Расчет столбчатого фундамента

Расчет кубатуры в зависимости от фундамента

Объем бетона для фундамента зависит от типа фундамента: плитный, столбчатый или ленточный. Рассмотрим вариант расчета объема для каждого из них.

Для плитного фундамента

Плитный фундамент представлен одной плитой, и для того, чтобы узнать объем бетона на фундамент, необходимо знать следующие данные:

• Длина;
• Ширина;
• Толщина плиты.

Заливка плитного фундамента

Например, первый показатель составляет 10 метров, второй – 6 метров, третий – 0,1 метр. Перемножив все эти показатели, получим объем фундаментной плиты:

10 м * 6 м * 0,1 м = 6 куб. м;

Для обеспечения хороших характеристик фундамента, могут использоваться и дополнительные элементы. Если они выполняются через каждые 3 метра, то в этом же фундаменте – 10*6 – их будет 8 (5 вдоль и 3 поперек). Если длина каждого из ребер составляет 6 метров, то суммарная протяженность равна 6 м * 8 шт. = 48 м. Высота одного ребра обычно равняется толщине плиты (в нашем случае – 0,1 м). Так, площадь составит:
0,1 м * 0,08 м = 0,008 м кв.

Объем равен: 0,008 кв. м * 48 м = 0,384 куб. м.

Площадь поперечного сечения равна: объем ребер будет равен 0,01 куб. м * 48 м = 0,48 куб. м.

Для разной толщины может применяться различная методика подсчета, все также может зависеть от определенных параметров бетонной смеси, ее пластичности и прочих свойств.

Для ленточного фундамента

Ленточный фундамент

Он более прост по своему исполнению, нежели плитный, и функции он имеет несколько другие. Представлен лентой, используется для небольших зданий и сооружений из различных материалов: из бруса, бревен или искусственных материалов. Для того чтобы рассчитать бетон для фундамента ленточного, нужно владеть информацией о некоторых параметрах. Высота представляет собой сумму заложенной глубины и надземной части (обычно этот показатель равен 40-50 см.) Если фундамент закладывается на глубину 1,5 м, а надземная высота – 0,5 м, то суммарная высота – 2,0 м. При закладке цокольного этажа или фундамента параметры могут значительно меняться.

При ширине ленты 0,4 м, расход бетона будет равен: 0,4 м * 46 м (40 м + 6 м) * 2,0 м = 36,8 куб. м

Таким образом, рассчитать бетон на фундамент не составит особого труда

Дело в том, что для подсчета необходимо принимать во внимание определенную марку цемента и других добавок. Если в нем есть пластификаторы, то пластичность будет лучше, следовательно, это позволит сократить расход материала

Столбчатый фундамент

Для того чтобы рассчитать количество бетона для фундамента столбчатого, необходимо знать следующие показатели: высота и площадь столбиков.

S = 3,14 (число ПИ) * R (радиус)/2

Столбчатый фундамент

Например, если диаметр столбика 20 см (радиус – 10 см), то он имеет поперечное сечение: 3,14*0,1*0,1=0,0314 кв. м. при высоте в 2 метра объем составит 0,0628 куб. м. Аналогичным образом рассчитать объем бетона для фундамента другого размера.

Все виды фундамента изготавливаются из бетона различных марок. Обычно обыватели не стремятся в них разбираться и покупают первое, что им посоветуют в строительном магазине. На деле все может оказаться не так, и дорогая смесь окажется менее качественной, чем более бюджетный вариант. Так что прежде чем приступить к выбору смеси, рекомендуется учитывать некоторые факторы, и только потом идти в специализированный магазин.

Таким образом, бетон – это достаточно распространенный материал, который может иметь несколько видов, в зависимости от состава и прочих характеристик. Для того чтобы рассчитать объем бетона на фундамент, необходимо использовать простые формулы, которые помогут быстро определиться с требуемым количеством материала

Очень важно уделить внимание и такому параметру, как выбор марки бетона, поскольку от этого будет зависеть его расход, а также характеристики готового здания. Для того, чтобы определить необходимую марку цемента, желательно обратиться к опыту профессионалов. Расход бетона для фундамента различается в зависимости от типа фундамента.

Расход бетона для фундамента различается в зависимости от типа фундамента.

Плитчатое основание

Особенностью того, как рассчитать бетон для плоского фундамента, является присутствие на нижней поверхности полотна рёбер жёсткости прямоугольного или трапециевидного сечения — они предотвращают деформацию основания. Минимальная толщина плиты установлена в 10 см, а расстояние между усилителями — 1,2 или 3 м, их высота равна размеру t, а ширина – 0,8-1 м от высоты ребра. Материал — тот же бетон, и его количество добавляют к объёму фундамента.

Бетон фундамента следует делать с максимально ровной поверхностью

Другой нюанс, который следует учесть, — стена возводимого на основании сооружения должна отстоять от края плиты на расстоянии, равном толщине t. То есть, при габаритах здания в плане 5х6 м замер фундамента рассчитывается из показателей 5,6х6,6 при t = 0,3 м и 5,4х6,4, если t = 0,2 метра. Пример расчёта потребности бетона для заливки монолитной плиты толщиной 0,1 м с прямоугольными рёбрами жёсткости через 3 м под здание 6х6 м:

1. Основной объём определяется выражением 6,2 * 6,2 * 0,1 = 3,84 м³.
2. Количество дополнительных элементов — по 3 вдоль и поперёк, всего 6 общей длиной 6,2 * 6 = 37,2 м. Площадь сечения ребра: 0,1 * 0,08 = 0,008 м². Добавочный V = 0,008 * 37,2 = 0,3 м³.
3. Суммарный объём: 3,84 + 0,3 = 4,14 м³.

Расчет фундамента

В соответствии с п.4.2.г. ВСН-29-85 производим проверку условия, согласно которому среднее давление под подошвой фундамента не должно превышать расчетного сопротивления грунта основания столбчатого фундамента реконструируемого дачного дома. Для столбчатого фундамента при h_п = 0 это условие записывается следующим образом:

p = γ_fF/(n_fS_f) = γ_fF/(bln_f) ≤ R          (2)

• где p – среднее давление на основание фундамента,
  F – равнодействующаю сила нагрузки на основание фундамента с учетом веса фундамента, кН;
  γ

_f = 1,1 – Коэффициент надежности по нагрузке
S_f – площадь подошвы столбчатого фундамента
n_f – число столбчатых фундаментов
l – длина подошвы столбчатого фундамента, м
b – ширина подошвы столбчатого фундамента, м
R – расчетное сопротивление грунта основания фундамента, кПа.

Pасчетное сопротивление грунта основания

Расчетное сопротивление грунта основания существующего фундамента, приведенное в нижеследующей таблице 3, вычислялось по формуле (B.1)
на основании расчетного сопротивления грунта R, определяемого по (приложения В СП 22.13330.2011).

R = R[1 + k₁(b – b)/b](d + d)/(2d) ; (B.1)

где

• шириной

b = 1 м и глубиной заложения d = 2 м.
b и d – соответственно ширина и глубина заложения проектируемого фундамента, м (см);
k₁ – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных
, кроме пылеватых песков (3*), k₁ = 0,125 – пылеватыми песками; супесями, суглинками и глинами (4*) – k₁ = 0,05;
k₂ – коэффициент, принимаемый для оснований, сложенных крупнообломочными и песчаными грунтами, k₂ = 0,25, k₂ = 0,2 и глинами k₂ = 0,15.

Как и предполагалось расчетное сопротивление грунта основания (См. пример определения), оказалось намного меньше среднего давления на грунт R=93 кПа

Для реконструкции была выбрана конструкция столбчатого фундамента с большей площадью основания из пескобетонных блоков. По коструктивным соображениям см. план предполагалось установить 10 столбчаных фундаментов, площадь подошвы основания которых равна S_f = 0.1х0,2 м ( S_f = 2х0.1х0,2 м на пересечении осей C-C, IV-IV) из пескоцементных блоков размером 400х200х200 мм.

Были рассмотрены три варианта конструкции мелкозаглубленного фундамента
с глубиной заложения от поверхности почвы d.

1. – с засыпкой пазух песком средней крупности d = 0,6 м
2. – с засыпкой пазух песком, и песчаннной подушкой толщиной h_p = 0,2 м d = 0,4 м
3. – с засыпкой пазух песком и песчаннной подушкой толщиной h_p = 0,3 м d = 0,3 м,

Засыпка пазух и устройсво песчанной предусматривалось производить из песка средней крупности с уплотнением его до плотности ρ = 1,6 т/м3.

Прочностные параметры грунта φ и с, необходимые для расчета сопротивления грунта по формуле (5.7), метод II, определялись интерполированием по значению коэффициента пористости e = 0,61 по таблице Б.1, а коэффициенты M по таблице 5.5 СП 22.13330.2011.

Метод I – расчет по формуле ( СП 22.13330.2011)
Метод II – расчет по формуле (В.1 приложения В СП 22.13330.2011)

Определение опрокидывания конструкции

Момент MU определяется с учетом скорости ветра и площади здания, на которую осуществляется воздействие. Дополнительное крепление требуется, если не выполняется следующее условие:

MU = (Q — F)* 17,44

F – подъемная сила действия ветра на крышу (в приведенном примере она составляет 20,1 кН).

Q – расчетная минимальная ассиметричная нагрузка (по условию задачи она равна 2785,8 кПа).

При вычислении параметров важно учитывать местоположение здания, наличие растительности и возведенных рядом конструкций

Большое внимание уделяется погодным и геологическим факторам

Приведенные выше показатели используются для наглядности работ. При необходимости самостоятельной постройки здания рекомендуется посоветоваться со специалистами.

сдвига

Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле

,

где и – моменты соответственно опрокидывающих и удерживающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящий по крайним точкам опирания, кН·м;

–коэффициент условий работы, принимаемый при проверке конструкции, опирающихся на отдельные опоры, для стадии строительства равным 0,95; для стадии постоянной эксплуатации равным 1,0; при проверке сечений бетонных конструкций и фундаментов на скальных основаниях, равным 0,9; на нескальных основаниях – 0,8;

–коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый равным 1,1 при расчетах для стадии постоянной эксплуатации и 1,0 при расчетах для стадии строительства.

Опрокидывающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы.

Удерживающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке для постоянных нагрузок =1.

При расчете фундаментов опор мостов на устойчивость против сдвига по основанию сила стремится сдвинуть фундамент, а сила трения его о грунт(по подошве фундамента) сопротивляется сдвигу. Силаравна

,

где – коэффициент трения фундамента по грунту.

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.03 –84 устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле

,

где – сдвигающая сила, кН, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление возможного сдвига;

–коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9;

–коэффициент надежности по назначению сооружения, принимае

мый равным 1,1;

–удерживающая сила, кН, равная сумме проекций удерживающих сил на направление возможного сдвига.

Сдвигающие силы следует принимать с коэффициентом надежности по нагрузке, большим единицы, а удерживающие силы – с коэффициентом надежности по нагрузке, указанные выше.

В качестве удерживающей горизонтальной силы, создаваемой грунтом, допускается принимать силу, значение которой не превышает активного давления грунта.

При расчете фундамента на сдвиг принимают следующие значении коэффициентов трения кладки по грунту:

Таблица 2.5.1. — Значении коэффициентов трения

Пример 2.5.1.Определить устойчивость фундамента опоры моста против опрокидывания, если дано: вертикальная сила =7704 кН; момент опрокидывающих сил=2190 кН·м.Размеры фундамента и другие характеристики приведены на рис.5.

Рис.5. Схема к расчету фундамента на устойчивость против опрокидывания

Решение. Устойчивость конструкций против опрокидывания следует рассчитывать по формуле

.

кН·м

Принимаем и.

Тогда .

Следовательно, проверка на устойчивость против опрокидывания обеспечена.

Пример 2.5.2. Определить устойчивость фундамента опоры моста, опирающейся на глину, против сдвига, если дано: вертикальная сила =7704 кН; момент опрокидывающих сил=2190 кН·м.Размеры фундамента и другие характеристики приведены на рис.5.

Решение. Устойчивость конструкций против сдвига (скольжения) следует рассчитывать по формуле

.

Принимаем и. Из табл.2.5.1. значение коэффициента принимаем равным 0,3.

Тогда удерживающая сила будет равна

кН.

Сдвигающую силу определим по формуле

кН.

кН.

Так как728

Расчет площади подошвы фундамента

Важное место в проектировании основания для будущей постройки занимает расчет площади подошвы фундамента. Данный этап работы проводится по формуле, представленной на рисунке ниже

Полученное в результате вычислений значение – примерная общая площадь подошвы фундамента, необходимая для того, чтобы буквально под нагрузкой не продавить грунт. Если речь идет о строительстве самого дорогостоящего – плитного монолитного фундамента (в статье расчет арматуры на фундамент вы оцените, насколько «экономично» данное решение), то можно и вовсе избежать этих расчетов, ведь достаточно залить плиту под всей площадью дома, а такой подошвы с избытком хватит для предупреждения всех сюрпризов, которые преподносит грунт.

Каждый тип грунта, в зависимости от глубины заложения, плотности и пористости, обладает своими показателями сопротивления нагрузкам. Само собой разумеется, что пласты почвы на большой глубине в результате естественной прессовки отличаются большими значениями сопротивления. Так, если вы планируете строить фундамент на глубину меньше 1,5 м, то расчетное сопротивление грунта примет несколько иное значение. В этом случае оно будет рассчитываться по формуле: R=0,005R0(100+h/3), где R0 – табличное значение расчетного сопротивления, h – глубина фундамента относительно нулевой отметки, см. В свою очередь, многое зависит от грунтовых вод, ведь повышенная влажность грунта уменьшает его сопротивление нагрузке.

Естественно, что при самостоятельном расчете фундамента под дом придется повозиться над вычислением нагрузки от возводимой конструкции, которая будет оказываться на пласты грунта под подошвой фундамента. Сюда включается:

• суммарная нагрузка от сооружения, в том числе и примерная – от фундамента (используются данные таблицы, представленной на рисунке ниже);
• нагрузка от объектов, которые будут размещены в постройке (камины, мебель, люди);
• вес сезонных нагрузок от снежного покрова. Для средней полосы принимается равным 100 кг на кв. м кровли, для южной – 50 кг, для северной – 190 кг.

Полученное в результате вычислений значение площади подошвы фундамента используется при составлении проекта фундамента: выборе ширины ленты (для ленточного монолитного основания) или площади опоры (для столбчатого, свайного типов фундаментов). Рассмотрим конкретный пример расчета фундамента для каменного дома 6 ? 8 м. О том, как подбирается арматура для фундамента, пойдет речь уже в отдельной статье.

Пример расчета фундамента

Предположим, что мы строим двухэтажный каменный дом 6 ? 8 м, проект которого предусматривает в том числе одну внутреннюю несущую стену. Масса дома с учетом всех нагрузок получилась равной 160 000 кг. Грунт – влажная глина (расчетное сопротивление – 6 кг/см2). Коэффициент условий – 1. Коэффициент надежности – 1,2. Подставляем все значения в формулу расчета площади подошвы фундамента:

S = 1,2 ? 160000 / (1 ? 6) = 32 000 см2 = 3,2 м2

Для ленточного фундамента: при общей длине ленты примерно (6+8) ? 2 + 6 (внутренняя стена) = 34 м минимальная ширина ленты составит 3,2 / 34 = 0,1 м. Это минимальное значение!

Если рассматривать фундамент для легкого деревянного дома при условии, что минимальная площадь подошвы получилась равной 1 м2, то для возведения свайного фундамента (площадь основания каждой сваи принимается равным 0,07 м2, при условии, что нижняя часть сваи в диаметре – 0,3 м) потребуется:

1 / 0,07 = 15 свай

Расчет ленточного фундамента: определяем ширину подошвы

При расчете ленточного фундамента необходимо будет определить два его параметра:

• глубина заложения + высота цоколя = высота;
• ширина ленты;

Третий — длина — известен. Это сумма длин всех стен, под которыми будет закладываться фундамент.

Глубина заложения во многом определяется в зависимости от типа находящихся под подошвой грунтов. Общие рекомендации можно найти в таблице, а описание определения глубины заложения  читайте в статье «Какой глубины должен быть фундамент».

Таблица с рекомендуемой глубиной заложения фундамента в зависимости от типа грунта и уровня подземных вод (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Пусть мы примем, что глубина залегания фундамента для наших условий — ниже уровня промерзания грунта, высота цоколя — 20 см. Грунт промерзает в нашем регионе на 1,4 м. По рекомендациям фундамент должен находится на 15 см ниже уровня промерзания. Получаем общую высоту: 1,4 м + 0,2 м + 0,15 м = 1,75 м.

Теперь нужно рассчитать ширину ленточного фундамента. Она зависит от расстояния, на котором находятся стены и материала, из которого будем его строить. Рекомендованные значения  приведены в таблице.

Выбираете ширину фундамента в зависимости от материала и расстояния между стенами (для увеличения размеров картинки щелкните по ней правой клавишей мыши)

Расчет нагрузки на фундамент

Теперь нужно найти, с какой силой будет давить дом на фундамент. Для этого общую массу дома (масса всех элементов + полезная нагрузка + снеговая) делим на площадь фундамента.

Площадь ленточного фундамента находим умножив ее длину на выбранную в предыдущем пункте ширину. Потом общую нагрузку от дома делим на площадь фундамента в квадратных сантиметрах. Получаем удельную нагрузку на каждый квадратный сантиметр ленточного фундамента.

Пример. Пусть нагрузка от дома 408000 кг, площадь ленточного фундамента (длинна 4400 см, ширина 30 см)  — 132000 см2. Разделив эти значения, получаем: на каждый сантиметр давит 3,09 кг.

Теперь необходимо узнать, выдержат ли грунты под подошвой фундамента это значение. Любой грунт в состоянии выдержать какое-то давление. Эти значения просчитаны и занесены в таблицу. Находим тип грунта под подошвой фундамента (определяется геологическими исследованиями) и смотрим его удельную несущую способность.

Несущая способность грунтов — сравниваем найденную нагрузку от дома с нормативной для вашего грунта

Если несущая способность грунта больше чем нагрузка от дома, все выбрано правильно. Если нет, необходимо вносить корректировки.

Особенности столбчатого фундамента

Схема сборного и монолитного столбчатого фундамента.

Столбчатый фундамент — это основание для сооружения, включающее систему столбчатых элементов, размещенных по углам и на участках стыка стен, а также под наиболее тяжелыми и несущими промежуточными стенами, балками и конструкциями, где сосредоточены значительные нагрузки.

С целью обеспечения совместной работы столбов (как единой системы), повышения надежности фундамента, исключения смещения элементов в горизонтальной плоскости и опрокидывания их, а также для формирования поверхности опоры цокольного участка сооружения, изготавливается верхняя монолитная обвязка столбов (ростверк).

Чаще всего столбчатые фундаменты изготавливаются из монолитных железобетонных элементов в виде столба (колонны). Ростверк выполняется в форме армированного бетонного пояса.

Общий объём фундаментов

Расчёт объёма бетона для фундамента можно произвести с помощью онлайн-калькуляторов на многих сайтах.

Однако школьного курса геометрии достаточно, чтобы понять, как рассчитать объём бетона для любой конфигурации основания.

Ленточный фундамент

Ленточный фундамент

Фундамент ленточного типа представляет собой монолитную конструкцию, проходящую подо всем домом. На нём строят несущие стены и перегородки.

Рассчитать кубатуру бетона для такого основания можно, разложив все стороны фундамента на элементарные параллелепипеды.

Сначала перемножают длину, ширину и высоту подготовленной опалубки вдоль длинной стороны дома. Далее необходимо вычислить объёмы параллелепипедов коротких сторон

Важно в их длине не учитывать ранее подсчитанные объёмы углов. Все замеры проводят только после того, как установлена опалубка, это поможет исключить ошибки

В конечную формулу обязательно вносят поправку — добавляют запас в 2%. Это вызвано тем, что при заливке опалубка может разойтись на несколько сантиметров, увеличив внутренний объём.

Общая формула выглядит так: V=h+b+l+0,02(h+b+l).

• h— высота опалубки;
• b — ширина ленты;
• l— длина сторон.

Для примера приведен расчет кубатуры бетона для фундамента 6х10 м с одной перемычкой вдоль коротких стен. Высота и ширина опалубки 0,5м.

1. Общий объём длинных участков фундамента — 2х10х0,5х0,5=5 кубометров. Где 2 — 2 длинных стены, 10 — длина стены, 0,5 и 0,5 — ширина и высота опалубки.
2. Длина короткой стены для расчёта равна 6-0,5-0,5=5 метров. Где 6 — общая длина короткой стены, 0,5 и 0,5 толщина длинной стены, которая уже учтена в п.1.
3. Общий объём коротких стен равен 3х5х0,5х0,5=3,75 м3.
4. Всего необходимо бетона 5+3,75+0,02х(5+3,75)= 8,925 м3.

Округлив полученный результат до целых значений, приобретают или готовят материал для 10 м3 бетона.

Столбчатый фундамент

Столбчатый фундамент

Столбчатые фундаменты используют на тяжёлых и подвижных грунтах.

В большей части случаев вокруг столбов устраивают ростверк, поэтому расчёт состоит из двух шагов: узнают объём столбов и прибавляют к результату объём ростверка.

Если столбы представляют собой цилиндр, его объём рассчитывают по формуле V=Sхh, где:

• S — площадь основания;
• h — высота столбика.

Площадь основания вычисляют по формуле S=3,14хR2. Итого: V= 3,14*R*R*h.

Пример. 1 столб радиусом 0,15 м и высотой 1 метр потребует 3,14*0,15*0,15*1=0,07 м3 бетона. На 8 оснований уйдёт 8*3,14*0,15*0,15*1=0,56м3.

Плитный

Плитное основание

Плитный фундамент представляет собой сплошную монолитную плиту под всем зданием. Рассчитать объём бетона для такого основания проще всего. Достаточно перемножить длину, ширину дома и высоту монолитной плиты.

Формула : V=l*b*h, где V — общий объём, l — длинная стена дома, b — короткая стена, h — высота плиты.

Пример. Размеры дома 6х10 м, толщина фундамента 30 см. V=6*10*0,3=18 м3.

Выводы

По результатам расчета ленточного и столбчатого фундаментов, расчетное сопротивление грунта R = 18,56 т/м2.

Среднее давление под подошвой фундаментов не превышает 14,79т/м2, что меньше расчетного сопротивления грунта R = 18,59т/м2.

Начальное просадочное давление во всех слоях просадочного грунта не превышает давления на основание, в расчете приняты характеристики грунтов при полном водонасыщении.

Максимальные деформации фундаментов составляют S = 0,065м, что не превышает установленных значений по приложению 4. S_u = 0,08м.

Относительные деформации фундаментов составляют S_del =0,0007, что не превышает установленных значений по приложению 4. S_udel = 0,002.

Заключение

Сутью столбчатых фундаментов, являющихся разновидностью опор большинства строений, являются уходящие вертикально вниз стойки, связанные друг с другом надземным ростверком. Материалом изготовления данного основания выступают: древесина (чаще дуб), камни (природные и искусственные), кирпичная кладка и отрезки труб (асбоцементные и из металла).

Столбчатый фундамент обходится дешевле других. Его цена преимущественно определяется материалом изготовления, применяемой технологией и габаритами. Рассчитывать и строить столбчатые фундаменты необходимо на основе соответствующих ГОСТов и СНиПов.

Опубликовано 01.06.2020 Обновлено 03.06.2020 Пользователем admin