Альтернативой монолитному плитному фундаменту является конструкция из железобетонных блоков, которые дополнительно армируют прутками для усиления прочности. Однако, монолитный тип опоры более популярен у частных застройщиков по причине несложного монтажа и доступности основных компонентов.
Расчет толщины монолитной плиты фундамента для дома из бруса, кирпича и газобетона
Существует множество типов фундаментов под различные типы грунта, но специалисты рекомендуют использование фундамента монолитного плитного типа, если требуется максимальная надежность, поскольку такое основание идеально подходит массивным домам и сложным конструкциям на неустойчивых почвах. Перед тем как начать строительные работы, необходимо точно рассчитать, какая должна быть толщина и высота монолитной плиты.
Перед расчетом требуемой толщины монолитного фундамента из плиты, рассмотрим виды этих самых плит и методы возведения.
Сравнение плит для строительства фундамента.
Первый метод — это возведение основания с помощью изготовленных промышленным способом железобетонных плит или блоков. Они производятся в специальных цехах и заводах в соответствии с ГОСТ и с заданной толщиной ЖБ плит. Их соединение в монолитное основание происходит по специфической технологии, путем заливки цементного раствора в свободное пространство между блоками.
Ко второму методу можно отнести строительство монолитного фундамента самостоятельно, прямо на месте. Технология, помимо прочего, включает в себя проведение расчета количества необходимых материалов: арматуры класса А400 (Bpl), бетона B15-B25, толщины плиты.
Сложность технологии производства такого основания заключается в том, что необходимо рассчитать не только количество требуемого материала, но и оптимальные параметры толщины и высота слоя фундамента.
При осуществлении выбора между этими двумя вариантами, желательно учесть советы специалистов: первый вид подойдет только для почв, которые не являются пучинистыми и не промерзают на большую глубину. В противном случае фундамент начнет лопаться в местах соединения плит. Второй вид является более надежным, так как сама конструкция будет монолитной и однородной.
Основные элементы плиточного монолитного фундамента
Рассмотрим основные элементы монолитного фундамента в форме плиты:
- подушка, расчет которой будет происходить исходя из таких факторов как пучинистость почвы (глубина промерзания, наличие подземных вод, тип почвы);
- основание, куда будет входить расчет расстояния между арматурными сетками, так как по технологии их должно быть две, а также общая его толщина.
Перед началом возведения конструкции необходимо запастись справочниками и информацией о климатических условиях зоны, где будет происходить строительство дома.
Коэффициенты надежности по нагрузке.
Фундамент – один из основных конструктивных элементов здания. Его функция – воспринимать нагрузки от вышестоящего здания или сооружения, оборудования, мебели и людей; передавать эти нагрузки на грунт основания.
Преимущества фундаментной плиты
К достоинствам конструкции можно отнести:
- строительство на грунтах с плохими характеристиками;
- возможность возведения крупных объектов;
- возможность самостоятельной заливки;
- высокая несущая способность;
- предотвращение локальных деформаций;
- устойчивость к воздействию сил морозного пучения.
К слабым сторонам такого типа фундаментов относят:
- нецелесообразность использования на участках с уклоном;
- большой расход бетона и арматуры;
- по сравнению с готовыми элементами фундамента, устройство монолитной плиты требует дополнительного времени на набор прочности бетоном;
- сложный расчет.
Изучение характеристик грунта
Перед тем как приступить к расчету любого типа фундамента определяют характеристики основания под него. К основным и наиболее важным моментам относят:
При строительстве крупных объектов перед началом разработки проектной документации выполняют полноценные геологические изыскания, которые включают в себя:
- бурение скважин;
- лабораторные исследования;
- разработку отчета о характеристиках основания.
В отчете предоставляются все значения, полученные в ходе первых двух этапов. Полный комплекс геологических изысканий стоит дорого. При проектировании частного дома в нем чаще всего нет необходимости. Изучение почвы выполняются двумя методами:
Отрывку шурфов выполняют вручную. Для этого лопатой выкапывают яму, глубиной на 50 см ниже предполагаемой отметки подошвы фундамента. Почву изучают по срезу, определяют примерно тип несущего слоя и наличие в нем воды. Если грунт слишком насыщен водой, рекомендуется остановиться на свайных опорах под здание.
Второй вариант изучения характеристик основания под дом выполняют ручным буром. Анализ проводят по кускам почвы на лопастях.
Важно! При проведении мероприятий необходимо выбирать несколько точек для изучения. Они должны располагаться под пятном застройки. Это позволит наиболее тщательно изучить тип почвы.
Определившись с основанием, для него выясняют оптимальное удельное давление на грунт. Величина потребуется в дальнейшем расчете, пример которого представлен далее. Значение принимают по таблице.
| Тип исследуемого грунта | Оптимальное удельное давление на грунт, кг/см 2 |
| Песок пылеватый и мелкий | 0,35 |
| Песок средней крупности | 0,25 |
| Супесь* | 0,50 |
| Суглинок | 0,35 |
| Пластичная глина | 0,25 |
| Твердая глина* | 0,50 |
*При данном типе грунта основания более экономичным может оказаться ленточный вариант, поэтому нужно рассчитать смету на два типа фундамента и выбрать тот, который будет стоить дешевле.
Оптимально использование песка средней фракции, т. к. слишком мелкий имеет слишком маленькое сопротивление сжатию, что может вызвать внезапную и неконтролируемую усадку дома.
Шаг 2. Определяем марку бетона для фундаментной плиты.
Для определения марки бетона фундамента, нам необходимо рассчитать один показатель отношение нагрузки от здания к площади несущих стен. Для расчета площади несущих стен мы возьмем периметр дома (10+8) х 2 = 36м.п. и умножим на толщину стен 0,4м получим 14,4 м2.
Делим нагрузку от дома 168тн (168000кг) на площадь несущих стен 14,4м2 (144000см2):
168 000 / 144 000 = 1,16кг/см2 ,
что соответствует 1,16 кгс/см2, это очень маленькая нагрузка для бетона любой марки (см. таблицу 2), но принято закладывать марку бетона для монолитной фундаментной плиты не ниже М200!
Таблица №2.
Шаг 3. Расчет армирования для фундаментной плиты.
Армирование фундаментной плиты выполняется сеткам, взаимно перекрещивающимися под прямым углом стержнями арматуры.
Согласно СП 63.13330.2012, при высоте плиты от 10 до 15 см используется один ряд арматурной сетки, от 15 см до 30 см – два ряда, свыше 30 см – три и более рядов.
Для железобетонных оснований используется арматура диаметром в основном 12–16 мм, чаще всего 14 мм. Если сеток несколько, то верхняя армируется с помощью прутков диаметром 8–10 мм (поскольку она выполняет функцию «конструктивной», а нижняя функцию «рабочей» арматуры).
Шаг арматуры может быть различным, лучше его принимать в зависимости от того, какова толщина плиты фундамента:
если толщина плиты до 25 см используют шаг 150 мм,
если толщина свыше 25 см – 200 мм.
Напишем наши исходные данные для фундаментной плиты:
- Длина плиты — 10,8м;
- Ширина плиты — 8,8м;
- Толщина плиты — 250мм;
- Кол-во армирующих сеток — 2 шт;
- Арматура для нижней сетки — класс А500 диам. 14мм;
- Шаг арматуры для нижней сетки — принимаем 150 мм;
- Арматура для верхней сетки — класс А400 диам. 10мм;
- Шаг для верхней сетки — принимаем 200мм;
Выполняем расчет:
Нижняя сетка («рабочая» арматура).
считаем кол-во продольных стержней, для этого делим ширину на шаг арматуры и добавляем один пруток (крайний):
8800 / 150 + 1 = 59,67 ~ 60 прутков (длиной 10,8 м.), общая длина = 648 м.п.
считаем кол-во продольных стержней, для этого делим ширину на шаг арматуры и добавляем один пруток (крайний):
10800 / 150 + 1 = 73 прутка (длиной 8,8 м.), общая длина = 642,4 м.п.
Итого на нижнюю сетку необходимо 648 + 642,4 = 1290,4 м.п. при весе погонного метра 1,21 кг/м.п. общий вес составит 1561,4 кг = 1,56 тн.
Верхняя сетка («конструктивная» арматура).
считаем кол-во продольных стержней, для этого делим ширину на шаг арматуры и добавляем один пруток (крайний):
8800 / 200 + 1 = 45 прутков (длиной 10,8 м.), общая длина = 486 м.п.
считаем кол-во продольных стержней, для этого делим ширину на шаг арматуры и добавляем один пруток (крайний):
10800 / 200 + 1 = 55 прутков (длиной 8,8 м.), общая длина = 484 м.п.
Итого на нижнюю сетку необходимо 486 + 484 = 970 м.п. при весе погонного метра 0,62 кг/м.п. общий вес составит 601,4 кг = 0,60 тн.
Дополнительно считаются концевые скобообразные элементы (см. рис. 4) из расчета 1 шт на каждый стержень нижней сетки, при этом длина одного элемента — пять толщин плиты:
(60 + 73) х (0,25*5) = 166,25 м.п. (из арматуры А400 диам. 10мм) х 0,62 = 103 кг = 0,1 тн;
Так же дополнительно считаются фиксаторы верхней сетки («пауки» или «лягушки» см рис.3)
Из расчета 2 шт на 1 м.кв. сетки, при этом длина одного элемента — пять толщин плиты:
95 м2 х 2 шт х (0,25*5) = 237,5 м.п. (из арматуры А400 диам. 10мм) х 0,62 = 147,25 кг = 0,15 тн;
Остался ещё один вопрос — стоимость монолитной фундаментной плиты.
Для правильной работы фундаментной плиты необходимо выполнить все минимально необходимые слои:
- По слою утрамбованного грунта устраивается песчаная подушка толщиной 25 — 30 см, с послойным тромбованием;
- Для выполнения оклеечной гидроизоляции необходимо сформировать основание — чаще всего это слой подбетонки из бетона В7,5 (В15) толщиной 100мм;
- Слой гидроизоляции оклеечной в два слоя;
- Сама монолитная плита;
Проверять фундамент большей толщины уже нет смысла, поскольку требующий меньшего расхода бетона и арматуры размер удовлетворил требованиям. На этом пример расчета толщины завершен. Принимаем плиту толщиной 20 см. Следующим этапом станет расчет армирования и количества арматуры.
Основные преимущества плитного основания.
Монолитная технология фундаментного строительства обладает рядом преимуществ:
- платформа одно- или двухэтажного дома слабо подвержена деформации, естественной усадке и прочим негативны фактора внешней среды;
- толщина фундамента прочно защищает первый этаж от подтопления, поэтому допускается возможность устройства дополнительного цокольного этажа;
- сложность строительства доступна даже начинающему мастеру, главное – правильно произвести расчет суммарной нагрузки на опору дома.
Устройство подушки под плитный фундамент.
Расчет необходимо выполнять не только для монолитной плиты, но и для подушки под нее. Самый безопасный с точки зрения профессиональных строителей – песчаный тип почвы, он менее всего подвержен деформациям.
Пучинистые, глинистые почвы с близко подходящими к поверхности земли водами сильно подвергаются не только подтоплению, но и морозному пучению. Разница в уровне расположения фундамента летом можно отличаться от аналогичного параметра весной или осенью до 15 см.
Если первоначальный расчет толщины опоры дома выполнен некорректно, то плита может и не справиться с сезонными нагрузками. Самое страшное, что может произойти – трещина основания и перекос всего здания.
Толщина фундаментной плиты.
Внешний вид плитной фундаментной конструкции.
В чем заключается задача песчаной подушки под плитой? Она мягко распределяет вес здания и препятствует проникновению излишней влажности к плите.
В среднем толщина подложки из песка составляет от 200 до 600 мм. Грунт под подушку подготавливается следующим образом:
- технология устройства песчаного слоя предполагает использование крупнофракционного песка без мусора и посторонних включений;
- предотвратить смешивание материала подушки с грунтом можно прокладкой геотекстиля;
- песчаная прослойка обязательно увлажняется и уплотняется до ровного основания;
- когда данные работы завершены, можно переходить к строительству бетонной плиты.
