Альтернативой монолитному плитному фундаменту служит конструкция, основанная на железобетонных блоках. Эти блоки могут быть дополнительно усилены армирующими прутками для повышения прочности конструкций. Несмотря на это, монолитные фундаменты завоевали большую популярность среди частных застройщиков из-за своей простоты монтажа и доступности основных строительных материалов.
Расчет толщины монолитной плиты фундамента для дома из бруса, кирпича и газобетона
Существует множество различных типов фундаментов, применяемых в зависимости от особенностей грунта. Тем не менее, специалисты настоятельно рекомендуют использование монолитного плитного фундамента, когда требуется высокая степень надежности. Это основание идеально подходит для массивных зданий и сложных конструкций, возводимых на неустойчивых почвах. Прежде чем приступить к строительным работам, важно точно рассчитать нужные параметры, такие как толщина и высота монолитной плиты фундамента.
Перед тем как осуществить расчет необходимой толщины монолитного фундамента из плиты, нам стоит обратиться к видам этих плит и различным методам их изготовления.
На изображении представлено сравнение плит для строительства фундамента.
Первый метод заключается в возведении фундамента с использованием железобетонных плит или блоков, изготовленных на промышленной основе. Эти элементы производят на специализированных заводах в соответствии с действующими нормами ГОСТ и с заранее заданной толщиной. Соединение этих блоков в единое монолитное основание осуществляется с помощью технологии заливки цементного раствора в промежутки между ними.
Второй метод заключается в самостоятельном строительстве монолитного фундамента на месте. Эта технология требует тщательного расчета необходимого количества стройматериалов, включая арматуру класса А400 (Bpl) и бетон марок B15-B25, а также определение оптимальной толщины плиты.
Сложность процесса создания такого фундамента заключается в необходимости расчета не только количества требуемых материалов, а также в установлении оптимальных параметров, таких как толщина и высота фундамента.
При выборе между этими двумя методами важно учитывать рекомендации специалистов: первый вид подходит лишь для почв, которые не подвержены пучению и не промерзают на значительную глубину. В противном случае может произойти разрушение фундамента в местах соединения плит. Второй метод более надежен, поскольку конструкция будет монолитной и однородной.
Основные элементы плиточного монолитного фундамента
Давайте рассмотрим основные элементы, из которых состоит монолитный фундамент в форме плиты:
- подушка, расчет которой производят с учетом факторов, таких как пучинистость грунта, глубина промерзания, наличие подземных вод и тип почвы;
- основание, для которого рассчитывают расстояние между арматурными сетками, так как по технологии их должно быть две, а также общую толщину конструкции.
Перед началом возведения фундамента стоит подготовить необходимые справочники и информацию о климатических условиях региона, в котором планируется строительство дома.
На изображении представлены коэффициенты надежности в зависимости от нагрузки.
Фундамент является одним из основных конструктивных элементов здания. Его основная задача — воспринимать нагрузки, приходящие от вышерасположенного здания, оборудования и людей, а затем передавать их на грунт.
Преимущества фундаментной плиты
К достоинствам конструкции можно отнести:
- возможность строительства на грунтах с плохими характеристиками;
- реализация крупных объектов;
- возможность самостоятельной заливки фундамента;
- высокая несущая способность;
- предотвращение локальных деформаций;
- устойчивость к морозной пучинистости.
К недостаткам монолитных фундаментов относятся:
- недопустимость использования на участках с уклоном;
- большой расход бетона и арматуры;
- время на набор прочности бетоном, необходимое для устройства монолитной плиты, в сравнении с готовыми элементами фундамента;
- несложность в расчетах, требует внимательности и точности.
Изучение характеристик грунта
Перед тем как приступить к расчету любого типа фундамента, важно определить характеристики грунта, на котором он будет возводиться. К основным и наиболее важным аспектам относятся:
При строительстве крупных объектов перед началом проектирования выполняются полные геологические изыскания. Они включают в себя:
- бурение скважин для изучения глубины и состояния грунта;
- лабораторные исследования для анализа составов грунтов;
- разработку итогового отчета о характеристиках фундамента.
В отчете содержатся данные, полученные в процессе бурения и лабораторных исследований. Следует отметить, что комплексные геологические изыскания могут стоить достаточно дорого. Однако, в процессе проектирования частного дома в них чаще всего нет необходимости. Возможно использование упрощенных методов изучения почвы:
Отрыв шурфов, осуществляемый вручную, производится с использованием лопаты. Яму выкапывают на глубину 50 см ниже предполагаемой отметки подошвы фундамента, после чего почва исследуется по срезу. Это позволяет определить тип несущего слоя и выявить наличие подземных вод. Если грунт чрезмерно насыщен влагой, то рекомендуется выбрать свайные опоры для постройки здания.
Второй вариант исследования характеристик грунота включает ручное бурение. На этом этапе анализ осуществляется на основе образцов почвы, полученных на буре.
Важно! В процессе исследований необходимо выбирать несколько точек, обеспечивающих охват всей площади под застройку. Это даст возможность более тщательно исследовать разнообразие типов почвы.
Определившись с основанием, рассчитывают оптимальное удельное давление на грунт. Это значение будет необходимо для последующих расчетов, и его можно взять из соответствующих таблиц.
| Тип исследуемого грунта | Оптимальное удельное давление на грунт, кг/см² |
| 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 |
*Для такого типа фундамента более экономичным решением может стать ленточный вариант, следовательно, разумно рассчитать смету для обеих конструкций и выбрать наиболее подходящий по стоимости.
Оптимальным вариантом является использование песка средней крупности, так как слишком мелкие фракции обладают низким сопротивлением сжатию, что может привести к неожиданной и неконтролируемой усадке здания.
Шаг 2. Определяем марку бетона для фундаментной плиты.
Чтобы выбрать необходимую марку бетона для фундамента, следует рассчитать важный коэффициент — отношение нагрузки, которую несет здание, к общей площади несущих стен. Для этого вычислим периметр нашего дома, который равен (10 + 8) х 2 = 36 м.п., и умножим на толщину стен 0,4 м. Это даст нам 14,4 м². Затем делим нагрузку от строения, равную 168 тн (168000 кг), на площадь несущих стен 14,4 м² (144000 см²):
168 000 / 144 000 = 1,16 кг/см²,
что соответствует 1,16 кгс/см². Это очень низкая нагрузка для бетона любой марки (см. таблица 2), однако при проектировании монолитной фундаментной плиты рекомендуется закладывать значение марки бетона не ниже М200!
Таблица №2.
Шаг 3. Расчет армирования для фундаментной плиты.
Армирование монолитной плиты осуществляется посредством сеток, состоящих из стержней арматуры, перекрещивающихся под прямым углом.
Согласно СНиП 63.13330.2012, если высота плиты составляет от 10 до 15 см, потребуется один ряд арматурной сетки, от 15 см до 30 см — два ряда, свыше 30 см — три ряда и более.
Для железобетонных плит обычно используется арматура диаметром 12–16 мм, на практике чаще всего применяют арматуру диаметром 14 мм. Если сеток несколько, то верхняя армируется прутками диаметром 8–10 мм (поскольку она выполняет функцию «конструктивной», а нижняя — «рабочей» арматуры).
Шаг армирования можно варьировать, но лучше всего выбирать его в зависимости от толщины плиты фундамента:
— если толщина плиты до 25 см, используйте шаг 150 мм;
— если толщина свыше 25 см – 200 мм.
Теперь запишем исходные данные для нашей фундаментной плиты:
- Длина плиты — 10,8 м;
- Ширина плиты — 8,8 м;
- Толщина плиты — 250 мм;
- Количество армирующих сеток — 2 шт;
- Арматура для нижней сетки — класс А500, диаметр 14 мм;
- Шаг арматуры для нижней сетки — 150 мм;
- Арматура для верхней сетки — класс А400, диаметр 10 мм;
- Шаг для верхней сетки — 200 мм;
Теперь выполняем расчет:
Для нижней сетки («рабочая» арматура)
считаем количество продольных стержней, разделив ширину на шаг арматуры и добавив один пруток (крайний):
8800 / 150 + 1 = 59,67 ~ 60 прутков (длиной 10,8 м.), общая длина = 648 м.п.
Теперь считаем количество поперечных стержней, деля длину на шаг арматуры и прибавляя один пруток (крайний):
10800 / 150 + 1 = 73 прутка (длиной 8,8 м.), общая длина = 642,4 м.п.
Следовательно, для нижней сетки потребуется 648 + 642,4 = 1290,4 м.п. При весе погонного метра 1,21 кг/м.п. общий вес составит 1561,4 кг, что равно 1,56 тн.
Теперь переходите к расчетам для верхней сетки («конструктивная» арматура).
Считаем количество продольных стержней:
8800 / 200 + 1 = 45 прутков (длиной 10,8 м.), общая длина = 486 м.п.
Считаем количество поперечных стержней:
10800 / 200 + 1 = 55 прутков (длиной 8,8 м.), общая длина = 484 м.п.
Итого для верхней сетки потребуется 486 + 484 = 970 м.п. при весе погонного метра 0,62 кг/м.п. Общий вес составит 601,4 кг, что равно 0,60 тн.
Дополнительно рассчитываются концевые скобообразные элементы (см. рис. 4) из расчета 1 шт на каждый стержень нижней сетки. Длина одного элемента равна пяти толщинам плиты:
(60 + 73) х (0,25*5) = 166,25 м.п. (из арматуры А400 диаметром 10 мм) х 0,62 = 103 кг, что составляет 0,1 тн;
Также учитываются фиксаторы верхней сетки («пауки» или «лягушки», см. рис. 3)
и рассчитываются из расчета 2 шт на 1 м² сетки. Длина одного элемента равна пяти толщинам плиты:
95 м² х 2 шт х (0,25*5) = 237,5 м.п. (из арматуры А400 диаметром 10 мм) х 0,62 = 147,25 кг, что составляет 0,15 тн;
Что касается вопроса о стоимости монолитной фундаментной плиты, необходимо учесть хотя бы минимально необходимые слои для ее правильной функционирования:
- по слою утрамбованного грунта устраивается песчаная подушка толщиной 25-30 см, и производится послойное уплотнение;
- для создания гидроизоляции подсобного помещения нужно сформировать основание, зачастую это предназначая подбетонка из бетона марок В7,5 (или В15) толщиной 100 мм;
- необходимо выполнить оклеечную гидроизоляцию в два слоя;
- в конце укладывается сама монолитная плита.
Продолжать проверку фундамента, превышающего толщину в 20 см, не имеет смысла, так как размер, который удовлетворяет требованиям, не потребует большого расхода бетона и арматуры. На этом пример расчета толщины завершен. Принимаем плиту толщиной 20 см. Следующий этап — расчет армирования и количества арматуры.
Основные преимущества плитного основания.
Монолитная технология при строительстве фундамента имеет множество преимуществ:
- платформа одно- или двухэтажного дома не подвержена деформациям, естественной усадке и негативным воздействиям внешней среды;
- толщина фундамента надежно защищает первый этаж от подтопления, благодаря чему возможно сооружение дополнительного цокольного этажа;
- сложность процесса строительства доступна даже начинающему мастеру, главное — произвести верный расчет общей нагрузки на конструкцию дома.
Устройство подушки под плитный фундамент.
Расчет необходим для устройства не только монолитной плиты, но также и подушки под нее. Самый безопасный вид почвы, согласно мнению профессиональных строителей, это песчаный, так как он наименее подвержен деформациям.
Пучинистые и глинистые грунты, находящиеся на близком расстоянии к поверхности земли, сильно подвержены как подтоплению, так и морозному пучению. Разница в уровне основания летом может достигать до 15 см по сравнению с аналогичным показателем весной или осенью.
В случае, если первичный расчет толщины опоры был выполнен неправильно, монолитная плита может не справиться с сезонными нагрузками. В таком случае самый серьезный риск заключается в возникновении трещин в основании и перекосе всего здания.
На изображении показана толщина фундаментной плиты.
Так выглядит плитная фундаментная конструкция.
В чем же заключается основная задача песчаной подушки под плитой? В первую очередь, она аккуратно распределяет вес здания и предотвращает проникновение лишней влаги к плите.
В среднем толщина песчаной подушки варьируется от 200 до 600 мм. Подготовка грунта для подушки осуществляется по следующему алгоритму:
- технология укладки песчаного слоя подразумевает использование крупнофракционного песка, без примесей и посторонних включений;
- предотвратить смешение материала подушки с грунтом можно с использованием геотекстиля;
- песчаная подушка обязательно увлажняется и уплотняется до ровного базиса;
- после завершения указанных работ можно переходить к укладке бетонной плиты.
