности называется железнением.

Строительство здания уверенно можно продолжить через 28 дней после заливки фундамента и устройства ростверка. Именно столько времени необходимо бетонной смеси для набора необходимой прочности.

За этот период надо ухаживать за бетоном: не давать пересыхать при очень жаркой погоде, поливая 2-3 раза в неделю водой, укрывать от солнца и испарения влаги плёнкой или рубероидом.

Ошибки

К часто допускаемым ошибкам, которые совершает неопытный застройщик, возводя столбчатый фундамент под каркасный дом впервые, без опыта и навыков, своими руками, можно отнести:

  1. Столбы имеют разное заглубление;
  2. Неправильно выполнен весь расчёт по глубине закладки;
  3. Неравномерно распределена нагрузка на опоры.

Застройщики часто не учитывают эти факторы при спонтанном решении о возведении дополнительной мансарды или даже дополнительного этажа.

Часто причиной дефектов бывает приобретение некачественных материалов, когда определяющим выбор фактором является низкая цена. Это может быть песок с большими примесями глины или ила либо слежавшийся от длительного хранения цемент с утраченными показателями прочности. Самостоятельно приготовленная бетонная смесь была излишне жидкой или густой, что понизило прочность фундамента как минимум на четверть.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector