Расчет железобетонного свайного фундамента с ростверком

Оглавление:

• Нужен ли расчет свайного фундамента?
  • Расчет каркаса дома
  • Расчет цоколя и межэтажных перекрытий
  • Расчет кровельных материалов и воздействий на них
  • Базовые подсчеты по имеющимся данным
  • Расчет сваи с ростверком

Существует множество фундаментов, среди которых выделяется свайный. Устанавливается он в тех местах, где никакой другой физически не может быть использован, поэтому к нему предъявляются особые требования.

Перед тем как производить расчет фундамента на сваях необходимо высчитать все нагрузки на него, такие как масса стен, перекрытий и различного материала.

Нужен ли расчет свайного фундамента?

Расчет производится абсолютно для каждого фундамента, но свайный требует особого отношения в этом плане из-за специфики своего заложения: сваи имеют небольшое сечение, а установить их впритык друг к другу невозможно физически. К тому же при расчетах фигурирует не только сам фундамент, а по большей части дом.

Нужно заранее рассчитать массу дома и все нюансы, чтобы можно было точно провести расчет фундамента на сваях. В расчетах участвуют стены, перекрытия и крыша дома, причем цифры берутся за абсолютные, т.к. небольшие погрешности в 400-500 кг не играют никакой роли.

Расчет каркаса дома

Чаще всего можно встретить частные дома из 2-х материалов – дерева (кругляк и брус) и керамического кирпича. Для образца используется ширина стен 15 см, т.к. именно этот показатель почти всегда используется для несущих стен внутри дома.

Таким образом, 1 м? толщиной 0,15 м будет иметь вес:

Схема видов фундамента на сваях.

Дерево – 90.

Кирпич – 250.

Но для расчета внешних стен таких показателей будет катастрофически мало, поэтому их нужно привести к нужным, т.е. толщина стандартных внешних стен у дерева 45 см, а у кирпича 60:

Дерево – 270.

Кирпич – 1000.

Фактическая масса может оказаться гораздо легче в связи с тем, что при расчетах используются максимально прочные породы дерева и высокомарочный кирпич. При строительстве дома из материалов с худшими показателями будет одновременно падать и срок службы постройки.

Чтобы можно было подсчитать точную массу каркаса, нужно точно знать продолжительность всех внешних стен и внутренних простенков. Ошибка на фактический 1 м длины внешней стены – это в лучшем случае 729 кг, а в худшем 2700 кг, но это потянет за собой неверные расчеты в будущем. Поэтому погрешностей допускать не стоит, и лучше несколько раз пересчитать конечный результат.

Расчет цоколя и межэтажных перекрытий

Существует 3 типа перекрытий, каждое из которых отличается своими уникальными особенностями: деревянные, плитные и монолитные. Каждое из них имеет свои подвиды и может отличаться разной массой.

Перекрытия для цоколя более тяжелые:

Схема свайного фундамента с ростверком.

• монолитные перекрытия тут используются только в полноценном виде. Масса их стандартная – 500 кгм?. Самые дорогие среди своих собратьев, т.к. в них нужно много цемента, ПГС и арматуры, для установки нужна опалубка. К тому же для того, чтобы их сделать, нужно много времени. Несмотря на все нюансы, они пользуются завидной популярностью в связи с долговечностью и удобством при эксплуатации;
• дерево с легким утеплителем (130 кгм?). Облегченный вариант используется для цоколя не столь не часто, т.к. уже в средней полосе России не сможет обеспечить качественную теплоизоляцию пола;
• дерево с тяжелым утеплителем (270 кгм?). Тяжелое качественное дерево и серьезный утеплитель. Именно этот вариант предпочитали люди, которые жили из поколения в поколение в суровом климате;
• железобетонные плиты имеют достаточно большой вес (400 кгм?), но при этом легко монтируются, долго служат и неприхотливы. Золотая середина между монолитами и деревом.

Для межэтажных перекрытий идет некоторое облегчение, т.к. снизу нет грунта, а защита обеспечивает лишь изоляцию каждого этажа в отдельности:

• дерево с легким утеплителем (80 кгм?);
• дерево с тяжелым утеплителем (180 кгм?);
• плиты пустотные (300 кгм?).Железобетонные плиты бессмысленно укладывать между этажами, т.к. они хороши для экстремальных условий, но никак не для обыденности;
• монолитное перекрытие (500 кгм?);
• монолитное перекрытие по стальным балкам (400 кгм?) используется в случаях, когда стены или фундамент по какой-либо причине ослаблены. Их пониженная масса почти не сказывается на итоговом качестве, но при этом существенно облегчает нагрузку.

У каждого из материалов есть свои плюсы и минусы, поэтому один материал никогда не вытеснит другой.

Расчет кровельных материалов и воздействий на них

Виды керамической черепицы.

На данном этапе будет небольшое осложнение, т.к. площадь дома увеличивается в длину и ширину на 1 м (крыша никогда не заканчивается вровень со стенами, но продолжается еще по 0,5 м в каждую сторону). Воздействие на кровлю следует считать одновременно с ее массой, т.к. выводить в отдельную графу смысла нет, а площадь соприкосновения у них одна.

Каждый хозяин отдает предпочтение разным кровельным материалам, среди которых есть свои правила и исключения, но есть и ряд вариантов, которые имеют особую популярность.

Керамическая черепица – один из самых известных во всем мире кровельных материалов. Обладает поистине огромнейшей массой – 80 кгм?. Именно поэтому на дом на сваях они монтируются редко. Существенным преимуществом можно считать долговечность, которая не ограничивается веком.

Битумная черепица – является полным антиподом своему керамическому собрату. 1 из самых легких кровельных материалов в мире (8 кгм?), очень легко монтируется и выглядит потрясающе. К минусам относится ценовая политика (очень высокая цена) и синтетическое происхождение.

Параметры шифера.

Шифер – самый популярный эконом вариант. Приобрел особую популярность во времена СССР, т.к. было массовое строительство на 22 млн км?, а для этого нужны качественные недорогие стройматериалы. Ценовая политика настолько низкая, а доступность огромная, что даже при весе в 50 кгм? популярность не падает ни на йоту.

Металл – согласно стереотипам металл должен весить много, но тем не менее это один из легких материалов – всего 30 кгм?. Производитель дает гарантию 50 лет, но в Европе можно увидеть медные фальцевые крыши еще с 17-18 веков. Профнастил держится всего 50-80 лет, но тоже достаточно долго. Существенным минусом служит полное отсутствие какой-либо звукоизоляции, а при неправильном монтаже еще и усилит звук дождя.

Натуральные крыши используются не часто, но при стилизации камышовый вариант просто идеальный. Вес всего 17 кгм?, но цена равная нулю. Заменяются такие крыши раз в несколько лет, но местное происхождение не делает замену проблемой.

Воздействия осадков принято считать постоянными, если дело не обстоит в особых условиях (особо заносимые снегом территории). В южных частях России – 50 кгм?, в центральной полосе – 100 кгм?, а вот на севере с этим гораздо сложнее – 200 кгм?. Считается в данном случае не средняя масса, а максимальная, т.к. в течение 8 месяцев в году осадков может и не быть, а потом нагрузка увеличится многократно на оставшиеся 4.

Базовые подсчеты по имеющимся данным

Для примера в южной части страны на свайный фундамент с ростверком будет установлен одноэтажный сруб 10*8 м (длина простенков 12 м) с крышей из натуральных материалов. Цокольное перекрытие по необходимости утепляется тяжелым утеплителем, а межэтажное – легким. Основание для свай – плотная маловлажная глина.

В самом начале нужно вычислить площадь внешних стен и внутренних простенков (стандартная высота потолков 2.7 м), тут же нужно вычислить площадь их опоры:

Схема устройства сваи.

S=l*h, где S – это площадь, l – суммарная продолжительность, h – высота.

Sвнеш=(10+8)*2*2.7=97.2 м?

Sвнутр=12*2.7=32.4 м?

Sоп=S1+S2, где S1 – площадь опоры под внешней стеной, S2 – площадь опоры под внутренними простенками.

S=l*y, где y – это ширина стены либо простенка.

S1=(10+8)*2*0.45=16.2 м?

S2=12*0.15=1.8 м?

Sоп=16.2+1.8=18 м?

После того как все интересующие площади вычислены, можно начинать вычисление массы стен: M=Sвнеш*270+Sвнутр*90=97.2*270+32.4*90=29160 кг.

После того как выяснена масса каркаса дома, можно начинать вычислять массу перекрытий: M=m1+m2, где M – это общая масса, m1 – цоколь, m2 – межэтажное.

m1=Sдома*270=10*8*270= 21600

m2=Sдома*80=10*8*80=6400

Суммарная масса перекрытий M=6400+21600=28000 кг.

В самом конце вычисляется суммарная масса кровли и воздействующих на нее сил.

M=S*17+S*50=11*9*17+11*9*50=1683+4950=6633 кг.

Для удобства полученные данные приводятся в таблице, иначе работать далее с ними будет затруднительно:

Стройматериал на стены Площадь опоры, м? Общая длина стен, м Масса всех стен, кг Масса всех перекрытий, кг Масса крыши суммарная, кг Суммарная масса, кг Дерево, кругляк 18 48 29160 28000 6633 63793

Расчет сваи с ростверком

Суммарная масса – это именно то давление, которое дом оказывает на грунт под ним. Длина ростверка на фундаменте равноценна суммарной длине стен, т.е. 48 м. Для вычисления массы ростверка нужно сначала узнать объем, а масса бетона для ростверка и свайного фундамента на 1 м? по стандарту принимается за 2700 кг. Глубина залегания свай 2 м.

V=l*y*h=48+0.5*0.4=5 м? раствора бетона. Для вычисления массы: m=V*2700=5*2700=13500 кг.

Расчет ростверка можно прибавить к основной массе дома, т.к. он лишь связывает сваи между собой и параллельно распределяет нагрузку между ними. Mсум=13500+63793=77293 кг.

Схема фундамента из сборно-винтовых свай.

Произвести расчет сваи немного сложнее, но тоже возможно. Особенностью данного расчета служит то, что нельзя колонну сделать шире ростверка. Сложнее всего вычислить ее объем, т.к. известен изначально только стандартный диаметр – 0,5 м. Для вычисления площади можно воспользоваться формулой S=Пи*R2=3,14*0,0625=0,19625 м?.

M=0,19625*2=0,3925 м?, что при переводе в массу будет m=0.3925*2700= 1059,75 кг.

Количество колонн – 1 шт. на 0,8 м, а при условии суммарной длины 48/0,8=60 шт.

Плотная маловлажная глина имеет сопротивление 6 кгсм?, либо 60000 кгм?.

Суммарная масса, которой воздействует свайный фундамент с ростверком и домом: Mсум=60000+77293=137293.

Осталось сделать соотношение возможностей грунта и детального расчета сваи (суммарной массы), но начать надо с возможностей грунта 60000*(0,19625*60)=706500.

В итоге можно увидеть, что возможности грунта и площадь свайного фундамента с ростверком позволяют не просто разместить на нем дом, но еще останется запас под 5 аналогичных. В целях экономии можно сократить количество свай, увеличив между ними просвет.

Бывает такое, что под домом ниже глубины промерзания находятся более слабые поверхности, как песчаник, у которого несущая способность в 3 раза ниже. Случаи бывают разные, но не всегда получается (и не всегда нужно) решить проблемы при помощи обычного добавления еще одной колонны, иногда можно прибегнуть к другому решению – при помощи специальной насадки на бур расширить основание сваи, благодаря чему несущая способность свайного фундамента с ростверком повысится во много раз.