Міцну основу 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.

Коротко про стовпчастих фундаменті, його види та особливості

Стовпчастий фундамент відрізняється від стрічкового тим, що:

• підходить для будівель, що належать до полегшеного типу. До них відносяться дерев'яні будинки без підвального приміщення, колони і т.д .;
• являє собою ряд опор, які перебувають в найбільш навантажених точках.

Виготовляють стовпчастий фундамент в основному 2 видів:

1. Монолітний. Він має велику міцність, тому що виготовлений з армованого бетону.
2. Збірний - складається з окремих елементів, тому має слабкі місця там, де знаходяться шви. Перевага його в швидкості зведення.

Виходячи з розрахункових параметрів фундаменту цього виду, таких як глибина залягання підземних вод, рівень промерзання і тип ґрунту, існують два різновиди столбчатого підстави:

1. Заглиблений нижче рівня промерзання, він так і називається - заглиблений. На глинистих ґрунтах необхідний тільки такий.
2. Виконаний на глибині до 700 мм. Називається він малозаглиблених. Доцільний на піщаних або скелястих грунтах.

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 будинок і все, що в ньому знаходиться;
• маса самого стовпчастого фундаменту;
• вітрові і снігові навантаження.

Глибину промерзання землі в різних регіонах країни можна побачити на малюнку:

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:

1. Викопуємо яму глибиною нижче шару промерзання.
2. Беремо звідти трохи землі, намагаємося скачати її в кулю і дивимося, що виходить:

• з піщаного ґрунту скачати кулю неможливо. Те, що він дійсно піщаний, визначається і візуально, але фракція може бути дуже дрібною. Опірність такого грунту - R \u003d 2. Для піску середньої і великої 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 \u003d 3;
• скачана земля щільна. Здушивши куля, ви не побачите на ньому тріщин. Висновок: у вас в руках глина, значить, R \u003d 3-5;
• в разі суглинку, куля також не розпадеться, але тріщини при натисканні з'являться. Для цього типу грунту R \u003d 2-4.

Розрахунок навантаження на стовпчастий фундамент в залежності 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, які меблі і побутову техніку розмістіть в будинку.

Щоб отримати цей важливий параметр, виконуємо наступні дії:

• підсумовуємо навантаження, створювані стінами, перегородками, елементами покрівлі та предметами всередині будинку;
• плюсуем до отриманого результату навантаження від ваги снігового покриву. У різних місцях цей показник істотно відрізняється. Так, якщо на півдні Росії він становить 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 \u003d 600;
• пол - сухої насипної;
• фундамент буде влаштовуватися на пластичному глинистому ґрунті;
• дах з черепиці керамічної. Скат під кутом в 45 градусів. Для влаштування даху використані лаги дерев'яні;
• найбільше навантаження припаде на частини будівлі більшої довжини, тому що на них будуть спиратися лаги.

Стовпчастий фундамент являє собою стійку з наступними розмірами:

• верх має перетин 35х35 см;
• підставу або підошва - 75х75 см;
• стовпи розташовані з інтервалом в 2 м.

Навантаження від снігу

У розрахунку беруть участь 2 параметра:

• нормативне 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, яка припадає на 1 м фундаменту. При цьому беремо не весь фундамент, а тільки ту його частину, яка навантажена. Як видно з плану, довжина цих ділянок в сумі складе 24 м. Для визначення площі даху нам буде потрібно обчислити результат від множення 2 довжин скатів на довжину коника.

Отже, розраховуємо довжину ската і площа даху:

• 6: 2 х cos450 \u003d 3 х 0,707 \u003d 4,3 м;
• 2 х 4,3 х 12 \u003d 103,2 м;
• на 1 м фундаменту буде тиснути вага покрівлі 103,2: 24 \u003d 4,3 кв. м.

Тепер ми зможемо визначити снігове навантаження:

4,3 х 126 \u003d 541,8 кгс.

Навантаження, створювана дахом

Порядок такий:

• проекція покрівлі і площа будинку рівнозначні, значить, площа проекції дорівнює 12 х 6 \u003d 72 кв. м;
• навантажені у нас тільки сторони по 12 м, тому навантаження на фундамент від покрівлі розподілена на довжині 12 х 2 \u003d 24 або на площині 24 х 0,4 \u003d 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 \u003d 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 \u003d 72 кв. м;
• множимо на питому вагу матеріалу перекриття. Дані для розрахунку візьмемо з таблиці:

• навантаження від покрівлі розподілена на 2 сторони фундаменту. Тому на 1 м фундаменту доводиться 72: 24 \u003d 3 кв. м;
• тепер визначаємо навантаження 3 х 300 \u003d 900 кгс.

Навантаження від стін

Щоб розрахувати навантаження, яку створюють на фундамент стіни будинку, нам будуть потрібні дані такої таблиці:

множимо:

• висоту стіни на її товщину і на навантаження, створювану 1 кв. м;
• отримуємо значення, що виражає з якою силою стіна тисне на стовпчастий фундамент 4 х 0,4 х 600 \u003d 960 кгс.

Підсумовуємо навантаження

У нас вже є всі дані для розрахунку сумарного навантаження на фундамент:

541,8 + 600 + 900 + 960 \u003d 3001,8 кгс \u003d 30 кН.

Визначення граничних навантажень фундаменту на грунт

Виконуємо наступні дії:

• отриманий результат множимо на дистанцію між стовпами 3002 х 2 \u003d 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 \u003d 625 кгс;

• один стовп фундаменту створює навантаження на землю 6004 + 625 \u003d 6629 кгс;
• наш пластичний глинистий грунт має несучу здатність 1,5 - 3,5 кгс на 1 кв. см. Беремо мінімальну. Значить, фундамент створить максимальне навантаження 1,5 х 6400 \u003d 9600 кгс, де 6400 кв. см - площа підошви фундаменту;
• навантаження, яку ми отримали розрахунковим шляхом становить 6629 кгс, отже, у вибраній 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 і 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 «Гіпромезом» 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, яка містить характеристики і основні параметри, відображається в діалоговому вікні.

Її переваги:

• вона сертифікована;
• функціональна і за якістю не поступається розробленим за кордоном;
• значно дешевше закордонних аналогів;
• при покупці програми до неї додається навчальне відео безкоштовно.

Можливий розрахунок фундаменту під колону і в системі APM Civil Engineering.

На виході видає:

• відомості про необхідній кількості арматури;
• про кількість 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 в 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 площа його поперечного перерізу, використовуючи формулу S \u003d 3.14 х R;
• помножимо площа на висоту і отримаємо обсяг 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 в цьому відео: