Строительство фундаментов. Расчет потребного количества сборных столбчатых фундаментов

Здрасти Арнольд Максимович!
Дачный дом (из бруса) сел на северную сторону на 15 см. Фундамент – на сбитой глине. Грунт – песок либо суглинок. Желаю подвести столбчатый фундамент. Сведения о строительстве – в главном из вашей книжки «С чего начать». По ней и пробую высчитать фундамент. В разделе «Подсчёт нагрузки» приведен учёт нормативных нагрузок. Общая их сумма составляет 325 кг/м2 (для Подмосковья, думаю, она такая же и для Казани). Не написано, что делать дальше с этой нагрузкой. Верно ли будет найти общую нагрузку на фундамент, как сумму нормативной нагрузки, умноженной на площадь основания дома, и вес?

Александр

В 3-ем и четвёртом изданиях «Энциклопедии обустройства» сначала главы «Фундаменты для садовых зданий» я отдал начальные данные для расчёта надобного количества сборных столбчатых фундаментов. Но, к огорчению, не учёл, что большинству читателей, которые не являются спецами в строительном деле, этих данных без определенного примера расчётов очевидно недостаточно. О чём, кстати, получил огромное количество писем с вопросами: «Как?!». В том числе приведённое выше, которое пришло совершенно не так давно по Вебу.
Беря во внимание вопросы читателей, я в корне переработал раздел «Подсчёт нагрузок», добавив определенный пример расчёта нужного числа столбчатых фундаментов, чтоб даже самый отдалёкий от строительства человек мог подсчитать конструктивные и нормативные нагрузки для расчёта столбчатых фундаментов на всех грунтах.
В качестве примера я взял 1-этажный дом с размерами в плане 6,0×6,0 м (рис. 1) с обрубленными стенками из бруса сечением 150×150 мм (объёмный вес бруса – 800 кг/м3), обшитыми снаружи вагонкой по рулонной гидроизоляции. Цоколь дома – бетонный, высотой 0,8 м и шириной 0,2 м (объёмный вес бетона – 2100 кг/м3), на железобетонной рандбалке сечением 0,20×0,15 м (объёмный вес железобетона-2400 кг/м3). Высота стенок – 3,0 м. Крыша – двускатная, кровля – из волнистого шифера. Цокольное и чердачное перекрытия – дощатые по древесным опорам сечением 150×50 мм, утеплённые минераловатными плитами (объёмный вес теплоизолятора – 300 кг/м3).

Строительство фундаментов. Расчет надобного количества сборных столбчатых фундаментов.

Рис 1. План цокольного этажа и рассредотачивание конструктивных нагрузок по осям.

За расчётные я взял установленные СНиПом нормативные нагрузки (нормативные умеренно распределённые нагрузки на перекрытия инсталлируются СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» зависимо от предназначения помещения):
для жилых помещений, другими словами на цокольное перекрытие – 150 кг/м2;
для чердачного перекрытия – 75 кг/м2.

Коэффициент перегрузки для нормативных нагрузок (равный 1,4) в расчётах не учитывал. Думаю, для лёгкого дачного домика он не нужен. И без него, чтоб использовать нормативную нагрузку на цокольное перекрытие, равную 150 кг/м2, необходимо на каждый квадратный метр поставить по 2,2 человека средней упитанности. Умножаем 36 м2 на 2,2. Получим, что для проигрывания нормативной нагрузки будет нужно 79,2 человека. Правда, на чердачное перекрытие – вдвое меньше, но всё одно и так заранее много больше реального.
А вот нормативную снеговую нагрузку, равную для средней полосы Рф 100 кг/м2 на площадь горизонтальной проекции крыши, необходимо учесть непременно. Хотя о таковой снеговой нагрузке в последние десятилетия можно только грезить, но принимать в расчёт необходимо.

Перейдём конкретно к расчётам.

Строительство фундаментов. Расчет надобного количества сборных столбчатых фундаментов.

Рис 2. Рассредотачивание равномерных нормативных нагрузок цокольного и чердачного перекрытий.

На рис. 1 и рис. 2 видно, что на фундаменты по разным осям приходятся разные нагрузки. По осям «1″, «2″ и «3″, на которые опираются балки перекрытий, приходятся наибольшие нагрузки, причём большая – по оси «2″, по осям же «А» и «В» нагрузки значительно меньше.
А сейчас давайте подсчитаем нагрузки на фундаменты по каждой из осей. Определяются они, как я уже гласил, суммированием всех конструктивных и нормативных нагрузок.

НАГРУЗКИ ПО ОСЯМ «1″И «3″

Конструктивные нагрузки:
1) от сруба стенки: 6 м х 3 м = 18 м2. Умножаем на суммарную толщину стенки ~ 0,2 м (с учётом внешней обшивки). Получаем 3,6 м3, а вес – 3,6 м3 х 800 кг/м3 = 2800 кг либо ~ 3,0 т;
2) от рандбалки: 0,2 м х 0,15 м х 6,0 м = 0,18 м3 х 2400 кг/м3 = 430 кг либо ~ 0,5 т;
3) от цоколя: 0,2 м х 0,8 м х 6,0 м = 0,96 м3 х 2100 кг/м3 = 2160 кг либо ~ 2,0 т;
4) от цокольного перекрытия. Посчитаем суммарный вес всего перекрытия, а потом возьмем 1/4 часть от него (на рис. 1 обозначено одинарной штриховкой).
Лаги сечением 50×150 мм установлены с «шагом» 50 см – всего 2,0 м3. Их вес равен 2,0 м3 х 800 кг/м3 = 1600 кг либо ~ 1,6 т.
Посчитаем вес настила пола и подшивки шириной 30 мм.
Объём – 0,06 м х 36 м2 = 2,16 м3. Умножаем его на 800 кг/м3, получаем 1700 кг либо ~ 1,7 т.
Минераловатный теплоизолятор – шириной 0,15 м.
Объём равен 0,15 м х 36 м2 = 5,4 м3. Умножив на плотность 300 кг/м3, получим 1620 кг либо ~ 1,6 т.
Всего: 1,6 + 1,7 + 1,6 = 4,9 т либо ~ 5,0 т. Делим на четыре, получим 1,25 т, округлённо ~ 1,3 т;
5) от чердачного перекрытия ~ 1,2 т;
6) от крыши: суммарный вес 1-го ската (1/2 всей кровли) с учётом веса стропил, обрешётки и шифера – всего 50 кг/м2 х 24 м2 =1200 кг либо ~ 1,2 т.

Нормативные нагрузки (на каждую из осей «1″и «3″ приходится 1/4 часть нормативной нагрузки на перекрытие):
1) от цокольного перекрытия: (6,0 м х 6,0 м)/4 = 9 м2 х 150 кг/м2 = 1350 кг либо ~ 1,4 т;
2) от чердачного перекрытия: в два раза меньше, чем от цокольного перекрытия либо ~ 0,7 т;
3) от временной снеговой нагрузки: (100 кг/м2 х 36 м2)/2 = 1800 кг либо ~ 2,0 т.
Итого: Все конструктивные нагрузки в сумме: 9,2 т либо ~ 9200 кг. Все нормативные нагрузки в сумме: 4,1 т либо ~ 4100 кг. Всего на каждую из осей «1″ и «3″ приходится нагрузка, равная ~ 13300 кг.

НАГРУЗКИ ПО ОСИ «2″

Конструктивные нагрузки:
1) нагрузки от сруба стенки, рандбалки и цоколя будут точно такими же, как и для оси «1″ либо «3″: 3,0 т + 0,5 т + 2,0 т = 5,5 т;
2) нагрузки от цокольного и чердачного перекрытий будут вдвое выше, чем рассчитанные для осей «1″ и «3″ (см. рис 1. двойная штриховка): 2,6 т +2,4 т = 5,0 т.

Нормативные нагрузки:
1) от цокольного перекрытия: 2,8 т;
2) от чердачного перекрытия: 1,4 т.
Итого: Все конструктивные нагрузки в сумме: 10,5 т либо ~ 10500 кг. Все нормативные нагрузки в сумме: 4,2 т либо ~ 4200 кг. Всего на ось «2″ приходится нагрузка, равная ~ 14700 кг.

НАГРУЗКИ ПО ОСИ «А» И ОСИ «В»

По этим осям в расчёт берутся только конструктивные нагрузки от сруба стенок, рандбалок и цоколей, другими словами 3, 0,5 и 2 т соответственно. Фундаменты по этим осям не несут ни конструктивные, ни нормативные нагрузки от перекрытий, ибо их несут фундаменты под продольными стенками по осям «1″, «2″ и «3″.
Как следует, нагрузки на фундаменты от каждой из этих стенок будут равны 3,0 т + 0,5 т + 2,0 т = 5,5 т либо ~ 5500 кг.

РАСЧЁТ Нужного ЧИСЛА СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ ДЛЯ Разных ТИПОВ ГРУНТОВ

А сейчас давайте подсчитаем, сколько будет нужно для нашего домика сборных столбчатых фундаментов с ботинками поперечником 30 см, исходя, естественно, из расчётных сопротивлений грунтов (R).
При расчётном сопротивлении грунта R=2,5 кг/см2 (более нередко встречающееся значение) и опорной площади ботинка 706 см2 (для упрощения вычислений округлим до 700 см2), несущая способность 1-го столбчатого фундамента будет Р = 2,5 кг/см2 х 700 см2 = 1750 кг.
Для грунта с расчётным сопротивлением R = 1,5 кг/см2 Р = 1,5 кг/см2 х 700 см2 = 1050 кг.
А при наименьшем табличном значении R = 1 кг/см2, несущая способность 1-го столбчатого фундамента будет, естественно, ещё меньше: Р = 1,0 кг/см2 х 700 см2 = 700 кг.
Как я уже гласил, в итоге моих тестов, которые я провожу уже более 10 лет, установлено, что расчётное сопротивление обводнённых грунтов бывших болот существенно, практически в два раза ниже малого значения табличного расчётного сопротивления, равного 1,0 кг/см2, и составляет на глубине 1,5 м приблизительно 0,5…0,6 кг/см2.
Таким макаром, на обводнённых грунтах бывших болот, имеющих расчётное сопротивление R = 0,6 кг/см2, несущая способность 1-го столбчатого фундамента с ботинком 30 см составит Р = 0,6 кг/см2 х 700 см2 = 420 кг.
Имея эти данные, подсчитаем, сколько необходимо для нашего домика столбчатых фундаментов (объёмом 0,02 м3 бетона каждый) для приведённых выше расчётных сопротивлений грунта. Под стенки по осям «1″ и «3″ с нагрузкой ~ 13300 кг, по оси «2″ с нагрузкой ~ 14700 кг и под стенки по осям «А» и «В» с нагрузкой ~ 5500 кг.

1) R = 2,5 кг/см2.
Для стенок по осям «1″и «3″ будет нужно:
13300 кг/1750 кг = 7,6 шт. либо, округлив ~ 8 штук фундаментов.
Для стенки по оси «2″:
14700 кг/1750 кг = 8,4 шт. либо, округлив ~ 9 штук.
Для стенок по осям «А» и «В»:
5500 кг/1750 кг = 3,1 шт. либо, округлив ~ 3 штуки.
Всего ~ 31 фундамент. Объём бетона – 31 х 0,02 м3 = 0,62 м3.
2) R = 1,5 кг/см2.
По осям «1″ и «3″ ~ по 12 штук.
По оси «2″ ~ 14 штук.
По осям «А» и «В» ~ по 6 штук.
Всего ~ 50 шт. Объём бетона ~ 1,0 м3.
3) R = 1,0 кг/см2.
По осям «1″и «2″ ~ по 19 штук.
По оси «2″ ~ 21 штука.
По осям «А» и «В» ~ по 8 штук.
Всего – 75 штук. Объём бетона ~ 1,50 м3.
4) R = 0,6 кг/см2.
По осям «1″и «3″ ~ по 32 штуки.
По оси «2″ ~ 35 штук.
По осям «А» и «В» ~ по 13 штук.
Всего – 125 штук. Объём бетона ~ 2,50 м3.

В первых 2-ух примерах угловые столбчатые фундаменты следует установить на скрещении осей, а повдоль осей – с равным шагом (на равном расстоянии друг от друга). Под цоколь дома по оголовкам фундаментов отливают в опалубке армированные бетонные рандбалки.
В 3-ем примере на скрещении осей следует установить по три столбчатых фундамента. Так же по три столбчатых фундамента следует группировать и повдоль осей «1″, «2″ и «3″. Как молвят строители, установить «кустики» из трёх столбчатых фундаментов (рис. 3).

Строительство фундаментов. Расчет надобного количества сборных столбчатых фундаментов.

Рис 3. «Кустик» из 3-х столбчатых бетонных фундаментов.

На каждом таком «кустике» в предстоящем нужно сделать общий железобетонный оголовок-ростверк с следующим устройством на оголовках-ростверках и на оголовках столбчатых фундаментов, установленных по осям «А» и «В» железобетонных рандбалок.
В четвёртом примере на пересечениях осей и повдоль осей»1″, «2″ и «3″ делать «кустики» придётся уже из 4 столбчатых фундаментов с следующим устройством на их оголовков-ростверков. По этим ростверкам, также по оголовкам столбчатых фундаментов повдоль осей «А и «В» потом нужно будет уложить железобетонные рандбалки под цоколь домика.

А сейчас сравним объёмы работ при строительстве столбчатых и ленточного фундамента для 1-го и такого же дома.

Возьмём обыденный ленточный фундамент с глубиной траншеи 1,5 м шириной 0,4 м. Для экономии бетона траншею на 0,5 м засыпают песком, выше идёт 1,0 м бетона. Таким макаром, для устройства ленточного фундамента нужно создать вручную 18 м3 грунта, который весь подлежит вывозу, уложить 6 м3 песка и 12 м3 бетона.
Из четырёх рассчитанных вариантов столбчатых фундаментов, для сопоставления возьмём 3-ий.
Разработка грунта буром – 7,5 м3 с вывозом 1,5 м3 либо в 12 раз меньше (остальной грунт идёт на оборотную засыпку), потребность бетона – 1,50 м3 либо в 8 раз меньше. Песок – 1 м3 (нужен под рандбалки) либо в 6 раз меньше.
Превратите сами, почетаемые читатели, эти «меньше» в валютные и трудовые издержки и вы поймёте разницу. Только, пожалуйста, не лупите тех, кто будет рекомендовать вам делать ленточный фундамент, а не столбчатый.
Принципиально!!! В заключение этого раздела о самом главном. Для определения несущей возможности грунтов под основаниями фундаментов необходимо непременно провести инженерно-геологические изыскания. Только не пугайтесь таких мудрёных слов. Для садовых, дачных и усадебных лёгких строений инженерно-геологические изыскания означают необходимость выкопать на месте дома либо, если это нереально, то в конкретной близости от него так именуемый разведочный шурф (рис. 4).

Строительство фундаментов. Расчет надобного количества сборных столбчатых фундаментов.

Рис 4. Схема разработки шурфа для определения несущей возможности грунтов под основаниями фундаментов.

Этот шурф нужен для того, чтоб выяснить какой грунт в его естественном виде будет размещаться под основаниями фундаментов, а определив его вид, по таблицам 1 и 2 избрать расчётное сопротивление. Для лёгких садовых, дачных и усадебных зданий точность такового определения будет полностью достаточной. Для большей убежденности возьмите с припасом процентов 10-15.

Таблица. 1 Расчетное сопротивление грунтов основания. Грунт – пески.


Грунт Расчетное сопротивление грунтов оснований, кг/см3 плотных средней плотности Пески гравелистые и большие независимо от их влажности 4,5 3,5 Пески средней крупности независимо от их влажности 3,5 2,5 Пески маленькие:
- маловлажные
- очень мокроватые и насыщенные водой 3,0
2,5 2,0
2,0 Пески пылеватые:
- маловлажные
- очень мокроватые
- насыщенные водой 2,5
2,0
1,5 2,0
1,5
1,0

Таблица. 2 Расчетное сопротивление грунтов основания. Грунты – супеси, суглинки, глины.


Грунт Коэффициент
пористости Расчетное сопротивление грунтов оснований,
кг/см3 жестких пластичных Супеси 0,5
0,7 3,0
2,5 3,0
2,0 Суглинки 0,5
0,7
1,0 3,0
2,5
2,0 2,5
1,8
1,0 Глины 0,5
0,6
0,8
1,0 6,0
5,0
3,0
2,5 4,0
3,0
2,0
1,0

И ещё. Я бы не рекомендовал проводить инженерно-геологические изыскания с помощью бура. Бур достаёт эталон грунта разрыхлённым, и только очень опытнейший спец сумеет по такому эталону найти его расчётное сопротивление, ну и то с погрешностью.
Фурроров вам!

© Максимыч, журнальчик «Дом» №8/2010 г.

Аналогичное: Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Вы должны быть авторизованы, чтобы разместить комментарий.