Расчет столбчатого фундамента для каркасного дома

Расчет столбчатого фундамента для каркасного дома

Расчет и строительство столбчатого фундамента для каркасного дома

Столбчатый фундамент — это фундамент из нескольких столбов, заглубленных в грунт в определённом порядке и связанных в единую раму посредством деревянной, металлической обвязки или железобетонного ростверка.

Столбчатые фундаменты применяются в основном для возведения деревянных или каркасных домов высотой не более 2-х этажей, бань, хозяйственных построек, удельная масса которых не превышает 1000 кг/м³. Более тяжёлые дома на таких фундаментах строить нецелесообразно, в связи с относительно невысокой прочностью столбов и недостаточно большой суммарной площадью подошвы.

Столбчатый фундамент хоть и является самым дешевым, но в случае его правильного проектирования он также будет надежной опорой.

Достоинства столбчатого фундамента:

  1. экономия денежных средств и трудовых затрат за счёт уменьшения объёма земляных и бетонных работ;
  2. высокая скорость строительства нулевого цикла.

Основной недостаток столбчатого фундамента:

  1. непредсказуемое поведение отдельных столбов фундамента при легкомысленном отношении застройщика к исследованию свойств грунта на участке (особенно для фундаментов без монолитного ростверка).

Отличия столбчатого фундамента от ленточного:

  1. подходит для построек, относящихся к облегченному типу (деревянные строения без подвального помещения, колонны и т.д.);
  2. представляет собой ряд опор, находящихся в наиболее нагруженных точках.

Виды столбчатого фундамента:

  1. по особенностям конструкции:
    • монолитный, который имеет большую прочность, т.к. изготовлен из армированного бетона.
    • сборный, который состоит из отдельных элементов, поэтому имеет слабые места по швам (стыкам).
  2. по глубине размещения основания:
    • заглубленный — размещен ниже уровня промерзания, обязателен на глинистых почвах.
    • малозаглубленный — выполненный на глубине до 700 мм, целесообразен на песчаных или скалистых грунтах.

Расчет столбчатого фундамента каркасного дома

Исходные параметры для расчета столбчатого фундамента:

  1. тип грунта и перепад высот в месте будущего строительства;
  2. глубина залегания подземных вод;
  3. уровень промерзания грунта;
  4. проект дома (расположение несущих и внутренних стен).

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.

Сначала необходимо исследовать грунты на месте будущего строительства. Подробно об этом говорится в статье по ссылке http://moi-domostroi.ru. Запомните: приняв решение строить столбчатый фундамент, в обязательном порядке необходимо делать пробное бурение на 0,5-0,6 метров ниже предполагаемой глубины заложения столбов для выявления водонасыщенных слабых грунтов (плывунов).

После исследования грунтов необходимо определить нагрузку, которую дом с фундаментом будут оказывать на несущий грунт, проще говоря, расчёт веса дома. Оценивается примерная масса будущей постройки (точную считать бессмысленно, однако при подсчетах постарайтесь учесть и нагрузки из-за домашней утвари), после чего выбирается вид столбчатого фундамента. Если есть сомнения, то лучше взять более прочный вариант.

Примечания:

1) При угле наклона скатов крыши больше 60º снеговая нагрузка принимается равной нулю.

2) При расчёте фундамента к весу дома прибавляется и ориентировочный вес самого фундамента. Высчитывается его примерный объём и умножается на удельный вес железобетона, равный 2500 кг/м³.

После определения веса дома рассчитываем минимально необходимую суммарную площадь (S) оснований всех столбов фундамента:

где 1,3 — коэффициент запаса надёжности;

Р — общий вес дома вместе с фундаментом, кг;

Rо — расчётное сопротивление несущего грунта, кг/см².

Значение Rо, называемое ещё несущей способностью грунта, ориентировочно можно принять по таблице ниже:

Примечание:

Значения расчётных сопротивлений даны для грунтов расположенных на глубине около 1,5 метров. У поверхности несущая способность почти в полтора раза ниже.

Рассчитав значение суммарной площади оснований всех столбов, мы теперь можем определить их необходимое число в зависимости от диаметра или размеров сечения.

Итак, спроектированный мной каркасный дом с мансардой имеет размеры 8 на 8 м, высота потолков 1-го этажа 2.5 м, площадь крыши 108 м 2 , стены толщиной 200 мм с утеплением пенопластом или минватой (окончательное решение еще не принято).

Для расчета нагрузки возьму следующие параметры массы 1 м 2 конструкций:

  1. цокольное перекрытие 75 кг;
  2. чердачное 75 кг;
  3. стены 70 кг;
  4. кровля 30 кг;
  5. снеговая нагрузка 190 кг;
  6. полезная нагрузка помещений (мебель и люди) 210 кг;
  7. фундамент 2500 кг/м 3 ;

При расчете массы стен просуммировал площадь всех стен, включая внутренние перегородки, получив следующий результат: площадь стен первого этажа 121.5 м 2 , площадь внутренних стен мансарды 41.5 м 2 . Таким образом, масса всех стен дома равна (121.5 + 41.5)*70 = 11 410 кг.

Площадь перекрытий (цокольного и первого этажа): 8 * 8 = 64 м 2 . Масса перекрытий 64*2*75 = 9 600 кг.

Полезная нагрузка помещений: 64 * 210 = 13 440 кг.

Масса чердачного перекрытия (мансарда с утеплением): 108 * 200 = 21 600 кг.

Масса снеговой нагрузки (при самых худших условиях): 108 * 190 = 20 520 кг.

Общая масса дома равна примерно 77 тонн.

Масса фундамента (22 опоры): 4 м 3 * 2500 = 10 000 кг.

Итого, масса дома с фундаментом составляет около 87 тонн.

Так как по проекту у меня запланирована установка 22 столбов-опор, теперь необходимо определить потребную площадь их основания (грунт: 50 см плодородный слой, далее — супесь, грунтовые воды расположены ниже 2 м).

Минимально необходимая суммарная площадь (S) оснований всех столбов фундамента:

S = 1.3 * 87 000 (кг) / 3,5 = 32 314 см 2

Теперь находим потребную площадь одной опоры: 32 314 / 22 = 1 468 см 2 , что соответствует квадрату со сторонами 38 см.

Если принять размер опоры 0.6 м х 0.6 м (площадь основания 3600 см 2 или 0.36 м 2 ), то суммарная площадь основания всех опор будет равна 7,92 м 2 , а нагрузка на грунт составит не более 1,3 * 87 000/79200 = 1,42 кг/см 2 , что обеспечивает необходимую несущую способность фундамента (ведь под подошвами опор у моего фундамента будет насыпной грунт с уплотнением, т.е. R должно быть не более 1,5 кг/см 2 ).

Строительство столбчатого фундамента

Инструмент, который понадобится при возведении столбчатого фундамента:

  1. Лопата.
  2. Опалубка.
  3. Рулетка.
  4. Рубероид.
  5. Геотекстиль плотностью 200 гр/м 2 .
  6. Армирующий каркас.

Разметка столбчатого фундамента

О разметке столбчатого фундамента довольно подробно можно почитать по ссылке http://fundamentprofi.ru.

В связи с тем, что я собираюсь строить столбчатый мелкозаглубленный фундамент (а устройство этого типа основания предполагает, что глубина его заложения не будет превышать 80 см), то технология будет следующей:

  1. на месте строительства снимается плодородный слой почвы;
  2. в минеральном грунте в местах нахождения опор по проекту копаются ямы размером 0,6 х 0,6 м 55-60 см глубиной;
  3. ямы застилаются геотекстилем 200 гр/м 2 и засыпаются щебнем 5-20 слоем 25-30 см, который трамбуется, далее геотекстиль нужно завернуть и положить сверху слой рубероида;
  4. связать армирующий каркас для подошв из арматуры 12мм, уложить на дно ям (прутья арматуры не должны соприкасаться с грунтом), обеспечить вверх вывод концов (до 15 см) для связи с армированием столбов;
  5. залить подошвы столбов (в моем случае опалубкой будут выступать стенки ям).

В качестве опалубки самих столбов я буду использовать старые доски и фанеру, оставшиеся после разборки старой постройки), хотя некоторые предлагают использовать безнапорную асбоцементную трубу диаметром 300 мм. Армирование столбов — арматура 12 мм.

Для заливки фундамента буду использовать товарный бетон марки М-300 В22.5. Для самостоятельного замеса 1 м 3 мне потребуется, кг (части) ( подробнее . ):

  1. Портланд цемент М400 — 382 кг (1)
  2. Щебень — 1080 кг (2,83)
  3. Песок — 705 кг (1,85)
  4. Вода — 220 л (0,58)

Далее — обязательное устройство отмостки и забирки (из листов АЦП) с утеплением Пеноплексом ( подробнее об утеплении фундамента).

Ошибки при строительстве столбчатого фундамента для каркасного дома

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.

Теорию, изложенную в этой статье, я практически опробовал и на практике (подробнее — в статье Строительство опорно-столбчатого фундамента под каркасный дом ).

Столбчатый фундамент для каркасного дома своими руками

Каркасные дома являются надежными конструкциями небольшого веса, обладающие рядом особенностей и преимуществ. Но любое здание, даже каркасное, должно иметь под собой грамотно возведенный фундамент.

Особенно важно, чтобы его можно было сделать своими руками, сэкономив тем самым значительные финансовые средства. Отсюда вытекает, что идеальным вариантом будет столбчатый фундамент, который не только долго прослужит, но и отремонтировать в случае чего будет несложно.

Преимущества столбчатого фундамента

Несмотря на то, что столбчатый фундамент для каркасного дома не предусматривает сплошную заливку бетоном всего периметра основания, он, тем не менее, обладает рядом достоинств, который делает всю конструкцию долговечной и надежной. Преимущества заключаются в следующем:

  1. Не требует длительного высыхания — может быть смонтирован своими руками за один сезон.
  2. Не нужна специальная габаритная техника и большое количество рабочих.
  3. Экономит значительное количество финансовых средств.
  4. Можно сооружать в любое время года и под любое здание.
  5. Его легко ремонтировать и даже производить замену некоторых отдельных элементов.

Именно эти преимущества и подталкивают владельцев будущих каркасных домов сделать свой выбор в пользу столбчатого основания.

На что необходимо обратить внимание перед расчетом

Перед тем, как начать производить расчеты будущего каркасного здания, его этажности и общей площади, нужно изучить дополнительную информацию о правилах планирования такого типа фундаментов.

  • Столбы 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, а поэтому при расчете количества столбов это обязательно нужно учитывать;
  • Расстояние между столбами по расчету не должно превышать 2-3 метров. При этом, значение не зависит от количества этажей сооружаемого каркасного здания;
  • Идеальным вариантом для каркасного дома будет сборный столбчатый фундамент, изготовленный из готовых столбов, либо заливной монолитный. Эти две разновидности обладают повышенной прочностью, они выдержат любую каркасную конструкцию, даже если она будет в несколько этажей;
  • Если предполагается, что каркасный дом будет иметь относительно небольшой вес, то можно обойтись незаглубленным столбчатым фундаментом, при котором сваи сооружаются на глубине не более 40-50 сантиметров, либо малого заложения, где бетонные столбы вкапываются на глубину 70 сантиметров независимо от свойства почвы и глубины ее промерзания;
  • Оптимальным решением для столбчатого фундамента будут монолитные столбы сечением 400х400 мм, либо бетонные блоки имеющие габариты 200х200х400 мм.
Читать еще:  Установка балок перекрытия в деревянном доме

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

Порядок и пример расчета изложен здесь.

Подготовка территории

Первое, с чего нужно начинать, это, конечно, подготовка участка под сооружение фундамента, а также расчета периметра будущего здания. Условно все это можно разделить на несколько этапов.

Важно сделать чертеж будущего дома, где будут отражены общие размеры строения, места расположения несущих и внутренних стен, их пересечения. Это необходимо для того, чтобы рассчитать необходимое количество столбов, а также расстояние между ними.

Когда чертеж готов, необходимо приступать к подготовке участка. По общим правилам, расчищается земля под строительство дома на расстояние, большее на 2-3 метра, чем периметр дома. Чтобы правильно подготовить землю, необходимо сделать следующее: убрать весь мусор, затем снимается порядка 30 сантиметров верхнего слоя почвы.

Полученная площадка должна быть выровнена с помощью длинной доски и уровня. Если обнаруживаются углубления или бугры, то первые засыпаются землей, а вторые сравниваются с помощью лопаты, чтобы сделать площадку полностью горизонтальной. После можно приступать к следующему этапу.

Разметка под фундамент

На этом этапе происходит общая разметка под фундамент, а также выкапываются ямы под столбы. Можно использовать веревки, которые натягиваются по периметру. Этому необходимо уделить особое внимание, т.к. неправильная разметка может привести в будущем к нарушению целостности всей конструкции. Когда все размечено и перепроверено, можно переходить к следующему виду работ.

И тут пришло время рыть ямы под столбчатое основание. Если выбор пал на асбестовые трубы, то ямы под них можно сделать простым садовым буром. Если же столбы будут монолитными, либо будут изготавливаться наливным способом, то понадобится лопата. Общие правила для скважин под такой фундамент следующие:

  • Глубина траншеи должна быть на 30 сантиметров глубже столба и шире на 40 сантиметров;
  • Расчет общей глубины скважины под столб должно происходить с учетом общего веса конструкции дома, нагрузки на один квадратный сантиметр. Для этого придется обратиться за помощью к специалистам, или использовать справочники, чтобы высчитать подобные нагрузки, а также общий вес конструкции.

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.

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.

Установка столбов

Далее переходим к установке столбов, которых может быть три вида:

  • монолитные, изготовляемые промышленным способом;
  • из асбестовых труб;
  • наливные, изготовляемые своими руками при помощи опалубки.

В первом случае они устанавливаются на не успевший затвердеть подушечный бетонный слой, а по краям засыпаются гравием, который затем утрамбовывается. Для надежности можно скрепить все это жидким цементно-песочным раствором.

Во втором случае в асбестовые трубы необходимо будет заливать бетон, поэтому труба после установки на влажную цементную подложку сразу начинает заливаться бетоном. Пространство вокруг засыпается щебнем мелкой фракции, который также трамбуется, и глиной, для большей надежности.

В третьем случае делается опалубка. Если выбор падает на деревянную, то доски нужно смочить водой, чтоб они не тянули жидкость из бетона, тем самым ослабляя его. Если опалубка сделана из металла, то ничего смачивать не нужно.

Таким образом будут делаться все столбы указанного фундамента. В целом ничего сложного нет. Не забудьте про утепление столбчатого основания, чтобы предотвратить выдавливание столбов пучением грунта.

Видео: утепление пеноплексом столбчатого фундамента веранды бани.

Столбчатый фундамент под каркасный дом — полезные советы

Первый совет можно дать касательно глубины погружения столбов. Некоторые рекомендации были даны выше, но также следует учитывать и промерзание почвы. Если брать во внимание качество грунта и его промерзаемость, можно взять за основу расчеты, установленные в различных технических справочниках.

Чтобы грунт не тянул воду из залитого бетона, это касается и создания подложки, поверх утрамбованного щебня или песка кладутся куски рубероида.

Это важно и для боковых поверхностей скважины, если наливные столбы делаются без опалубки. В таком случае большинство специалистов вообще рекомендуют сделать опалубку из листов рубероида, которые скрепить между собой скотчем или промышленным степлером.

Все столбы должны стоять строго вертикально, соответственно, выставляться только по уровню.

Как видно из данной публикации, создание столбчатого фундамента требует определенных знаний. Но если все сделать по правилам, то это идеальный вариант под любой каркасный дом при минимальных затратах.

Рассчитываем фундамент для каркасного дома

Каркасный дом имеет множество преимуществ, среди которых легкость, надежность, возможность строительства на любом грунте. Но при этом необходим правильный расчет всех деталей. Важнейшую роль играют несущие конструкции, на которых держится здание. Одной из них является фундамент, его расчет заключается в определении опорной площади и нагрузки на грунт, выборе подходящего типа и необходимых размеров. Изучите, как рассчитать все нужные показатели.

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.

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.

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.

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.

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.

Геологические изыскания

Не только расчет фундамента важен для возведения устойчивого каркасного дома, важны характеристики грунта и геологические особенности. Специалисты, проектирующие сооружения, проводят сложные геологические изыскания – бурение и изучение материала в лаборатории.

Если каркасное здание будет возводиться самостоятельно, то часто достаточно визуального исследования. С этой целью проводится бурение на глубину ниже подошвы фундамента примерно на 50-100 см. Это поможет определить тип почвы и исключить наличие водонасыщенных слоев. Рекомендуется такую проверку делать в нескольких местах, поскольку неустойчивый грунт может находиться рядом, в пределах постройки.

Сбор и анализ нагрузок

Нагрузка на фундамент может быть постоянная и временная. В первый тип входят все элементы каркасного дома. Временные нагрузки бывают кратковременными (вес людей) и длительными (вес оборудования, мебели). Для расчета во внимание берется также вес снегового покрова. Постоянная нагрузка рассчитывается с учетом веса стен, кровли, перекрытий, веса самого фундамента. Масса конструкций по типу представлена ниже.

  • Стены толщиной 150 мм в каркасном доме с утеплителем: 30-50 кг/кв. м.
  • Стены из бруса и бревен: 70-100 кг/кв. м.
  • Стены из кирпича толщиной 150 мм: 200-270 кг/кв. м.
  • Стены из железобетона толщиной 150 мм: 300-350 кг/кв. м.
  • Металлическая кровля: 40-60 кг/кв. м.
  • Керамическая кровля: 80-120 кг/кв. м.
  • Кровля из гибкой черепицы: 50-70 кг/кв. м.
  • Собственный вес железобетонного фундамента: 2500 кг/куб.м.

Указанные значения относятся к нормативным. Чтобы получить расчетные показатели их необходимо умножить на специальный коэффициент надежности по нагрузке. Ниже они указаны для каркасного дома.

  • Деревянные: 1,1.
  • Железобетонные с плотностью выше 1600 кг/куб м: 1,3.
  • Засыпки, изоляционные слои, стяжки, выполненные в заводских условиях 1,2.
  • Засыпки, изоляционные слои, стяжки, выполненные на строительной площадке 1,3.

Расчет несущей конструкции

Долговечность и качество любого здания напрямую зависит от прочности фундамента. Поэтому на этапе проектирования важной задачей является расчет оптимального значения размеров основы.

Что нужно рассчитать

Несущая способность грунтов и масса дома являются основополагающими показателями для расчетов. Благодаря им имеется возможность определить способность почвы выдержать нагрузку дома с конкретной площадью опоры и массой. Строительство будет возможным только тогда, когда показатели несущей способности почвы больше, чем давление на нее здания, иначе нужно проводить изменения в размерах и увеличивать ширину основания.

Для расчета несущей способности фундамента учитывают площадь основания и глубину его заложения. Эти параметры важны при определении возможной усадки конструкции в течение двух лет после строительства. Если усадка будет неравномерной, то по стенам или фундаменту могут пойти трещины, дом перекосится или вовсе разрушен.

Существует множество факторов, из-за которых фундамент может опускаться неравномерно. Прежде всего, это малая плотность грунта, чрезмерная пучинистость, большая нагрузка, неправильная форма построенного фундамента.

Читать еще:  Чем отделать трубу дымохода внутри дома

Глубина заложения несущих конструкций: тип грунта

Перед проведением расчетов требуется определить структуру грунта, глубину его промерзания и расположение уровня грунтовых вод. Это позволит установить оптимальную глубину заложения фундамента. Несущая конструкция будет максимально крепкой при заложении на однородный грунт, который усаживается равномерно. В учет также берется тип почвы.

Хрящевой грунт – это сочетание камней и гравия. Минимальная глубина заложения в этом случае составляет 0,5 м. На определение точного показателя здесь влияет только уровень грунтовых вод и вес сооружения. На скальном участке, где преобладают плотные горные породы, фундамент закладывают на небольшую глубину, при этом лишь сняв верхний тонкий слой почвы.

Песчаный грунт хорошо впитывает воду, которая на поверхности не застаивается. За счет этого и незначительного промерзания глубина основания может быть около 50-70 см. Она увеличивается до уровня промерзания в том случае, когда грунт пылевидный или мелкозернистый, а расположение грунтовых вод высокое.

Особенностью песчаных почв также является риск сильного проседания из-за высоких показателей уплотнения при нагрузке. Поэтому цоколь должен быть высоким, а глубина может быть увеличена до 70-100 см.

Фундамент для глинистого грунта необходимо закладывать ниже точки промерзания. Особенно придерживаться этих рекомендаций нужно при высоком уровне грунтовых вод. Такая почва наиболее опасна, так как сжимается при сильной нагрузке и вспучивается при замерзании. Чтобы избежать трещин, требуется высокопрочный фундамент.

Уровень грунтовых вод

Заложение фундамента на определенную глубину зависит и от уровня грунтовых вод. Факторы влияния:

  • Заложение несущей конструкции на глубину от 50 см необходимо, если грунтовые воды залегают глубже замерзания грунта более чем на 100 см.
  • В случае нахождения грунтовых вод ниже уровня промерзания менее 100 см, устраивают гравийно-песчаную подушку от дна основания до уровня промерзания грунта, а несущую конструкцию погружают на глубину не менее 50 см.
  • При одинаковом уровне промерзания и грунтовых вод или если грунтовые воды протекают высоко, закладку фундамента делают ниже уровня промерзания. Бывает исключение, если здание отапливается круглый год или грунт песчаного типа.

Площадь несущей конструкции

Площадь фундамента рассчитывается на основе того факта, что почва не должна проседать под давлением каркасного дома. Проседание случается, если нагрузка на грунт избыточна из-за большого веса здания. Чтобы ее уменьшить, требуется увеличение площади основы под фундамент. При выборе ленточного типа несущей конструкции нужно увеличить ширину ленты.

Для уменьшения нагрузки на грунт при выборе столбчатого фундамента необходимо увеличить размеры и количество столбов. Расстояние между ними должно быть около 100-250 см. Определяют его индивидуально, в зависимости от несущей способности грунта и веса здания. Обычно расстояние составляет 100-200 см на песчаной почве и супесях, 200-250 см – на глинистом, хрящевом, скальном грунтах. Далее рассмотрим пример расчета размеров фундамента.

Расчет площади основания

При строительстве каркасного дома бывает достаточно столбчатого фундамента. Чтобы определить нагрузку на грунт требуется просуммировать вес фундамента и вес здания. Это позволит понять выдержит ли почва планируемое строение.

Итак, допустим, столбики будут иметь диаметр 20 см и глубину 1,9 м. Опорная площадь равняется 3,14 х 10 см х 10 см = 314 кв. см. Вес столбика будет 143 кг, а объем 0,6 куб. м. Понадобится 30 столбиков, поскольку длина стен составляет 30 м, а расстояние равняется 1 м. Исходя из этого, общий вес равен 30 х 143 кг = 4290 кг, опорная площадь – 30 х 314 кв. см = 9420 кв. см.

Общий вес каркасного дома составит 27000 кг. Для расчета нагрузки на грунт необходимо разделить это число на опорную площадь, получится 2,88 кг/кв. см. Несущую способность сухого грунта можно взять за 2 кг/кв. см. Это значит, что для строительства каркасного дома такой площади фундамента недостаточно и нужно увеличить количество или размер столбов.

Видео: самостоятельный расчет ленточного фундамента

Возведение столбчатого фундамента своими руками для каркасного дома

Возвести столбчатый фундамент своими руками для каркасного дома вполне возможно только с твёрдым пониманием, что незнакомые навыки и умения не приходят одновременно с познаниями теоретическими. Неплохо до начала изучить профессии плотника-бетонщика и каменщика, хотя бы азы. Разбивка здания на местности, выставление углов, задание реперных отметок – основы геодезии. Нивелир, теодолит, дальномер и другие приборы могут стать бесполезными, если не научиться правильно их устанавливать в соответствии с поставленной задачей.

Нюансы и тонкости есть в каждой профессии, их не стоит бояться, но и не нужно игнорировать.

Система столбов

Столбчатым фундаментом принято называть систему столбов, работающую, как единая конструкция. Располагаются столбчатые опоры в точках сосредоточенной нагрузки сооружения: под углами, пересечениями стен, под несущими простенками.

Для создания условий устойчивости и цельности фундамента, во избежание опрокидываний и смещений опор, между ними устраивается ростверк, иногда определяемый, как обвязочная или рандбалка.

Усреднённые нормы

Самый распространённый вариант столба фундамента – монолитный. Часто для каркасного строения не производят детализированный расчёт нагрузок, а столбы фундамента устанавливают с промежутком от 1,5 до 2,5 м.

Каркасный дом относительно лёгок, поэтому такой усреднённый норматив часто бывает ещё и с большим запасом.

Но иногда дешевле установить 5-7 лишних столбов, чем заказать у проектировщиков расчёт количества опор-фундаментов.

При расположении столбов с интервалом до 2,5 м они связываются между собой армированной перемычкой, называемой ростверком.

Следует учитывать, что в конструкцию ростверка не входят фундаменты крыльца или лёгкой веранды и террасы, так как нагрузка от крыльца несоизмерима с нагрузкой от стен. Фундаменты лёгких пристроек возводятся отдельно и разделяются с основной конструкцией деформационным швом.

При шаге между опорами более 2,5 м ростверк, называемый в таком варианте рандбалкой, усиливается: увеличиваются сечение и армирование, могут быть использованы готовые железобетонные изделия либо металлический швеллер и двутавр.

Выбор типа фундамента

В каких случаях под фундамент следует выбирать столбы:

  1. Возводятся каркасные лёгкие строения;
  2. Требуется смонтировать фундамент ниже глубины промерзания и устройство ленточного варианта становится излишне дорого;
  3. Требуется исключить пучение грунта, так как у столбов небольшая площадь опоры и, соответственно, меньшее воздействие морозного пучения;
  4. В случае обеспечения грунтами меньшей осадки здания со столбчатым фундаментом в сравнении с ленточным.

Обычно стоимость возведения фундамента составляет до трети общей сметной стоимости сооружения.

Применение столбов снижает затраты вдвое, то есть смета на фундамент составит не более 15 % от затрат.

Низкую стоимость фундамента обеспечивают:

  1. Существенное снижение трудозатрат, быстрота монтажа столбов;
  2. Возможность применения бурильного оборудования;
  3. Использование различных труб в качестве опалубки;
  4. Возможность продолжения строительства сразу по окончании установки фундамента;
  5. Небольшое количество земляных работ позволяет сохранить почвы участка от воздействия тяжёлой техники.

Ростверк должен соответствовать предполагаемым нагрузкам и в сечении быть равным или немного большим, чем толщина стены здания. Излишне большой или перегруженный армированием ростверк может свести к нулю всю экономию и выгоды столбчатого фундамента.

Незаглублённые и малозаглублённые фундаменты

Главный враг фундаментов – силы пучения, а потому все проекты предполагают прохождение глубины промерзания в расчётах фундаментов.

Но при незначительной площади основания столбов силы пучения воздействуют на их боковую поверхность. Нагрузка нетяжёлого каркасного дома на фундамент меньше выталкивающих сил пучения, поэтому становятся возможными различные деформации строения.

Отсюда можно сделать вывод, что на грунтах твёрдых, но пучинистых, лучше работают фундаменты с небольшим заглублением.

К малозаглублённым относятся фундаменты с понижающим коэффициентом заложения 0,5-0,7. Рассчитывается глубина заложения столбов примерно так: при норме промерзания для заданного района 1 м 60 см глубина фундамента будет 1,6 Х 0,5 = 0,8 м.

К незаглублённым фундаментам можно отнести глубину заложения в 40-50 см, то есть для устройства столба достаточно снять верхний растительный слой на два штыка лопаты.

Уменьшение воздействия пучинистости

Минимизация сечения фундаментного столба – неплохой путь борьбы с пучинистостью грунтов. Но при этом необходимо дополнительное армирование, если устраивается монолитный бетонный столб.

Уменьшить воздействие пучинистости можно применением материалов для снижения трения грунта:

  • Смазки пластические типа солидол, ЦИАТИМ, БАМ;
  • Мастика битумная;
  • Различные эпоксидные композиции;
  • Плёнки из полимеров.

Утепление отмостки, то есть грунта поверхности вокруг фундамента, также считается эффективной мерой борьбы с пучинистостью – приводит к значительному снижению промерзания и серьёзной экономии.

Важно учитывать, что на пучинистых грунтах весь цикл строительства каркасного дома должен начаться и закончиться за один сезон. Если оставить дом недостроенным, то есть без создания полной нагрузки, то столбы-фундаменты могут деформироваться. Такого же результата можно ожидать в случае, когда дом, рассчитанный на отопление в зимний период, не отапливается длительный период при отрицательных температурах.

Подготовка строительной площадки

На всей площади возводимого дома следует снять растительный слой грунта, удалив от периметра минимум на два метра.

Грунт под плодородным слоем поможет сориентироваться в устройстве фундамента более конкретно:

  1. Если открывшийся слой песчаный или с мелкими камнями, то он вполне может быть основанием фундамента;
  2. Если обнаруживается глина с примесями, то под столбы необходимо песчано-гравийное основание;
  3. Если обнаруженный слой илистый или торфяной, то лучше проконсультироваться с геологами по определению вида основания.

Планировка

Планировка участка заключается в его горизонтальном выравнивании, снятии бугров, засыпке ям. В итоге площадь проверяется уровнем, установленном на длинную рейку.

Материал на стройплощадку следует завозить после окончания подготовительных работ.

Разбивка фундамента дома начинается с устройства обноски – вынесенных за периметр на 1-2 метра вспомогательных столбиков с прибитыми к ним рейками для проведения точных измерений, натягивания осевых шнуров. Разбивка фундамента относится к основным инженерно геодезическим работам, точность и тщательность их выполнения будет гарантией правильности устройства фундамента и всего строения.

С помощью нивелира и теодолита следует задать реперные отметки, вывести прямые углы.

Натянутыми по диагоналям шнурами осуществляется контроль углов и размеров – диагонали должны быть равны.

Ямы под фундамент:

  1. При глубине до 1м стенки ям роются вертикально без креплений;
  2. При глубине более 1м необходимо устраивать откосы или дощатые крепления и распорки во избежание осыпания грунта;
  3. Яма вырывается ниже уровня заложения фундамента на 30 см;
  4. По ширине яма должна быть не меньше ширины стен, если будет устанавливаться опалубка – добавляется ещё по 20-30 см по периметру;
  5. Подушка фундамента укладывается на всю площадь ямы, она выполняется из песка и гравия и служит для устранения пучения.

Подушка заливается водой и уплотняется трамбовками, для избежания потерь цементного молочка, поверх подушки настилается гидроизолирующая плёнка или рубероид.

Опалубка для монолитного столба

В сухие и неосыпающиеся ямы допускается заливка бетонной смеси без устройства опалубки. В домашнем строительстве лучше использовать низкосортные недорогие доски, опалубку из которых не жалко буде оставить в яме, – то есть устроить несъёмную опалубку. Изготовить опалубочные щиты можно из любого доступного материала:

  • Доски;
  • Древесно-стружечные мебельные плиты, можно бу;
  • Фанера;
  • Плоский шифер;
  • Листовой металл.
Читать еще:  Чем лучше покрасить деревянный дом снаружи

Щиты опалубки можно заготовить вне ямы, а затем установить и укрепить. Доски можно намочить, чтобы они не тянули влагу из заливаемого бетона.

Опалубка из щитов бывает заводского изготовления, она очень удобна в применении, бывает разных размеров, иногда комплектуется крепёжными элементами. Единственный недостаток – довольно высокая цена.

Широкое распространение получила опалубка для столбчатых фундаментов, изготовленная из труб. Материал трубы может быть любой доступный и наименее затратный.

Пластик или металл, асбоцемент или керамика – не принципиально, но внутренний диаметр трубы должен быть не менее 100 мм.

Армирование

Столбы обязательно армируются. Арматура применяется диаметром 10-14 мм, состоит из нескольких, не менее трёх, вертикально расположенных прутов, соединённых вязальной проволокой. Пруты фиксируются в опалубке так, чтобы они не касались стенок опалубки.

Верх прутов должен выступать на 20-30 см для крепления с ростверком.

После устройства столбов и контрольной проверки их верхней отметки изготавливается или монтируется ростверк. Он необходим для обеспечения жёсткости и устойчивости всей системы столбов. Для монолитного ростверка изготавливается опалубка с армированием, аналогично фундаменту. Арматура ростверка сваривается с выступающей частью армирования столбов. Металлический ростверк из двутавра или швеллера также приваривается к оголовкам столбов.

Завершающим этапом устройства столбчатых фундаментов можно считать возведение забирки. Это ограждающая конструкция подпольного пространства между отдельными опорами фундамента.

Обычно выполняется из камня или кирпича по бетонной стяжке: основанию, толщиной 10-20 см, устроенному по периметру дома. Оно также, как и ростверк, армируется, но достаточно кладочной сетки и двух ниток арматуры. Стяжка укладывается на песчаную подушку.

Забирка не связывается со столбами из-за возможных подвижек грунта с разрывом стяжки.

Минимальная высота забирки 40 см, но для лучшего визуального восприятия может быть намного выше по желанию застройщика.

Гидроизоляция, железнение, уход

По верху забирки, опор, ростверка выполняется гидроизоляция. Обычно это битумная мастика и слой рубероида, но возможны и другие варианты. Перед устройством гидроизоляции следует выровнять изолируемые поверхности раствором из цемента и песка в соотношении 1 : 2, а затем присыпать сухим цементом. Этот способ добавления прочности называется железнением.

Строительство здания уверенно можно продолжить через 28 дней после заливки фундамента и устройства ростверка. Именно столько времени необходимо бетонной смеси для набора необходимой прочности.

За этот период надо ухаживать за бетоном: не давать пересыхать при очень жаркой погоде, поливая 2-3 раза в неделю водой, укрывать от солнца и испарения влаги плёнкой или рубероидом.

К часто допускаемым ошибкам, которые совершает неопытный застройщик, возводя столбчатый фундамент под каркасный дом впервые, без опыта и навыков, своими руками, можно отнести:

  1. Столбы имеют разное заглубление;
  2. Неправильно выполнен весь расчёт по глубине закладки;
  3. Неравномерно распределена нагрузка на опоры.

Застройщики часто не учитывают эти факторы при спонтанном решении о возведении дополнительной мансарды или даже дополнительного этажа.

Часто причиной дефектов бывает приобретение некачественных материалов, когда определяющим выбор фактором является низкая цена. Это может быть песок с большими примесями глины или ила либо слежавшийся от длительного хранения цемент с утраченными показателями прочности. Самостоятельно приготовленная бетонная смесь была излишне жидкой или густой, что понизило прочность фундамента как минимум на четверть.

Расчет фундамента для дома: нагрузка на фундамент и грунт

На этапе проектирования будущего дома в числе прочих расчетов необходимо выполнить расчет фундамента. Цель этого расчета – определить, какая нагрузка будет действовать на фундамент и грунт, и какой должна быть опорная площадь фундамента. Суммарная нагрузка на фундамент это постоянная нагрузка от самого дома и временная от ветра и снежного покрова. Для того, чтобы определить общую нагрузку на фундамент, необходимо посчитать вес будущего дома со всеми эксплуатационным нагрузками (проживающими там людьми, мебелью, инженерным оборудованием и т.п.). Так же при расчете фундамента определяется и его вес и площадь опоры, чтобы определить, выдержит ли грунт нагрузку от дома и фундамента. Профессиональные проектировщики делают точные расчеты на основании геологических изысканий грунта и точно рассчитывают вес будущего дома и количество строительных материалов. При самостоятельном строительстве в такой точности нет нужды, но приблизительно рассчитать фундамент своего дома надо, равно как и иметь какой-то план всего строительства.

В приведенном в этой статье примере расчета фундамента подразумевается, что нагрузка от дома распределяется равномерно по всей площади.

Расчет веса дома

Итак, необходимо рассчитать приблизительный вес дома. Для этого существуют справочные данные с усредненными значениями удельного веса конструкций дома: стен, перекрытий, кровли.

Удельный вес 1 м 2 стены

Удельный вес 1 м 2 перекрытий

Удельный вес 1 м 2 кровли

На основании этих таблиц можно примерно рассчитать вес дома. Пусть планируется построить двухэтажный дом размером 6 на 6 с одной внутренней стеной с высотой этажа 2,5 м. Тогда длина внешних стен одного этажа составит (6+6) x 2 = 24 м, плюс одна внутренняя стена длиной еще 6 м, итого 30 м. Общая длина всех стен на двух этажах 30 м х 2 = 60 м. Тогда площадь всех стен составит: S стен = 60 м х 2,5 м = 150 м 2 . Площадь цокольного перекрытия составит 6 м x 6 м = 36 м 2 . Такая же площадь будет и у чердачного перекрытия. Кровля всегда несколько выступает за стены дома (допустим на 50 см с каждой стороны), поэтому площадь кровли посчитаем как 7 м х 7 м = 49 м 2 .

Теперь, используя средние данные из приведенных выше таблиц, можно провести приблизительный расчет общей нагрузки на фундамент. При этом будем брать наибольшие удельные веса, чтобы считать с запасом. Для сравнения расчет сделан для трех вариантов домов:
— каркасный дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м 3 и кровлей из листового материала типа Ондулин;
— кирпичный дом с деревянными перекрытиями с утеплителем плотностью до 200 кг/м 3 и кровлей из листовой стали;
— железобетонный дом с железобетонными перекрытиями и кровлей из гончарной черепицы.

Помимо постоянной нагрузки, которая создается весом дома, есть временные нагрузки от ветра и снежного покрова. Средний вес снежного покрова приведен в таблице:

При площади кровли 49 м 2 для средней полосы России нагрузка от снежного покрова составит 49 м 2 х 100 кг/м 2 = 4900 кг. Прибавляем ее к общей нагрузке на фундамент.

Расчет площади фундамента и его веса

Чтобы определить нагрузку на грунт и понять, выдержит ли этот грунт такое здание, нужно к весу дома прибавить вес фундамента.

Под железобетонный и кирпичный дом вероятнее всего придется закладывать ленточный глубоко заглубленный фундамент, т.е. на глубину ниже глубины промерзания. Примем ее 1,5 м, и добавим еще 40 см над уровнем земли, итоговая высота ленты фундамента составит 1,9 м. Общая длина такой ленты составит 30 м (24 м периметр и 6 м под внутренней стеной), ее общий объем при ширине 40 см – 30 м х 0,4 м х 1,9 м = 22,8 м 3 , при плотности железобетона 2400 кг/м 3 , вес фундамента составит 54720 кг. Опорная площадь такого фундамента составит 3000 см х 40 см = 120 000 см 2 .

Под каркасный дом должно хватать столбчатого фундамента. Пусть столбики будут диаметром 20 см и высотой 1,9 м и заложены на глубину 1,5 м. Опорная площадь такого столбика составит 10 см х 10 см х 3,14 = 314 см 2 . Объем такого столбика будет 0,06 м 3 , а вес – 143 кг. Общая длина всех стен составляет 30 м, если ставить столбики через 1 м, то их понадобится 30 штук. В этом случае общий вес столбчатого фундамента составит 143 кг х 30 = 4290 кг, а общая опорная площадь – 314 см 2 х 30 = 9420 см 2

Итак, для каждого дома рассчитан вес, выбран фундамент, посчитана опорная площадь и вес фундамента. Чтобы рассчитать общую нагрузку на грунт, нужно общий вес здания разделить на опорную площадь.

Любой сухой грунт (хоть глинистый, хоть песчаный) имеет несущую способность от 2 кг/см 2 и более. Именно на эту цифру и стоит равняться при расчете фундамента. В нашем случае нагрузка от кирпичного и железобетонного домов на массивном ленточном фундаменте остается в пределах 2 кг/см 2 с большим запасом. Нагрузка от каркасного дома на столбчатом фундаменте превышает 2 кг/см 2 . Если нагрузка на грунт получается слишком большой и есть сомнения по поводу того, что грунт ее выдержит, нужно изменить параметры фундамента для увеличения опорной площади. В случае с ленточным – это увеличение ширины ленты, в случае со столбчатым – увеличение диаметра столба и увеличение количества столбов. Разумеется, при этом изменится и вес фундамента, поэтому расчет его веса и нагрузки на грунт нужно будет повторить.

После выбора типа фундамента и его характеристик можно провести расчет количества бетона на него и рассчитать расход арматуры для армирования этого фундамента.

Читайте так же:

Глубина промерзания грунта
Промерзание грунта приводит к его пучению и негативному воздействию на фундамент здания. Глубина промерзания зависит от типа грунта и климатических условий.

Уровень грунтовых вод
Грунтовые воды – это первый от поверхности земли подземный водоносный слой, который залегает выше первого водоупорного слоя. Они оказывают негативное воздействие на свойства грунта и фундаменты домов, уровень грунтовых вод необходимо знать и учитывать при заложении фундамента.

Пучинистый грунт
Пучинистый грунт – это такой грунт, который подвержен морозному пучению, при промерзании он значительно увеличивается в объеме. Силы пучения достаточно велики и способны поднимать целые здания, поэтому закладывать фундамент на пучинистом грунте без принятия мер против пучения нельзя.

Силы морозного пучения грунтов
Морозное пучение – это увеличение объема грунта при отрицательных температурах, то есть зимой. Происходит это из-за того, что влага, содержащаяся в грунте, при замерзании увеличивается в объеме. Силы морозного пучения действуют не только на основание фундамента, но и на его боковые стенки и способны выдавить фундамент дома из грунта.

Несущая способность грунтов Несущая способность грунтов – это его основанная характеристика, которую необходимо знать при строительстве дома, она показывает какую нагрузку может выдержать единица площади грунта. Несущая способность определяет, какой должна быть опорная площадь фундамента дома: чем хуже способность грунта выдерживать нагрузку, тем больше должна быть площадь фундамента.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector