Міцна основа будинку – запорука того, що він простоїть довго. Стовпчастий фундамент хоч і є найдешевшим, але в разі його правильного проектування він також буде надійною опорою. Як виконується розрахунок стовпчастого фундаменту, викладено нижче.
Зміст
- Коротко про стовпчастому фундаменті, його види та особливості
- Розрахунок навантаження на стовпчастий фундамент залежно від ваги надземної частини будинку
- Навантаження, створювана дахом
- Як навантажують фундамент перекриття
- Навантаження від стін
- Підсумовуємо навантаження
- Визначення граничних навантажень фундаменту на грунт
- Розрахунок стовпчастого фундаменту під колону
- Розрахунок бетону для стовпчастого фундаменту
Коротко про стовпчастому фундаменті, його види та особливості
Стовпчастий фундамент відрізняється від стрічкового тим, що:
- підходить для будівель, що належать до полегшеного типу. До них належать дерев’яні будинку без підвального приміщення, колони і т. д.;
- являє собою ряд опор, що знаходяться в найбільш навантажених місцях.
Виготовляють стовпчастий фундамент в основному 2 видів:
Виходячи з розрахункових параметрів фундаменту цього виду, таких як глибина залягання підземних вод, рівень промерзання і тип грунту, існують два різновиди стовпчастого підстави:
Вихідні дані для розрахунку
Для того щоб приступити до виконання розрахунку, вам буде потрібно наступна інформація:
- на якій глибині знаходяться грунтові води. При цьому враховується коливання цього параметра в різні періоди;
- зимовий температурний режим і відомості про те, наскільки промерзає земля. Ці дані є в довідниках;
- до якого типу відноситься грунт;
- скільки приблизно буде важити дім і все, що в ньому знаходиться;
- маса самого стовпчастого фундаменту;
- вітрові і снігові навантаження.
Глибину промерзання землі в різних регіонах країни можна побачити на рисунку:
Самостійне визначення типу грунту
Навряд чи хтось захоче піти в лабораторію і платити гроші за дослідження, але такий параметр, як опір ґрунту в залежності від її типу дуже важливий, тому визначити його необхідно хоча б самостійно. Керуємося наступним:
- з піщаного грунту скачати кулю неможливо. Те, що він дійсно піщаний, визначається і візуально, але фракція може бути дуже дрібною. Опірність такий грунту — R=2. Для піску середньої і крупної фракцій даний показник складе 3 і 4,5 одиниць відповідно;
- якщо вам вдалося сформувати кулю, але при натисканні він тут же розсипався – грунт супіщаний, а для нього найменша опірність — R=3;
- скатаний земля щільна. Сдавив куля, ви не побачите на ньому тріщин. Висновок: у вас в руках глина, отже, R=3-5;
- у разі суглинку, куля також не розпадеться, але тріщини при натисканні з’являться. Для цього типу грунту R=2-4.
Розрахунок навантаження на стовпчастий фундамент залежно від ваги надземної частини будинку
Розрахунок можливо виконати тоді, коли ви вже визначилися:
- з матеріалом, з якого будуть зводитися стіни;
- з типом покрівлі;
- з тим, яку меблі та побутову техніку додайте в будинку.
Щоб отримати цей важливий параметр, виконуємо наступні дії:
- підсумовуємо навантаження, створювані стінами, перегородками, елементами покрівлі і предметами всередині будинку;
- плюсуємо до отриманого результату навантаження від ваги снігового покриву. У різних місцях цей показник суттєво відрізняється. Так, якщо на півдні Росії він складає всього 0,05 т на квадратний метр, то на півночі питома вага снігу майже в 4 рази більше (0,190 т на 1 кв. м).
Розрахунок стовпчастого фундаменту, приклад якого наведено нижче, виконаний для залізобетонного монолітного типу. Візьмемо такі вихідні дані:
- будинок одноповерховий. Стіни виконані з конструкційно-теплоізоляційного газобетону блочного. Товщина стіни 400 мм. Щільність D=600;
- пів – сухої насипної;
- фундамент буде влаштовуватися на пластичному глинистому грунті;
- дах з черепиці керамічної. Скат під кутом в 45 градусів. Для пристрою даху використані дерев’яні лаги;
- найбільше навантаження припаде на частини будівлі більшої довжини, т. к. на них спиратимуться лаги.
Стовпчастий фундамент являє собою стійку з наступними розмірами:
- верх має перетин 35х35 см;
- підстава або підошва – 75х75 см;
- стовпи розташовані з інтервалом в 2 м.
Навантаження від снігу
У розрахунку беруть участь 2 параметра:
- нормативна навантаження, яку ми визначаємо по карті. Так як будинок розташований в Підмосков’ї, то вона дорівнює 126 кг на 1 кВ. м;
- вантажна площа даху, що припадає на 1 м фундаменту. При цьому беремо не весь фундамент, а лише ту його частину, яка навантажена. Як видно з плану, довжина цих ділянок в сумі складе 24 м. Для визначення площі даху нам потрібно обчислити результат від множення 2 довжин скатів на довжину коника.
Отже, розраховуємо довжину ската і площу даху:
- 6:2 х cos450 = 3 х 0,707 = 4,3 м;
- 2 х 4,3 х 12 = 103,2 м;
- на 1 м фундаменту буде тиснути вага покрівлі 103,2 : 24 = 4,3 кв. м.
Тепер ми зможемо визначити снігове навантаження:
4,3 х 126 = 541,8 кгс.
Навантаження, створювана дахом
Порядок такий:
- проекція покрівлі та площа будинку рівнозначні, значить, площа проекції дорівнює 12 х 6 = 72 кв. м;
- навантажені у нас тільки сторони по 12 м, тому навантаження на фундамент від покрівлі розподілена на довжині 12 х 2 = 24 або на площині 24 х 0,4 = 9,6 кв. м;
- з таблиці вище беремо розрахункове навантаження для керамічної черепиці, розташованої під кутом в 45 градусів. Вона дорівнює 80 кгс на 1 кв. м;
- отже, навантаження на фундамент від покрівлі складе 72 : 9,6 х 80 = 600 кг на 1 кв. м.
Як навантажують фундамент перекриття
Це навантаження визначається просто:
- обчислюємо площу перекриття, а вона ідентична площі будинку. 12 х 6 = 72 кв. м;
- множимо на питому вагу матеріалу перекриття. Дані для розрахунку візьмемо з таблиці:
Перекриття
Щільність Кг/куб. м
кПа
Кгс/кВ. м
Дерево по дерев’яних балках
200
1
100
-«- -«- -«- -«-
300
1,5
150
Дерево по балках зі сталі
300
2
200
Залізобетонні плити серії ПК
5
100
- навантаження від покрівлі розподілена на 2 сторони фундаменту. Тому на 1 м основи будинку припадає 72 : 24 = 3 кв. м;
- тепер визначаємо навантаження 3 х 300 = 900 кгс.
Навантаження від стін
Щоб розрахувати навантаження, яку створюють на фундамент стіни будинку, нам потрібні дані наступної таблиці:
множимо:
- висоту стіни на товщину і на навантаження, створювану 1 кв. м;
- отримуємо значення, виражає з якою силою стіна тисне на стовпчастий фундамент 4 х 0,4 х 600 = 960 кгс.
Підсумовуємо навантаження
У нас вже є всі дані для розрахунку сумарного навантаження на фундамент:
541,8 + 600 + 900 + 960 = 3001,8 кгс = 30 кН.
Визначення граничних навантажень фундаменту на грунт
Виконуємо наступні дії:
- отриманий результат множимо на дистанцію між стовпами 3002 х 2 = 6004 кгс;
- так як щільність для залізобетону становить 2500 кг на 1 кв. м, то при обсязі нашого стовпа 0,25 куб. м вага складе 0,25 х 2500 = 625 кгс;
- один стовп фундаменту створює навантаження на землю 6004 + 625 = 6629 кгс;
- наш пластичний глинистий грунт має несучу здатність 1,5 – 3,5 кгс на 1 кв. див. Беремо мінімальну. Отже, фундамент створить максимальне навантаження 1,5 х 6400 = 9600 кгс, де 6400 кв. см — площа підошви фундаменту;
- навантаження, яку ми отримали розрахунковим шляхом становить 6629 кгс, отже, у обраної нами основи будинку великий запас міцності, що дозволяє, якщо буде потрібно, додати ще 1 поверх.
Розрахунок стовпчастого фундаменту під колону
При розрахунку фундаменту під колону, ми повинні отримати наступні дані:
- якої висоти буде підстава фундаменту;
- висота ступенів та їх кількість;
- площа поперечного перерізу подколонніка і склянки;
- якого перетину арматура необхідна;
- всі параметри анкерних болтів або закладних деталей.
Розрахунок цей складний і відповідальний, так що краще, якщо його зробить професіонал. Для підрахунку можна скористатися програмою Project StudioCS Фундаменти. Ця програма, яку можна придбати в Москві в Бізнес Центрі «Гипромез»або замовити через інтернет, дозволяє:
- при мінімумі даних отримати максимальну кількість розрахункових параметрів;
- розрахувати фундамент монолітний і збірний під колони як поодинокі, так і здвоєні;
- підсумкова інформація, що містить характеристики та основні параметри, що відображається в діалоговому вікні.
Її переваги:
- вона сертифікована;
- функціональна і за якістю не поступається розробленим за кордоном;
- значно дешевше закордонних аналогів;
- при купівлі програми до неї навчальне відео безкоштовно.
Можливий розрахунок фундаменту під колону і в системі APM Civil Engineering.
На виході видає:
- відомості про необхідному кількості арматури;
- про числі ступенів фундаменту;
- відображає геометричні розміри стовпів;
- враховуючи навантаження на підставу, визначить товщину продавлювання грунту і т. д.
Її переваги:
- повністю враховує вимоги державних будівельних стандартів;
- створює моделі конструкцій;
- візуалізує, отримані шляхом обчислення, результати;
- завдяки наявності розрахункових і графічних інструментів, дозволяє вирішувати великий перелік завдань, в тому числі і розрахунок стовпчастого фундаменту під колону.
А ось тут видно наочно, як виконується розрахунок у системі APM Civil Engineering:
Розрахунок бетону для стовпчастого фундаменту
Припустимо, що відомі такі параметри круглого стовпа як:
- діаметр;
- висота;
- їх кількість.
Розрахунок бетону для стовпчастого фундаменту виконаємо так:
- визначимо площу його поперечного перерізу, використовуючи формулу S = 3.14 х R;
- помножимо площа на висоту і отримаємо об’єм бетону для одного стовпа;
- помножимо обсяг на загальне число стовпів і будемо знати скільки всього бетону потрібно для пристрою стовпчастого фундаменту.
Послідовність розрахунку фундаменту популярно викладена у цьому відео: