Расчет столбчатого фундамента

17 октября 2013
2
2 045

Столбчатый фундамент чрезвычайно популярен в нашей стране. Применяется он, главным образом, для строительства загородных домов. Большим преимуществом данной разновидности является и то обстоятельство, что это основание вполне можно сделать самостоятельно. Однако для этого нужно сначала рассчитать его. Предлагаем ознакомиться с инструкцией по данному вопросу.
Первое, что следует сделать при расчете такой разновидности фундамента – оценить нагрузку, которую будет создавать установленное на нем строение. При самостоятельном решении вопросов строительства, обычно уже на этапе проектировки здания можно сказать из каких стройматериалов будет возводиться дом. Следовательно, уже в этот период возможно сделать оценку его веса, сложив нагрузку всех конструкций, а также приплюсовав к этой цифре показатель сезонных нагрузок. Не забываем учитывать и вес тех объектов, которые будут находиться внутри дома.
Полученные данные позволяют нам рассчитать размер обвязки из железобетона, которая необходима для равномерного распределения нагрузки на все опоры фундамента, а также для передачи неравномерной деформационной нагрузки от него самого. Объем и массу обвязки рассчитывают исходя из того, что средний вес 1-го кубического метра бетона равен 2400 кг.
Теперь суммируем все получившиеся цифры. Эта совокупность нагрузок обозначается, как F.
На втором этапе следует определить характер грунта на участке, где планируется строительство, а также определиться с необходимым количеством опор.
Как правильно оценить характер грунта? В тех случаях, когда расчет столбчатого фундамента, а впоследствии – и его выполнение, проводится собственными силами, заказывать проведение лабораторных исследований, обычно, не планируется. Самый бюджетный вариант – оценить почву «на глаз». Для этого нужно на месте возведения будущей постройки выкопать яму (шурф). Ее глубина должна быть больше, чем глубина промерзания грунта. Данный показатель варьируется в зависимости от региона; узнать его значение для вашей местности можно в Интернете, в доступном справочном пособии или у знакомых строителей.
Допустим, что глубина промерзания равна 1,5 метрам. Тогда выкапываем шурф вглубь на 1,8 метра. Затем отбираем пробы грунта: скатываем кусочек почвы в шарик (по крайней мере, пытаемся это сделать). Что это дает?
• если шарик скатать невозможно и видно, что дно шурфа составляет в основном песок, то в зависимости от размеров песчинок, его расчетное сопротивление (обозначаемое буквой R) принимает следующие значения: 2 – для крайне мелкого, больше похожего на пыль, песка; 3 – для среднего; 4,5 – для состава, с крупным размером песчинок;
• если шарик все же получился, но при сдавливании он рассыпается – то, скорее всего, на данном участке находится грунт, называемый супесью. Его сопротивление =3;
• если шарик при надавливании не рассыпается, но по краям лепешки имеются трещины, то вы столкнулись с грунтом, который обозначается словом суглинок — с R=2-4;
• если при сдавливании шарик не рассыпался, и трещин по краям не образовалось, то данный вид грунта – глина, R=3-6.

raschet-stolbchatogo-fundamenta-1

Значение R зависит также от коэффициента пористости грунта и влажности, поэтому для более точного определения конкретного значения, следует воспользоваться таблицей «ориентировочных значений расчетного сопротивления грунта». Она есть в интернете, так что поиск много времени не займет. Однако учитывайте, что все показатели в таблице соответствуют уровню заглубления фундамента на 1,5-2 метра. Для возведения мелкозаглубленного фундамента расчетное сопротивление следует высчитывать по иной формуле:
R=0,005R0(100+h/3)
R0 – табличное значение;
h – глубина (в см) планируемого фундамента.

Получив значение сопротивления (R), переходим к следующему этапу: высчитываем количество столбовых опор и их габариты.
Количество опор зависит, главным образом, от размеров их основания. Допустим, для этих целей вы выбрали сваи диаметром 300 мм с расширяющейся нижней частью до 500 мм. Высчитываем площадь подошвы одной опоры (S):
S = π x D²/4,
где: π (пи) = 3,14; D – диаметр опоры = 500 мм (50см);
получаем: S = 3,14 x 50²/4 = 1960 см².

Итак, площадь подошвы одной опоры равна 1960 см².

Теперь предположим, что совокупная нагрузка (F) = 100 000 кг (100 тонн), а сопротивление грунта (R) = 4. Получается, что нужно решить простое уравнение, где неизвестен лишь один член:

R = F/(S x n), где n – количество опор. Получаем 4 = 100 000/(1960 х n), чтобы узнать n, нужно: F/S x R.
Следовательно, n = 100 000/1960 x 4 = 12,75, округляем до 13.
Итого, нужно 13 опор.

Однако это еще не все. Сами опоры также давят на грунт, поэтому данную нагрузку тоже нужно учесть. Вносим соответствующие коррективы:
Допустим, длина опоры – 2 м, а диаметр – 300 мм (0,3 м). Тогда объем одной такой опоры будет равен:

2 х 3,14 х 0,3²/4 = 0, 14 м³.

Далее, мы договорились считать вес железобетона из расчета 2400 кг/м³. Следовательно, масса одной опоры равна:
0,14 х 2400 = 336 кг (округлим до 340).

Значит, масса 13 опор будет равна 340 х 13 ≈ 4500 кг. Затем умножаем эту цифру на 1,3 (коэффициент надежности) и суммируем со значением F:

4500 х 1,3 + 100 000 = 105 850

Теперь подставим это число в наше уравнение:

4 = 105 850/(1960 х n) – отсюда получаем, что окончательное необходимое количество опор будет равно 14.

Как видите, рассчитать собственными силами столбчатый фундамент совсем не сложно. Нужна лишь некоторая доля терпения и немного свободного времени.
Перед тем, как начинать работу по выполнению фундамента, следует также ознакомиться с техникой армирования опор из железобетона и техникой приготовления бетонной смеси.

Продолжение: Чертеж столбчатого фундамента