Как рассчитать свайный фундамент для каркасного дома?

Примечание: весь цикл работ по сооружению основания здания, от первого осмотра площадки до его готовности к наложению перекрытий и возведению стен, называется заложением фундамента. Изучая материалы по теме, имейте в виду, что заложение фундамента и его заглубление в грунт – вещи разные. Также не следует путать работы по заложению фундамента с величиной заложения в стены плит перекрытий, балок и перемычек. В общем, контекст, контекст и еще раз контекст.

Преимущества и недостатки столбчатого фундамента

Рассчитанные самостоятельно и обустроенные своими руками столбчатые фундаменты для каркасных домов и построек без подвальных помещений, не оказывающих сильного давления на грунт, просты в исполнении и относительно дёшевы.

Полезный совет! Столбчатый фундамент – оптимальное решение для облегчённых построек, объёмный вес которых не превышает 1000 кг/м3 (каркасных домов, бань, хозблоков, садовых домиков, террас, навесов, гаражей, летних кухонь, беседок и т.п.).

Оцениваем нагрузку от дома

Если вы самостоятельно решаете вопросы строительства загородного дома, то уже на этапе проектирования постройки знаете, из каких строительных материалов будете возводить здание. А это значит, что уже сейчас можно оценить вес надземной части постройки, просуммировав нагрузки от всех конструкций здания и добавив к ним сезонные нагрузки, а также нагрузки от объектов, которые впоследствии будут размещены внутри сооружения.

Исходя из полученных данных, оцениваются размеры железобетонной обвязки – высокого ростверка, который послужит рамой, равномерно распределяющей нагрузки на все опоры. Он же будет при необходимости передавать неравномерную деформационную нагрузку от столбчатого фундамента. Рассчитывается объем обвязки и ее массу при условии, что средний объемный вес железобетона равен 2400 кг/м3.

Суммируем все вышеперечисленные нагрузки F (по сути, проводим расчет нагрузки на фундамент), и остается только определиться с характером грунта и общим количеством опор.

Что такое столбчатый фундамент

Пример простого столбчатого фундамента

Что же должно включать в себя устройство столбчатых фундаментов? В первую очередь, это обязательная предварительная опора, которая будет располагаться под каждым из ваших столбов. Варианты опоры бывают двух видов, то есть целиковая опора для всех столбиков, что имеет вид монолитного столбчатого фундамента, а также частичный вариант опоры.

Из чего же состоит частичная опора? В первую очередь, это четыре бетонных блока, размер каждого из которых должен быть как минимум 200*200*400. В зависимости от того, какие будут габариты загородного дома в будущем, необходимо класть нужное для этого количество столбов, и во всем этом поможет заранее подготовленный чертеж столбчатого фундамента.

Важно! Некоторые считают, что существует разделение между понятиями столбчатый фундамент и опорно-столбчатый фундамент, но это не совсем верно.

Для того, чтобы придать столбам фундамента большую устойчивость при строительстве здания или сооружения, после того, как происходит выверка верхнего обреза основных столбов фундамента, производят ростверк из монолитного железобетона или же из отдельных железобетонных элементов для сборки.Места применения Применение на слабых грунтах столбов

Применяют ленточно-столбчатые фундаменты либо при неоднородных или же очень слабых грунтах. Сам процесс заливки столбчатого фундамента остается неизменной, то есть точно такой как и при установке ленточного варианта фундамента. Именно отсюда и такое двойное название.

Процедура укладки ленточно-столбчатого фундамента заключается в следующем:

  • В предварительно подготовленные траншеи насыпается так называемая подушка из песка толщиной в пятьдесят сантиметров.
  • После этого ее заливают бетоном или же просто сверху кладут монолитный вариант железобетонной ленты.
  • Сверху на ленту устанавливают бетонные или же кирпичные столбы на расстоянии до трех с половиной метров дуг от друга.
  • Между самими столбами засыпают так называемую забивку из кирпича. Именно благодаря этой процедуре ваш загородный дом или же дача будет хорошо и надежно защищаться от разнообразных продуваний с нижней его части.

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.

Порядок расчета столбчатого фундамента

Столбчатые фундаменты применяются при строительстве каркасных и бескаркасных зданий и сооружений. Наиболее часто данной конструкцией пользуются при возведении небольших жилых домов и хозпостроек различного назначения в частном строительстве.

Читайте также:  Гидроизоляция пола по грунту: защищаем первый этаж от грунтовых вод

Важнейшей частью общего объема работ при этом является расчет столбчатого фундамента (информация о плюсах и минусах столбчатого фундамента).

Только в случае его правильного выполнения застройщик может быть уверен в надежности будущей постройки.

Порядок действий

Расчет столбчатого фундамента под дом производится в несколько этапов:

  • оценка нагрузки от дома;
  • определение типа грунта;
  • подсчет количества опор.

Теоретически число опорных столбов зависит от того, какую площадь имеет основание единичного элемента. Однако большую роль в этом вопросе играет планировка дома – ведь опоры необходимо ставить не только по углам постройки, но и в местах пересечения стен (более подробно об опорно столбчатом фундаменте).

Оценка нагрузки

Для выполнения данного этапа расчетных работ необходимо собрать все нагрузки, воздействующие на фундамент и суммировать их.

В их состав входят следующие величины:

  • вес строительных материалов (всех без исключения – от стен до крыши);
  • снеговые и ветровые нагрузки;
  • вес объектов, которые предполагается установить внутри постройки.

Снеговая и ветровая нагрузки являются сезонными и зависят от региона строительства. Удельные нагрузки на единицу площади можно найти в строительных справочниках.

Застройщику останется лишь умножить данные величины на площадь крыши с учетом поправок, зависящих от уклона ее скатов. Влияние угла наклона выражается в коэффициентах, также приведенных в справочной литературе.

Если, например, ростверк предполагается выполнять из железобетона, то его удельный вес составит 2400 кг/м3. Для стали этот показатель равняется 7800 кг/м3.

Определение типа грунта

Порядок расчета столбчатого фундамента

После расчета нагрузки на столбчатый фундамент следует определить, какой тип грунта будет служить основанием для его опор.

Поскольку в частном строительстве на столбах возводятся нетяжелые строительные конструкции, например баня, данную операцию можно произвести и без привлечения геологоразведки.

Итак, при проведении расчета столбчатого фундамента под дом из бруса или других легких материалов можно оценить характер грунта следующим образом:

  • выясняется глубина промерзания грунта в регионе строительства – по справочникам или исходя из опыта местных строителей;
  • выкапывается шурф ниже отметки промерзания грунта;
  • со дна шурфа отбирается проба грунта.

Извлеченный из скважины грунт скатывается в шарик.

В зависимости от результата делается вывод:

  • шарик скатать не удается – песчаный грунт (удельное сопротивление R – 2 (очень мелкий песок), 3 – песок средней крупности и 4,5 – крупный песок);
  • шарик скатали, но он рассыпается при попытке сплющить его – скорее всего, вы имеете дело с супесями (R = 3);
  • шарик стойко выдерживает сдавливание, однако по его краям образуются трещины – суглинок (R = 2-4);
  • шарик пластичен, если его сдавить, нет трещин по краям – перед вами глина (R=3-6).

В случае выполнения расчета столбчатого фундамента под светильник и другие малоответственные сооружения (с мелким заглублением) , расчетное сопротивление грунта следует пересчитать по формуле:

R = (100+h/3), где

Rуд. – табличное значение сопротивления грунта;

h – глубина заложения столба в см.

Подсчет количества опор

Имея результаты по двум первым этапам расчетов, можно подсчитать минимально необходимое количество опорных столбов.

Только вам понадобится еще одна величина – площадь поперечного сечения столба. Она зависит от конструктивных особенностей опоры и выбирается сначала теоретически.

Расчет столбчатых фундаментов металлического каркаса

Уважаемые коллеги, продолжаем рассматривать небольшие примеры использования ФОК Комплекс для расчета фундаментов. Сегодня мы рассмотрим примеры расчета столбчатых фундаментов металлического каркаса. В начале произведем ручной расчет 2-х фундаментов с дальнейшим сравнением с полученными результатами по ФОК Комплекс.

Пример расчета столбчатых фундаментов. Исходные данные

Площадка строительства характеризуется следующими атмосферно-климатическими воздействиями и нагрузками:

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

Геология

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

1. 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.

Расчет столбчатых фундаментов металлического каркаса

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 ]

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

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];

Совет

kz- коэффициент, принимаемый равным единице при bd (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 [1] приложения B[1], допускается применять для предварительного назначения размеров фундаментов в соответствии с указаниями разделов 5-6[1].

Читайте также:  Все способы вязки арматуры и технология под ленточный фундамент

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;

Расчет столбчатых фундаментов металлического каркаса

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

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

где b – безразмерный коэффициент, равный 0,8;

Фундамент на винтовых сваях

Свайные фундаменты пришли к нам из тех мест, где почва больше всего напоминала болота. Там начали применять сваи, после чего такой тип основания очень полюбился. Сейчас сваи, ввинчивающиеся в грунт, используют и в районах крайнего севера, и близ крупных озер и рек, и просто на участках, не требующих особого подхода.

Основное положительное качество такого основания состоит в том, что оно способно выдерживать большие нагрузки. Экономичность такого вида фундамента очевидна. Где лучше всего применять свайный фундамент:

Фундамент на винтовых сваях
  • В болотистых местностях
  • В северных районах
  • При строительстве близ крупных рек
  • При строительстве складов
  • При строительстве вблизи архитектурных памятников

И при иных случаях.

В заключение

Столбчатый фундамент действительно дешев и мало трудоемок по сравнению с остальными. Но он и коварен. Не по своей вине, а потому, что очень чувствителен к механике грунта под ним. Кто даст гарантию, что она не изменится за время эксплуатации здания? Вырубят или насадят поблизости лес, построят скотный двор – через 2-5 лет в грунте начнет что-то, да меняться.

Поэтому столбчатый фундамент можно однозначно рекомендовать только для легких строений преимущественно дачно-гаражного типа, не предназначенных для постоянного проживания.

Что касается жилых домов на столбчатом фундаменте, то, во-первых, детям и внукам они достанутся, только если построены на подходящем грунте и в благоприятных природных условиях. Если же строиться на поколения, то уместно по аналогии вспомнить непреложное правило кредитования: брать в долг нужно в той валюте, в которой зарабатываешь. Иначе можно, как говорится, попасть по полной, что сейчас и наблюдается массово.

Для застройщиков, стесненных в средствах, существует правило не менее непреложное: на фундаменте экономят в последнюю очередь, а крайне желательно вовсе не нем не экономить. Лучше уж распланировать дом поменьше и построиться на ленте или на плите. Они в дальнейшем, если с финансами как-то образуется, позволят сделать пристройки, а вот столбчатый фундамент – ни в коем случае.

В общем, выбирая тип фундамента, нужно очень крепко подумать. И мы будем считать свою задачу выполненной, если материал данной статьи поможет вам принять верное решение.

***

© 2012-2020

(2 оценок, среднее: 4,50 из 5)что еще почитать: Свайно-винтовой фундамент своими руками: особенности, устройство, расчет, монтаж Как сделать опалубку: изготовление и установка для разных целей Плитный фундамент своими руками: расчет, строительство, области примененияВывести все материалы с меткой:

  • камень и бетон
  • строительные работы

Перейти в раздел:

  • Строительство своими руками, загородный дом и участок

Правильный фундамент для деревянного, каркасного дома или бани

Результаты ания на сайте показывают, что примерно 27% читателей строят дома из легких строительных конструкций – деревянные из бревна или бруса, каркасные или каркасно-панельные, например, из СИП (SIP) панелей.

Не ошибусь, если напишу, что подавляющее большинство бань строится деревянными, из бревна или бруса.

Правильный фундамент для деревянного, каркасного дома или бани

В отношении фундаментов такие здания характеризуются одним общим свойством – нагрузка, передаваемая на фундамент, и далее на грунт основания, мала, по сравнению с домами с каменными стенами и железобетонными перекрытиями.

При конструировании фундаментов также учитывают другие особенности этих зданий.

Дешевый фундамент должен быть гибким

Следует понимать, что при конструировании фундамента не ставится задача сделать его абсолютно жестким. Чтобы сделать это потребовались бы непомерные размеры фундамента и огромные расходы на его сооружение.

Правильный фундамент для деревянного, каркасного дома или бани

Любые строительные конструкции обладают свойством быть гибкими. Например, железобетонная Останкинская телебашня изгибается так, что верхушка башни колеблется с амплитудой в десяток метров без всякого вреда для себя. Если бы конструкторы захотели сделать башню максимально жесткой, то потребовалось бы израсходовать в тысячи раз больше бетона, стали и денег.

При расчетах фундамента обязательно учитывают способность коробки дома, включая фундамент, быть гибкой, то есть менять форму и положение в пространстве в некоторых пределах без вреда для конструкций дома. Дом способен в определенных пределах подстраиваться под неравномерные деформации грунта.

В меру гибкий фундамент – это самая экономная конструкция фундамента.

Неравномерным деформациям грунта оказывает сопротивление весь силовой каркас здания – против деформаций совместно действуют фундамент, стены и перекрытия. Поэтому, степень гибкости (или жесткости) фундамента подбирают так, чтобы отдельные элементы и в целом  здание не испытывало разрушающих деформаций, но изгибалось бы в допустимых пределах.

Правильный фундамент для деревянного, каркасного дома или бани

Деревянные, каркасные и щитовые здания менее чувствительны к деформациям и могут иметь более гибкий фундамент, чем каменные.

Читайте также:  3 бюджетных варианта фундамента для забора

Однако, у каркасных и щитовых домов пространственная жесткость стен все же значительно меньше, чем у домов из бревна или бруса. По этой причине, для обеспечения требуемой жесткости силового каркаса дома, пространственная жесткость фундаментов каркасных и щитовых домов должна быть выше, чем фундаментов деревянных срубов.

Сравнительно небольшой вес рассматриваемых зданий позволяет возводить их на фундаментах с ограниченной площадью опоры на грунт. Это, прежде всего, столбчатые фундаменты, а также свайные фундаменты из буронабивных свай (в т.ч. ТИСЭ) или винтовых свай.

Столбчатый фундамент является самым экономным из всех фундаментов, применяемых в частном домостроении.

Правильный фундамент для деревянного, каркасного дома или бани

Столбчатый фундамент своими руками

Как сделать столбчатый фундамент своими руками рассмотрим на примере дома, план стен которого приведен на рисунке ниже.

На плане дома по осям А, Б и В расположены несущие стены, на которые опираются перекрытия и крыша дома. По осям 1, 2, 3, 4 находятся самонесущие стены, которые, кроме собственного веса, не несут дополнительных нагрузок.

Нагрузка от дома, передаваемая через фундамент на грунт, не должна превышать определенных величин (расчетного сопротивления грунта) для различных типов грунтов. Допустимая нагрузка на грунт зависит не только от типа грунта, но и от глубины заложения подошвы фундамента.

Правильный фундамент для деревянного, каркасного дома или бани

Слой грунта, расположенный ближе к поверхности имеет меньшую плотность и меньшую несущую способность, чем на глубине.

Расчетное сопротивление некоторых грунтов на глубине 0,4 м., т/м2 (JL – показатель текучести):

  • Песок средней крупности и плотности (не пучинистый)               — 22,5;
  • Суглинок полутвердый (0

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.
Подошва под столбчатое основание каркасного дома

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.

Преимущества столбчатого фундамента

Несмотря на то, что столбчатый фундамент для каркасного дома, не предусматривает сплошную заливку бетоном всего периметра основания дома, он обладает рядом достоинств, который делает всю конструкцию долговечной и надежной, а его преимущества состоят в следующем:

  • Он не требует длительного высыхания, поэтому может быть смонтирован своими руками за один сезон.
  • Для его сооружения не нужна специальная габаритная техника, и большое количество строителей.
  • Экономит значительное количество финансовых средств.
  • Столбчатый фундамент, под любое здание можно сооружать в любое время года, и даже зимой.
  • Его легко ремонтировать и даже производить замену некоторых элементов.

На что необходимо обратить внимание перед расчетом

Кроме этого, перед тем, как начать производить какие либо расчеты будущего каркасного здания, его этажности и площади, нужно знать дополнительную полезную информацию о правильности планирования такого типа фундаментов.

  • Столбы такого 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, поэтому при расчете количества столбов это нужно учитывать;
  • Расстояние между столбами по расчету, должно не превышать 2 — 3 метра, и не зависит от количества этажей сооружаемого каркасного здания;
  • Идеальным вариантом для каркасного дома будет сборный столбчатый фундамент, изготовленный своими руками из готовых столбов, либо заливной монолитный, также сооруженный самостоятельно. Эти две разновидности обладают повышенной прочностью, и выдержат любую каркасную конструкцию, даже если она будет в несколько этажей;
  • Если каркасный дом будет иметь легкий вес, то можно обойтись незаглубленным столбчатым фундаментом, где сваи сооружаются на глубине не более 40 — 50 сантиметров, либо малого заложения, где бетонные столбы вкапываются на глубину 70 сантиметров, не зависимо от расчета свойства почвы и глубины ее промерзания;
  • Оптимальным решением для столбчатого фундамента своими руками будут монолитные столбы сечением 400 х 400 миллиметров, либо бетонные блоки имеющие габариты 200 х 200 х 400 миллиметров.

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

Для какого дома можно выбирать столбчатый фундамент

Ввиду того, что опорно-столбчатый фундамент обладает небольшой несущей способностью и малой устойчивостью, он подходит не для всех типов домов. Дом, который планируется возводить на фундаменте такого типа, должен обладать небольшим весом и при строительстве должен быть использован материал, обладающий большим пределом прочности.

Также из-за того, что опорные столбы заглублены в грунт, обустройство подвала, в таком доме, практически невозможно. Исходя из этих соображений, можно понять, что опорно-столбчатый фундамент наиболее всего подходит для домой каркасного типа и каркасно-щитового типа. Также возможно возводить на таком фундаменте временные подсобные помещения или небольшие дома из тонкого бруса.