Расчет столбчатых фундаментов металлического каркаса – ИНФАРС

Как правильно рассчитать и построить столбчатый фундамент своими руками. Буронабивной фундамент, фундаменты из асбестовых и пластиковых труб, столбы из кирпича.

Содержание

Пример расчета столбчатых фундаментов. Исходные данные

Пример расчета столбчатых фундаментов Пример расчета столбчатых фундаментов

Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:

  • вес снегового покрова (расчетное значение) – 240 кг/м2;
  • давление ветра — 38 кг/м2;

Буронабивной фундамент

буронабивной фундамент    Столбы создаются путём заливки бетона в предварительно пробуренные скважины. Работы по устройству буронабивного фундамента 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.

     Примечание: в рамках данной статьи мы не рассматриваем мелкозаглубленные столбчатые фундаменты, которые используются практически только для небольших деревянных хозяйственных построек.

опалубка из рубероида    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).

столбы под ростверк и под обвязку

    Примечание: столбчатые фундаменты с железобетонным монолитным ростверком описаны в статье «Столбчатый фундамент с ростверком (свайно-ростверковый)».

    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.

фундамент из 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.

столбы из труб

    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.

Фундамент для каркасного дома

Зимой при температурах ниже ноля происходит замерзание жидкости в водоёмах и поверхностных слоях почвы. Объём воды при замерзании увеличивается, а уровень грунта поднимается на несколько сантиметров. Уровень зимнего вспучивания почвы зависит от количества влаги, которое могло в нём находиться.

Устройство фундамента на сваях для каркасника своими руками на фото.Свайный фундамент для каркасного дома по канадской технологии

Меньше других поднимаются песчаные грунты. Они практически не задерживают воду и остаются сухими. Сильнее других поднимаются глинистые грунты. В их поверхности задерживается значительное количество воды, что приводит к вспучиванию грунта при промерзании.

На заметку

Вспучивание и последующее весеннее просаживание грунта происходят неравномерно. Некоторые участки почвы поднимаются выше, на несколько сантиметров, некоторые – ниже, на несколько миллиметров. Такие колебания уровня являются причиной трещин в стенах, особенно если дом выполнено из плотного тяжёлого материала – кирпича, бетона.

И даже для лёгкого каркасного дома неравномерная просадка грунта может также стать причиной нарушения его геометрии, разъединения деталей обшивки, появление наклона каркасных опор. Поэтому для любого строения сооружают основание – фундамент. Какой фундамент лучше для каркасного домасвайный, плитный или ленточный?

Виды фундаментов для каркасных домов

Перед тем как определить параметры фундамента, оптимальные для каркасного дома, нужно выбрать тип основания в соответствии с видом почвы участка. Рассмотрим плюсы и минусы каждого.

Ленточный фундамент – классика частного домостроения

Ленточный фундамент выдерживает значительные нагрузки, в том числе и на подвижном грунте. Под каркасный дом лучше всего подойдет монолитный или сборный мелкозагрубленный фундамент, имеющий глубину заложения около 0,5 м и возвышающийся над поверхностью земли около 20-30 см.

Ленточный фундамент

Недостатком ленточного фундамента считается невозможность перепланировки дома. Поэтому во время проектирования очень важно правильно произвести все расчеты жилого объекта, поскольку потом исправить ничего не получится.

Дом на сваях

Свайно-винтовой фундамент можно применять для любого участка, при этом чаще всего он актуален на сложных почвах. Несмотря на то что сваи располагаются на большую глубину, необходимости в привлечении спецтехники нет, монтаж возможен в любое время года и не требует много времени и финансовых затрат.

Свайно-винтовой фундамент

Свайная конструкция имеет хорошие показатели несущей способности и при необходимости позволяет проводить ремонтные работы. Сваи устойчивы к воздействию грунтовых вод и промерзанию почвы. Идеальный вариант для небольшого каркасного дома.

Монолитная плита

Плитный фундамент имеет в основе плоскую железобетонную опору. Возводятся основания такого вида на слабых, пучинистых и неоднородных почвах, где содержатся грунтовые воды.

Монолитная плита

Фундамент надежный, простой в монтаже, устойчив на скользящей почве. Для каркасного дома его применяют очень редко, поскольку он характеризуется дороговизной и необходимостью установки чернового пола.

Простой столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент состоит из отдельно стоящих столбов из бетона. Верхняя часть конструкции называется оголовком, а нижняя – основанием. Столбики располагаются в местах сосредоточения нагрузки, в частности по периметру каркасного дома и под пересечением стен. Высота их обычно равна высоте пола на первом этаже, то есть около 50-60 см над поверхностью земли.

Схема столбчатого фундамента

Столбчатый фундамент очень просто и быстро монтировать, он наиболее приемлемый по цене. Однако есть серьезные недостатки: невысокая несущая способность и возможность монтажа только на непучинистых устойчивых грунтах в теплое время года.

Виды фундаментов для каркасных домов.

Каркасные дома не нуждаются в сверхпрочном фундаменте в силу своего малого веса. Есть несколько видов каркасных домов, которые имеют свои плюсы и минусы:

  • Ленточный фундамент;
  • Винтовой фундамент;
  • Плитный фундамент.

Требования к применению столбчатых оснований

Низкая стоимость конструкции с опорой на вертикальные столбы делает ее весьма привлекательной для частных застройщиков. Однако этот тип фундаментов имеет ряд ограничений по применению.

К неблагоприятным условиям для применения столбчатых оснований относят:

  • вероятность горизонтальной подвижности грунтов и боковые внешние нагрузки;
  • склонную к просадке или пучинистости почву;
  • высокий уровень грунтовых вод, которые не должны подходить к подошве ближе 500 мм;
  • глубина промерзания грунта более 1,5 м;
  • перепады высот на участке застройки больше 2-х метров;

Уменьшенная несущая способность позволяет использовать его только для каркасных домов, строительства легких жилых зданий из щитовых и деревянных материалов, а так же небольших бань, веранд, пристроек, хозяйственных сооружений и под каркасный гараж.

Удельный вес стенового материала для одноэтажных зданий не должен превышать 1000 кг/м3, а толщина стен — менее 400 мм. Применение тяжелых железобетонных перекрытий, балок и перемычек не допускается.

Для таких помещений как веранды, пристройки и флигеля, рекомендуется делать собственный фундамент. Вес их конструкций намного меньше самого жилого дома. Поэтому можно использовать более простую и дешевую конструкцию. Кроме того, такое отделение может значительно уменьшить общую площадь дома и приведет к другим расчетным результатам.

Площадь дома (стоимость за 1 м²)

При выборе проекта многие ориентируются на общую площадь дома и рассчитывают исходя из этого стоимость 1 квадратного метра строительства дома. Но площадь дома можно «посчитать» по-разному.

Мы рассчитываем чистую площадь всех помещений за вычетом стен. Именно эта площадь будет в распоряжении Заказчика после окончательной отделки.

Многие Подрядчики рассчитывают площадь по осевым размерам (некоторые умудряются считать вообще по внешним габаритам дома).

* При условной стоимости проекта 2 000 000 рублей

Один и тот же проект можно рассчитать по-разному и предложить более низкую стоимость. Но при этом Заказчик в итоге получает площадь меньше предложенной. Внимательно смотрите на планировки этажей и не поленитесь взять в руки калькулятор!

Ленточный фундамент под каркасный дом

Ленточный фундамент получил свое название по форме заливки, напоминающей ленту. Этот вариант является оптимальным во многих случаях, поскольку он:

  • Не требует от человека определенных знаний и умений. Поэтому если и выполнять какой-то фундамент своими руками и без прошлого опыта, то только ленточный.
  • Не требует использования специальной техники. Если она имеется в наличии, либо была арендована, то дело пойдет в несколько раз быстрее. Но иногда строительство ведется на отдаленных территориях, и поэтому не удается заказать технику или аренда выходит слишком дорогой. Тогда можно справляться своими силами. Но работу, которую с использованием техники можно выполнить за неделю, 2-3 человека выполняют за месяц, поэтому учитываются увеличенные временные затраты.
  • Не отличается сложностями выполнения работы. Здесь, к примеру, не нужно заливать бетон постоянно. Благодаря корпусам и использованию армирования удается создавать нужную прочность, даже если замешивать и заливать бетонную смесь слоями.
  • Обладает высокой прочностью, можно использовать в частном строительстве, даже если планируется возводить 2-3 этажа.

Геология

Пример расчета столбчатых фундаментов. Характеристики грунтов Схема маркировки фундаментов

Относительная разность осадок (Δs/L)u = 0,004;
Максимальная Sumax или средняя Su осадка = 15 см;
Нагрузки на столбчатые фундаменты получены из ПК ЛИРА.
Для ручного расчета рассмотрим фундаменты Фм3 и Фм4

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.

Что необходимо знать перед установкой?

Столбчатый фундамент требует соблюдения строительных технологий, как и любой другой этап каркасного домостроения. Перед тем, как начать работу, необходимо провести исследование почв, на которых будет стоять будущее здание. Делается это для того, чтобы определить вероятность движения почв после установки постройки. Чем тяжелее дом, тем больше вероятность постепенной утрамбовки земли и некоторой деформации каркаса и самих стен.

Каркасные постройки относятся к легким, 1 м² дома будет весить не более 15 кг. А вот бетонная стена такой же площади имеет вес около 1 тонны. Как видите – разница огромная, однако если почвы глинистые, мелко-песчаные или рядом проходит подземная река, фундамент следует дополнительно укрепить.

Перед устройством основы, у вас на руках должен быть план. Вы должны четко понимать, где будут несущие стены, как внутренние, так и внешние. Именно под этими стенами необходимо будет ставить столбы, которые примут на себя наибольшие нагрузки. Также столбы ставятся на углах, в местах соединения стен, и под пролетами, если расстояние между ними больше 2,5 метров.

Обратите внимание, что столбы могут быть как квадратной формы, что считается более традиционным, так и круглой формы. При этом размер сечения будет отличаться. Для столбов прямоугольной формы подойдет размер сечения 250-400х250-400 мм, а для круглой формы его можно сделать меньше, тогда диаметр составит 200-250 мм. Кроме того, перед установкой необходимо определиться с исходным материалом для столбов.

Расчет количества опор столбчатого фундамента

Количество столбов во многом зависит от площади основания каждого из них. Предположим, что вы выбрали к установке буронабивные сваи диаметром 300 мм. с расширением в нижней части (башмаком) в 500 мм (50 см).

Площадь подошвы каждой опоры S будет равна pi×D2/4= 3,14×50×50/4=1960 см2.Предположим, что нагрузка F = 100000 кг, R=4, тогда необходимо решить простое уравнение с одной неизвестной типа: R=F/(S×n), где n – количество опор. В нашем случае получаем n = 13 шт. Но ведь сами опоры также будут оказывать воздействие на грунт, поэтому их также необходимо включить в нагрузку.

Проводим поправочные вычисления. Пусть длина столба составляет 2 м, диаметр оставляем тем же – 0,3 м. Объем одной опоры составит: 2×3,14×0,3×0,3/4=0,14 м3.

Принятый средний объемный вес железобетона равен 2400 кг/м3, тогда масса одной опоры составит: 0,14×2400=336 кг (340 кг). Тогда масса 13 опор составит, соответственно, 4500 кг. Умножаем эту величину на коэффициент надежности 1,3, суммируем с F и подставляем в уравнение выше: 4=105850/(1960n).

n=14 – количество опор, которые потребуется установить в нашем случае. Перед строительством столбчатого основания советуем ознакомиться с информацией по армированию железобетонных опор, которая представлена в этой статье. Также неплохо прочитать статью о расчете бетона для фундамента, изучив которую вы сможете определиться с количеством и качественными показателями бетонной смеси для основания своего дома.

Как видите, рассчитать количество столбов для столбчатого фундамента не так-то и сложно.

Краткое руководство по утеплению деревянного дома Если вы действительно хотите жить в деревянном доме круглый год, и при этом вас не устраивают высокие затраты на отопление, то обязательно подумайте над утеплением постройки.

Задумайтесь, стоимость энергоносителей постоянно растет! В этой статье разбираемся с тем, как и чем утеплить сруб. Укрепление фундамента частного дома Готовитесь к возведению пристройки к дому? Решили надстроить второй этаж?

Возможно, старый фундамент дома пугает вас обилием трещин и нехарактерным перекосом? Все это свидетельствует о необходимости усиления фундамента. Мы постарались обобщить данные, которые будут полезными при решении этого вопроса.Как быстро и правильно утеплить балкон?

Пара квадратных метров площади никогда не будут лишними! Если вы еще не утеплили свой балкон, то самое время приступать к работе – winter is coming. Пусть без отопления здесь не будет очень тепло, зато утепленный балкон послужит неплохой буферной зоной между улицей и комнатой. 7 простых шагов, сделать которые сложно лишь в вашем воображении!

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.

Профессиональный расчет веса каркасного дома

Наша компания предлагает полный перечень услуг по строительству каркасных домов, включающий как проектирование, так и сдачу готового здания клиенту. При выполнении работ специалисты производят тщательные расчеты, касающиеся веса каркасного дома и других элементов. Это подбор кровли, сечения балок перекрытия, толщины стен для конкретного региона и другое. При этом расчеты фундамента производятся и при заказе у нас строительства типового проекта. Это связано с тем, что тип фундаментных конструкций будет отличаться в зависимости от типа грунта на участке.

Если Вас интересует строительство каркасного дома для круглогодичного проживания, который прослужит длительное время, воспользуйтесь услугами нашей компании. Для этого позвоните нам или посетите наш офис.

Ручной расчет

Определение размеров подошвы фундамента

Основные размеры подошвы фундаментов определяем исходя из расчета оснований по деформациям. Площадь подошвы предварительно определим из условия:

P ≤ R,

где P- среднее давление по подошве фундамента, определяем по формуле:

P = ( N0 / A )
N0 = P · A

A – площадь подошвы фундамента.

N0 = N +G

N – вертикальная нагрузка на обрезе фундамента

G – вес фундамента с грунтом на уступах

G = A · γ · d

где γ – среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах, принимаемое равным 2 т/м3;

d – глубина заложения;

P · A = N + A · γ · d

A · (P – γ · d ) = N

A = N / (P – γ · d )

Для предварительного определения размеров фундаментов, P определяем по таблице В.3 [СП 22.13330.2011]

Р = 250 кПа = 25,48 т/м2.

Для фундамента Фм3, N = 35,049 т

A = 35,049 т / (25,48 т/м2 – 2,00 т/м3 · 3,300 м) = 35,049 т/18,88 т/м2 = 1,856 м2.

A = b2

Принимаем габариты фундамента b = 1,5 м

Для фундамента Фм4, N = 57,880 т

A = 57,880 т / (25,48 т/м2 – 2,00 т/м3 · 3,300 м ) = 57,880 т / 18,88 т/м2 = 3,065 м2.

A = b2

Принимаем габариты фундамента b = 1,8 м

1. Определение расчетного сопротивления грунта основания

5.6.7 При расчете деформаций основания фундаментов с использованием расчетных схем, указанных в 5.6.6, среднее давление под подошвой фундамента р не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания R, определяемого по формуле

Формула 5.7

где γс1 и γс2 коэффициенты условий работы, принимаемые по таблице 5.4[1];

k- коэффициент, принимаемый равным единице, если прочностные характеристики грунта (φп и сп) определены непосредственными испытаниями, и k=1,1, если они приняты по таблицам приложения Б[1];

Mγ, Мq, Mc- коэффициенты, принимаемые по таблице 5.5[1];

kz- коэффициент, принимаемый равным единице при b<10 м; kz=z0/b + 0,2 при b ≥ 10 м (здесь z0 = 8 м);

b- ширина подошвы фундамента, м (при бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать b на 2hn);

γII- осредненное (см. 5.6.10 [1]) расчетное значение удельного веса грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента (при наличии подземных вод определяется с учетом взвешивающего действия воды), кН/м3;

γ’II – то же, для грунтов, залегающих выше подошвы фундамента, кН/м3;

сII- расчетное значение удельного сцепления грунта, залегающего непосредственно под подошвой фундамента (см. 5.6.10[1]), кПа;

d1- глубина заложения фундаментов, м, бесподвальных сооружений от уровня планировки или приведенная глубина заложения наружных и внутренних фундаментов от пола подвала, определяемая по формуле (5.8)[1]. При плитных фундаментах за d1принимают наименьшую глубину от подошвы плиты до уровня планировки;

db- глубина подвала, расстояние от уровня планировки до пола подвала, м (для сооружений с подвалом глубиной свыше 2 м принимают равным 2 м);

Формула 5.8

здесь hs- толщина слоя грунта выше подошвы фундамента со стороны подвала, м;

hcf – толщина конструкции пола подвала, м;

γcf – расчетное значение удельного веса конструкции пола подвала, кН/м3.

При бетонной или щебеночной подготовке толщиной hn допускается увеличивать d1на hn.

Примечания

1 Формулу (5.7)[1] допускается применять при любой форме фундаментов в плане. Если подошва фундамента имеет форму круга или правильного многоугольника площадью А, значение bпринимают равным .

2 Расчетные значения удельного веса грунтов и материала пола подвала, входящие в формулу (5.7)[1] допускается принимать равными их нормативным значениям.

3 Расчетное сопротивление грунта при соответствующем обосновании может быть увеличено, если конструкция фундамента улучшает условия его совместной работы с основанием, например фундаменты прерывистые, щелевые, с промежуточной подготовкой и др.

4 Для фундаментных плит с угловыми вырезами расчетное сопротивление грунта основания допускается увеличивать, применяя коэффициент kd по таблице 5.6 [1].

5 Если d1>d (d- глубина заложения фундамента от уровня планировки), в формуле (5.7)[1] принимают d1 = d и db = 0.

6 Расчетное сопротивления грунтов основания R, определяемое по формулам (В.1)[1] и (В.2)[1] с учетом значений R0 таблиц B.1-В.10[1] приложения B[1], допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6[1].

Исходные данные:

Основание фундаментом являются – суглинком лессовидным непросадочным полутвёрдой консистенции, желто-бурого цвета, с включением прослоев супеси, ожелезненный. (ИГЭ 2)

γс1= 1,10;

γс2= 1,00;

k= 1,00;

kz= 1,00;

Для фундамента Фм3 : b = 1,50 м;

Для фундамента Фм4 : b = 1,80 м;

γII = 1,780 т/м3;

γ’II = 1,691 т/м3;

сII= 1,100 т/м2;

d1 = 3,30 м;

db = 0,0 м;

Mγ = 0,72;

Мq= 3,87;

Mc= 6,45;

Для фундамента Фм3:

R = (1,10 ·1,00) / 1,00· [0,72 · 1,00 · 1,50 м · 1,780 т/м3 + 3,87· 3,30 м· 1,691 т/м3 +

+ (3,87 – 1,00) · 0,0· 1,691 т/м3 + 6,45·1,1 т/м2] = 1,10· (1,922 т/м2 +21,596 т/м2 +

+ 0,0 + 7,095 т/м2) = 33,674 т/м2.

Для фундамента Фм4:

R = (1,10 ·1,00) / 1,00 · [0,72 · 1,00 · 1,80 м·1,780 т/м3 + 3,87 · 3,30 м·1,691 т/м3 +

+ (3,87 – 1,00) ·0,0·1,691 т/м3 + 6,45·1,1 т/м2] = 1,10 · (2,307 т/м2 + 21,596 т/м2 +

+ 0,0 + 7,095 т/м2) = 34,098 т/м2.

2. Определение осадки

5.6.31 Осадку основания фундамента s, см, с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства (см. 5.6.6[1]) определяют методом послойного суммирования по формуле

ормула 5.16

где b – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

σzp,i – среднее значение вертикального нормального напряжения (далее – вертикальное напряжение) от внешней нагрузки в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента (см. 5.6.32[1]), кПа;

hi – толщина i-го слоя грунта, см, принимаемая не более 0,4 ширины фундамента;

Ei – модуль деформации i-го слоя грунта по ветви первичного нагружения, кПа;

σzγ,i – среднее значение вертикального напряжения в i-м слое грунта по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, от собственного веса выбранного при отрывке котлована грунта (см. 5.6.33[1]), кПа;

Ее,i – модуль деформации i-го слоя грунта по ветви вторичного нагружения, кПа;

n – число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания.

При этом распределение вертикальных напряжений по глубине основания принимают в соответствии со схемой, приведенной на рисунке 5.2.

Вертикальные напряжения по глубине основания

DL – отметка планировки; NL – отметка поверхности природного рельефа; FL – отметка подошвы фундамента; WL – уровень подземных вод; В, С – нижняя граница сжимаемой толщи; d и dn – глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки и поверхности природного рельефа; b – ширина фундамента; р – среднее давление под подошвой фундамента; szg и szg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σzp и σzp,0 – вертикальное напряжение от внешней нагрузки на глубине z от подошвы фундамента и на уровне подошвы; σzγ,i – вертикальное напряжение от собственного веса вынутого в котловане грунта в середине i-го слоя на глубине z от подошвы фундамента; Нс – глубина сжимаемой толщи

Рисунок 5.2 – Схема распределения вертикальных напряжений в линейно-деформируемом полупространстве

Примечания:

1 При отсутствии опытных определений модуля деформации Ее,i для сооружений II и III уровней ответственности допускается принимать Ее,i = 5Еi.

2 Средние значения напряжений σzp,i и σzγ,i в i-м слое грунта допускается вычислять как полусумму соответствующих напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя.

5.6.32 Вертикальные напряжения от внешней нагрузки σzp = σz – σzu зависят от размеров, формы и глубины заложения фундамента, распределения давления на грунт по его подошве и свойств грунтов основания. Для прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов значения szp, кПа, на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы, определяют по формуле

σzp = αp, (5.17)[1]

где α – коэффициент, принимаемый по таблице 5.8[1] в зависимости от относительной глубины ξ, равной 2z/b;

р – среднее давление под подошвой фундамента, кПа.

5.6.33 Вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента σzγ = σzγ – σzu, кПа, на глубине z от подошвы прямоугольных, круглых и ленточных фундаментов определяют по формуле

σzγ = ασzγ,0, (5.18)[1]

где α – то же, что и в 5.6.32[1];

szg,0 – вертикальное напряжение от собственного веса грунта на отметке подошвы фундамента, кПа (при планировке срезкой σzg,0 = γ’d, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σzγ,0 = γ’dn, где γ’ – удельный вес грунта, кН/м3, расположенного выше подошвы; d и dn, м, – см. рисунок 5.2[1]).

При этом в расчете σzγ используются размеры в плане не фундамента, а котлована.

5.6.34 При расчете осадки фундаментов, возводимых в котлованах глубиной менее 5 м, допускается в формуле (5.16) не учитывать второе слагаемое.

5.6.41 Нижнюю границу сжимаемой толщи основания принимают на глубине z = Нc, где выполняется условие σzp = 0,5σzγ. При этом глубина сжимаемой толщи не должна быть меньше Нmin, равной b/2 при b ≤ 10 м, (4 + 0,1b) при 10 ≤ b ≤ 60 м и 10 м при b > 60 м.

Если в пределах глубины Нс, найденной по указанным выше условиям, залегает слой грунта с модулем деформации Е > 100 МПа, сжимаемую толщу допускается принимать до кровли этого грунта.

Если найденная по указанным выше условиям нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации Е ≤ 7 МПа или такой слой залегает непосредственно ниже глубины z = Нс, то этот слой включают в сжимаемую толщу, а за Нс принимают минимальное из значений, соответствующих подошве слоя или глубине, где выполняется условие σzp = 0,2szγ.

При расчете осадки различных точек плитного фундамента глубину сжимаемой толщи допускается принимать постоянной в пределах всего плана фундамента (при отсутствии в ее составе грунтов с модулем деформации Е > 100 МПа).

Схема расположения фундамента в разрезе

Площадь подошвы фундамента Фм3: S = 2,25 м2 (габариты 1,50 м × 1,50 м).

Нормативная нагрузка от конструкций N = 29,208 т

P0 = N / S = 29,208 т / 2,25 м2 ≈ 12,98т/м2.

η = 1,50 / 1,50 = 1,0

при b = 1,5 м ≤ 10 м

Hmin > b / 2 = 1,5 м / 2 = 0,75 м

Таблица: Осадка фундамента Фм3

Осадка фундамента Фм3

Сжимаемая толща основания H = 2,00 м > Hmin = 0,75 м

Осадка фундамента: S = 0,8·0,049 м = 0,0392 м (3,92 см) < 15 см (Приложение Д.[1])

Площадь подошвы фундамента Фм4: S = 3,24 м2 (габариты 1,80 м × 1,80 м).

Нормативная нагрузка от конструкций N = 47,598 т

P0 = N / S = 47,598 т / 3,24 м2 ≈ 14,69т/м2.

η = 1,80 / 1,80 = 1,0

при b = 1,8 м ≤ 10 м

Hmin > b / 2 = 1,8 м / 2 = 0,9 м

Таблица: Осадка фундамента Фм4

Осадка фундамента Фм4 34.jpg

Сжимаемая толща основания H = 2,00 м > Hmin = 0,90 м

Осадка фундамента: S = 0,8· 0,061 м = 0,0488 м (4,88 см) < 15 см (Приложение Д. [1])

3. Определяем армирование подошвы фундамента

Для фундамента Фм3

Поперечная сила у грани колонны и грани подошвы (2.25) [2]:

ppср = N0 / A = (35,049 т + 2,00 т/м3 · 3,300 м · 1,500 м · 1,500 м) / (2,250 м2) =

= 49,899 т / 2,250 м2 = 22,177 т/м2

QI = 22,177 т/м2 · 1,50 м · ( 1,50 м – 0,40 м) / 2 = 18,296025 т

QII = 22,177 т/м2 · 1,50 м · ( 1,50 м – 0,90 м) / 2 = 9,97965 т

Проверяем выполнение условий (2.26)[2], для бетона класса В15,

Rbt = 76,453 т/м3.

18,296025 т < 0,6 · 76,453 т/м2 · 1,5 м · (3,600 м – 0,040 м)

18,296025 т < 244,955412 т

9,97965 т < 0,6 · 76,453 т/м2 · 1,5 м · (0,300 м – 0,040 м)

9,97965 т < 17,890 т

Условия выполняются, поэтому установка поперечной арматуры не требуется и расчет на поперечную силу не производится.

Определяем изгибающие моменты у грани колонны и у грани подошвы по формуле (2.31)[2]

МI = 0,125 · 22,177 т/м2 · (1,50 м – 0,40 м)2 · 1,50 м = 5,0314 тм

МII = 0,125 · 22,177 т/м2 · (1,50 м – 0,90 м)2 · 1,50 м = 1,4969 тм

В качестве рабочих стержней примем арматуру класса A-III с расчетным сопротивлением Rs = 37206,93 т/м2.

Требуемая площадь сечения арматуры по формуле (2.32)[2]

АsI = 5,0314 тм / (0,9 · (3,600 м – 0,040 м) · 37206,93 т/м2) =

= 5,0314 тм / 119211,00372 т/м2 = 0,000042 м2 = 0,42 см2.

АsII = 1,4969 тм / (0,9 · (0,300 м – 0,040 м) · 37206,93 т/м2) =

= 1,4969 тм / 8706,421 т/м2 = 0,000172 м2 = 1,72 см2.

Принимаем 8 Ø10 A-III Аs = 6,280 см2, шаг 200 мм.

Для фундамента Фм4

Поперечная сила у грани колонны и грани подошвы (2.25) [2]:

ppср = N0 / A = (57,880 т + 2,00 т/м3 · 3,300 м · 1,800 м · 1,800 м) / (3,240 м2) =

= 79,264 т / 3,240 м2 = 24,464 т/м2

QI = 24,464 т/м2 · 1,80 м · ( 1,80 м – 0,40 м) / 2 = 30,82464 т

QII = 24,464 т/м2 · 1,80 м · ( 1,80 м – 0,90 м) / 2 = 19,81584 т

Проверяем выполнение условий (2.26)[2], для бетона класса В15,

Rbt = 76,453 т/м3.

30,82464 т < 0,6 · 76,453 т/м2 · 1,8 м · (3,600 м – 0,040 м)

30,82464 т < 293,94649 т

19,81584 т < 0,6 · 76,453 т/м2 · 1,8 м · (0,300 м – 0,040 м)

19,81584 т < 21,468 т

Условия выполняются, поэтому установка поперечной арматуры не требуется и расчет на поперечную силу не производится.

Определяем изгибающие моменты у грани колонны и у грани подошвы по формуле (2.31)[2]

МI = 0,125 · 24,464 т/м2 · (1,80 м – 0,40 м)2 · 1,80 м = 17,050 тм

МII = 0,125 · 24,464 т/м2 · (1,80 м – 0,90 м)2 · 1,80 м = 4,458 тм

В качестве рабочих стержней примем арматуру класса A-III с расчетным сопротивлением Rs = 37206,93 т/м2.

Требуемая площадь сечения арматуры по формуле (2.32)[2]

АsI = 17,054 тм / (0,9 · (3,600 м – 0,040 м) · 37206,93 т/м2) =

= 17,054 тм / 119211,00372 т/м2 = 0,000143 м2 = 1,43 см2.

АsII = 4,458 тм / (0,9 · (0,300 м – 0,040 м) · 37206,93 т/м2) =

= 4,458 тм / 8706,421 т/м2 = 0,000512 м2 = 5,12 см2.

Принимаем 9 Ø10 A-III Аs = 7,065 см2, шаг 200 мм.

Относительная разность осадок (4,88 см – 3,92 см) / 600 см = 0,0016 < 0,004

Ручной расчёт фундамента. Результаты

Толщина фундамента под кирпичный дом


Если говорить о расчете толщины (ширины) фундаментной ленты под кирпичный дом, то он сводится к расчету необходимой площади опоры для дома, где учитывается все, начиная от веса самого дома, заканчивая всеми параметрами грунта на строительном участке. Также, немаловажную роль в определении ширины фундамента играет и толщина стен.
Логично будет предположить, что чем шире будет монолитная лента, тем она будет прочнее и тем больше будет у нее опоры на грунт, но тем самым мы значительно увеличиваем расходы на устройство фундамента в целом. Поэтому, толщина должна быть оптимальной. Другими словами, ширину фундамента необходимо выбирать таким образом, чтобы была достаточной прочность, опора на грунт, а также, необходимо максимально уменьшить расходы на бетон, который является самым дорогим материалом для ленточного фундамента.

Расчёт фундамента для каркасного дома.

Построить надежный фундамент для каркасного дома своими руками не трудно, если все правильно рассчитать. Расчёт выполняется для того, чтобы понять способен ли грунт выдержать нагрузку дома. Для расчёта нужно узнать точную массу и габариты будущего сооружения, и несущую способность грунта, после определить давление конструкции на почву. В случае если нагрузка будет меньше чем несущая способность грунта, то можно спокойно продолжать строительство, если нагрузка больше, необходимо нарастить ширину фундамента.  Для расчета фундамента вы можете воспользоваться калькулятором фундамента.

Видео: самостоятельный расчет ленточного фундамента

Закладка Постоянная ссылка.

Утепление фундамента каркасного дома.

Если ваш фундамент на винтовых сваях утепление не понадобится. В других случаях рекомендуется утеплять ростверк и подвал снаружи и изнутри. Пустое пространство рекомендуется засыпать песком или керамзитом, в таком случае пол первого этажа будет теплым.

Ленточный фундамент всегда утепляют снаружи жёсткими плитами. Изнутри фундамент рекомендуется засыпать средним слоем песка или керамзита.

Для того чтобы утеплить свайный фундамент необходимо пространство под домом засыпать керамзитом, он должен плотно облегать все перегородки и сваи. Свайный фундамент необходимо гидроизолировать. Рекомендуется класть сверху и снизу слой качественного рубероида.

Выбор подходящей конструкции и размеров

При строительстве каркасного дома возможны разные виды ленточного фундамента:

  • Малозаглубленный. Этот вариант предполагает наличие двойного армированного слоя. Глубина основания не превышает 1 м.
  • Монолитный пояс. Такой фундамент укладывается на грунт. Плодородный слой почвы при этом убирают, заменяя его песчаной насыпью.
  • Незаглубленный. Делается подушка из материалов нерудного типа. Такой вид фундамента несколько выше монолитного пояса.

Подробно о видах и их особенностях рассказано в видео.

Каждый из перечисленных выше вариантов нуждается в защите от пучения. Ее создают дренажной системой, утепленными отмостками, боковыми гранями. Также защита обеспечивается путем замены пучинистого грунта слоем из песка или щебня.

Не рекомендуется закладывать ленточный фундамент малого заглубления в горной местности. В таких регионах присутствует вероятность сдвига фундамента. При проведении работ на пылевых грунтах нижнюю часть фундамента расширяют при помощи плиты.

Какой вы выбрали фундамент?

  • Ленточный 48%, 690 голосов

    690 голосов 48%

    690 голосов – 48% из всех голосов

  • Плитный 28%, 399 голосов

    399 голосов 28%

    399 голосов – 28% из всех голосов

  • Свайный 14%, 208 голосов

    208 голосов 14%

    208 голосов – 14% из всех голосов

  • Столбчатый 7%, 94 голоса

    94 голоса 7%

    94 голоса – 7% из всех голосов

  • Не определился 3%, 49 голосов

    49 голосов 3%

    49 голосов – 3% из всех голосов

Всего голосов: 1440

11.02.2020

×

Вы или с вашего IP уже голосовали.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...