Mebel-ot-artura.ru

Мебель от Артура
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пример расчета фундаментной плиты вручную

Порядок действий и формула для расчета монолитной плиты фундамента

В основе строительства любого фундамента заложено исследование участка и подробное проектирование конструктивных элементов.

Ниже представлены основные правила расчета фундамента типа «монолитная плита», которые пригодятся частным застройщикам, решившим заложить силовую конструкцию под дом своими руками, а также детали вычисления с помощью программы SCAD.

Как рассчитать плитное основание под дом?

Расчет плиты фундамента сводится к определению толщины монолита. Чтобы получить искомое значение, нужно выполнять ряд последовательных действий:

  1. Определить тип грунта под будущим зданием.
  2. Посчитать суммарные нагрузки от сооружения, с учетом веса снежного пласта на крыше и приблизительного веса людей.
  3. Рассчитать удельное давление конструкции на грунт.
  4. Найти оптимальный объем и определить потребность в количестве бетона.
  5. Округлить полученное значение до числа, кратного 50 мм. Сравнить полученные характеристики со справочной информацией (разбег не должен быть больше 25%).
  6. Выбрать марку бетона.
  7. Проверить условие сохранения устойчивости плиты на опрокидывание.

Все расчеты основаны на грамотном определении типа грунта и суммировании всех нагрузок. Чтобы не ошибиться в геологическом анализе, работу можно доверить узконаправленным специалистам. Расчет нагрузок и проверку на опрокидывание ведут проектировщики, но можно доверить задачу компьютерным программам или самостоятельно выполнить ряд расчетов.

Изучение характеристик грунта

Размер плитного фундамента напрямую связан с несущей способностью грунта относительно давления, которое по проекту будет оказывать на него сооружение. Специалистами изучены и занесены в справочники значения оптимального удельного давления на грунт, поэтому застройщик самостоятельно должен рассчитать толщину плиты и сравнить с оптимальной характеристикой.

Несущая способность почвы, в свою очередь, зависит от ее химического состава, насыщенности влагой, механических свойств и т.д. Для грамотной оценки участка всегда целесообразнее привлекать специалистов в этом направлении.

Как рассчитать толщину?

Правила расчета железобетонных фундаментов регламентированы действующими стандартами СНиП 52-01-2003 и СП 52-103-2007. Расчет ведут, зная все конструктивные особенности проектного сооружения, тип грунта, климатические условия в регионе и т.д.

Вычисление плитного основания по несущей способности

Зная тип грунта на участке, инженеру не составит труда найти справочную информацию о его оптимальном значении давления.

Например, для пластичных грунтов и супесей этот параметр будет равным 0,5 кгс/см²; суглинков и плотных песков – 0,35 кгс/см²; твердой глины и пылеватых песков средней фракции – 0,25 кгс/см².

Удельное давление конструкции на грунт рассчитывается методом деления суммарных нагрузок на опорную площадь основания.

Зная, какой нагрузки не хватает для удовлетворения оптимальных условий, рассчитывают необходимую массу раствора, умножая разницу на площадь основания, переведенную в квадратные сантиметры. Далее, зная площадь и массу плиты, находят высоту монолита по классическим формулам.

Сбор нагрузок

Чтобы собрать все нагрузки, нужно знать:

  • параметры дома;
  • количество и толщину стен;
  • плотность строительных материалов;
  • количество пролетов;
  • тип крыши;
  • среднее количество выпадающего снега в регионе;
  • характер эксплуатации сооружения.

Последовательность операций:

  • расчет площади всех стен без оконных и дверных проемов;
  • определение площади перекрытий без лестничного проема, а также кровли;
  • расчет массы стен, перекрытий, крыши;
  • определение эксплуатационной нагрузки (вес людей и оборудования – приблизительно 150 кг/м 2 площади первого и каждого межэтажного перекрытия);
  • определение массы снежного покрова на квадратный метр кровельного перекрытия (справочная информация).

Полученные массы суммируют и прибавляют к ним запас прочности, равный 15–20%.

Проверка на опрокидывание

Завершающий этап, который позволяет инженеру удостовериться в том, что «плавающая» плита сохранит устойчивость в процессе эксплуатации под действием сил со стороны сейсмической активности и сезонных подвижек грунта.

Проверяют соблюдение условия:

  • M_u – момент сил опрокидывания к оси мелкозаглубленного основания;
  • M_z – момент сдерживающих сил относительно указанной оси;
  • y_c – коэффициент условий работы для различных типов грунта (скальные породы – y_c=0,9, не скальные – y_c=0,8 );
  • y_n – коэффициент надежности, равный 1,1 на стадии эксплуатации и единице – на этапе строительства фундамента.

Пример получения данных с помощью SCAD

SCAD – интегрированная система проектирования различных конструкций, которая, в том числе, подходит для фундамента «монолитная плита».

Ресурс работает совместно с различными проектно-аналитическими программами по типу:

  • КРИСТАЛЛ;
  • КУСТ;
  • МОНОЛИТ и т.д.

Чтобы грамотно рассчитать плиту в компьютерной программе, нужно пройти курсы и иметь опыт работы в данном направлении.

Что нужно, чтобы рассчитать плиту в SCAD:

  • задать габариты площадки строительства;
  • ввести параметры осей координат;
  • ввести контуры существующих зданий;
  • задать сведения об уровне грунтовых вод;
  • ввести информацию о грунтах;
  • ввести внешний контур фундаментной плиты;
  • добавить проектную нагрузку.

С помощью программы можно прогнозировать просадку фундамента по методу Федоровского В.Г. и Безволева С.Г. Как правило, расчеты ведутся по формулам, а для и записи необходимо соблюдать определенные правила.

будет записана следующим образом:

Программа также позволяет преобразовывать данные, заданные в различных единицах измерения:

Программой SCAD пользуются узкопрофильные специалисты, а частные попытки самостоятельных вычислений могут привести к грубым ошибкам и нарушению технологии закладки силовой конструкции типа «монолитная плита».

Глубина залегания

Согласно СНиП 23-01-99, глубина заложения зависит от:

  1. климатических условий в регионе;
  2. конструкционных особенностей сооружения;
  3. глубины грунтовых вод,
  4. типа почвы под подошвой и т.д.

Таким образом, глубина котлована рассчитывается индивидуально.

Если следовать рекомендациям практикующих строителей, под фундамент в северных регионах нужно рыть котлован ни ниже 0,8–1 м поверхности земли. В теплых и умеренных климатических условиях для плитного основания достаточно 0,3–0,4 м глубины. На стабильных грунтах глубина закладки силовой конструкции может быть минимальной и составлять всего 0,2 м.

Что еще можно рассчитать, имея значение толщины?

Некоторые частные застройщики следуют общепринятым рекомендациям по выбору толщины плиты и не проводят самостоятельные расчеты. Такой способ приемлем в индивидуальном домостроении, если собственник сам берет на себя ответственность за надежность возводимой конструкции.

Таким образом, зная толщину монолита, можно узнать:

  • потребность в растворе;
  • выбрать шаг армирования и толщину арматуры;
  • посчитать количество металлопроката для вязания армирующего каркаса.

Необходимый объем бетонного раствора

Объем бетона находят по обратной формуле:

Объем=Площадь сечения основания ×высоту плиты.

При этом нужно учитывать свойства бетона и условия его затвердевания. На практике делают запас в размере 20% от расчетного параметра.

Шаг армирования и толщина прута

Схему армирования выбирают по действующим правилам СП 63.13330.2018. Если толщина плиты не превышает 0,15 м, то армирование ведут в один слой. В противном случае армирующий каркас состоит из двух поясов, расположенных по отношению друг к другу на таком расстоянии, чтобы вокруг металлической конструкции оставался защитный слой бетона толщиной не менее 4 см.

Шаг между прутками будет от 20 до 40 см в зависимости от типа проектного сооружения:

  • 20 см – для фундамента под каркасные и деревянные дома;
  • 30 см – для фундамента под здания из кирпича и других тяжелых строительных материалов.

Под несущими стенами и в местах, где будут увеличена нагрузка на фундамент, шаг между арматурой целенаправленно уменьшают.

Диаметр арматурных прутьев, которые используются для усиления фундаментной плиты, является очень важным параметром. Поэтому необходимо предварительно определить сечение прутьев арматуры.

Чтобы определить минимальный диаметр арматурных прутьев, нужно:

  • найти площадь сечения плиты;
  • найти допустимую площадь сечения прута, которая будет составлять 15% от площади сечения плиты;
  • вычислить суммарную площадь арматуры в одном поясе;
  • используя длину плиты и шаг между прутками, найти минимальное сечение арматуры.

Чаще всего практикующие строители используют для усиления монолитной плиты арматуру диаметром 12–16 мм.

Количество арматуры

Количество арматуры легко рассчитать, имея перед собой схему армирования фундамента. Поочередно складывают продольные и перпендикулярные прутки, учитывают размер вертикальных перемычек и количество точек пересечения металлических стержней.

Если каркас состоит из двух поясов, то полученное значение увеличивают в двое. Как правило, арматуру продают на вес, поэтому количественный показатель нужно увеличить на плотность металла и перевести в тонны.

Как получить данные для буронабивного основания?

Если грунт на участке характеризуется значительной подвижностью, то целесообразно построить плитное основание на буронабивных сваях, которые будут противостоять смещению зыбких слоев почвы.

В данном случае именно опоры будут отвечать за передачу нагрузки от проектного дома на грунт.

Несмотря на экономию за счет отказа от глубокозаглубленного плитного фундамента, тонкую плиту закладывать также нельзя, потому что ее раздавит под весом самого сооружения. Как правило, останавливаются на толщине плиты, равной 0,3–0,4 м. Точное значение находят расчетным путем и принимают условно по типу грунта на участке.

Особенностью вычислений является то, что при определении количества и оптимального диаметра буронабивных свай нужно также к суммарным нагрузкам от дома прибавить вес дома. Этот нюанс также учитывается инженерами при выборе схемы армирования для опорных элементов силовой конструкции.

Пример вычисления

Например, по проекту задан двухэтажный дом и уже рассчитанная его суммарная масса, равная 95 тоннам.

Если площадь основания равна 54 м 2 , то удельное давление будет равным:

95/54=1,7 т/м 2 или 0,17 кг/см 2 .

Если дом стоит на твердой глине, то для соблюдения допустимых условий не хватает:

0,25-0,17=0,08 кг/см 2 давления или 0,08х54х10 000 = 43,2 т железобетона.

Объем плиты через плотность железобетона:

Тогда высота плиты будет равна:

Для заданных условий можно рассмотреть два варианта, когда высота плиты будет равной 0,3 или 0,35 м.

В первом случае ее масса составит 40 000 кг, а, значит, вместе с фундаментом здание будет оказывать давление, равное:

(40 000+95 000)/(54×10 000)=0,25 кг/〖см〗^2

Данный параметр удовлетворяет заданным условиям, поэтому оставляют толщину плиты, равную 0,3 м. Далее рассчитывают количество опорных элементов определенного диаметра, основываясь на их грузоподъемности.

Заключение

Расчет монолитной плиты фундамента ведут, полагаясь на гидрогеологические и проектные условия строительства.

Для сооружений второй и третьей степени ответственности индивидуальный застройщик может спроектировать силовую конструкцию, полагаясь на методику, описанную в текущей статье. Если планируется возведение жилого дома, то проведение расчетов лучше доверить узконаправленным специалистам, которые учтут все факторы и проверят риски.

Фундамент плита, расчет толщины, пример расчета, методика

Главная страница » Публикации » Фундамент плита, расчет толщины, пример расчета, методика

Плитный фундамент относится к категории мелкозаглубленных. Он представляет собой монолитную железобетонную плиту, уложенную на подушку.

В отличие от ленточного, плитный фундамент закладывается под всей площадью будущей постройки.

Особенности плитных фундаментов

К явным преимуществам плитных фундаментов (о плюсах и минусах плитного фундамента) можно отнести следующее:

  • простота конструкции;
  • высокая степень долговечности: железобетонный монолит может простоять более сотни лет без разрушительных изменений;
  • способность быстро перемещаться в ответ на подвижки грунтов, сохраняя при этом устойчивость надземной части строения и пр.

К основным недостаткам плитного фундамента можно отнести его высокую стоимость. Кроме того, с момента его возведения и до начала строительства здания или сооружения должно пройти достаточно много времени – пока бетон не достигнет технологически оправданного показателя прочности.

Еще один минус – для выполнения работ по заливке бетона необходимы определенные погодные условия.

Несмотря на довольно обширный перечень недостатков, плитный фундамент является едва ли не самым надежным. Но данное утверждение справедливо лишь при одном условии — если правильно произведен расчет толщины плиты фундамента.

Особенности расчета толщины фундаментной плиты

В расчете толщины плитного фундамента учитываются следующие параметры конструкции:

  • расстояние (зазор) между арматурными сетками;
  • толщина слоя бетона над арматурой сеткой – верхним и нижним поясами;
  • толщина арматурных стержней.

Оптимальной толщиной монолитной плиты фундамента для большинства построек принято считать 200-300 мм. Однако на практике на этот параметр оказывает весьма существенное влияние состав грунта и равномерность залегания пород на участке застройки.

Да и габариты надземной части имеют большое значение. Чем сильнее разнесены несущие стены, тем толще должна быть монолитная плита.

В противном случае величина изгибающего момента приведет к появлению трещин в фундаменте.

Освоить методику проще на примере расчета плитного фундамента.

Определение оптимальной площади плиты

Необходимая площадь монолита зависит от величины суммарной нагрузки и расчетного сопротивления грунта.

Для обеспечения большей надежности в формулу расчета вводится коэффициент надежности по нагрузке.

Имея на руках все необходимые величины, площадь можно рассчитать по формуле:

S > Kн x F/Kp x R, где

Kн – коэффициент надежности фундамента по нагрузке (1,2);

F – полная нагрузка на плиту: включает в себя общий вес здания, оборудования, людей, мебели, а также ветровой и снеговой нагрузок;

Кр – коэффициент условий работ: зависит от типа грунта, служащего основанием для фундамента. Принимается в пределах 0,7-1,05;

R – расчетное сопротивление грунта: зависит от его типа и принимается по таблицам, содержащимся в СНиП или строительных справочниках.

Для примера приведем некоторые величины R, кгс/см 2 :

  • 0,35 – для мелких и пылеватых плотных песков, суглинков – пластичных и твердых;
  • 0,5 – для твердых и пластичных супесей, твердых глин;
  • 0,25 – для песков мелких средней плотности и пластичных глин.

Рассчитав общую нагрузку и площадь, можно приступать к определению давления на 1 кв. см площади плиты. Для этого надо просто поделить первую величину на вторую. Полученный результат сравниваем с табличными данными.

Приведем пример:

  • планируется построить здание общим весом 250 тонн;
  • тип грунта на строительной площадке – суглинок пластичный (R = 0,35 кгс/кв. см);
  • площадь плиты – 100 кв. м (на основании расчета по формуле, приведенной выше).

На такой площади грунт может выдержать 350 тонн нагрузки. Разница между общей нагрузкой от здания и допустимой составит 100 тонн. Это и есть максимальный вес плиты фундамента которую выдержит грунт.

Переводим эту разницу в кубы (объем плиты), исходя из того, что один кубометр железобетона весит в среднем 2,5 тонны и получаем 100 : 2,5 = 40 куб. м.

Если объем разделить на площадь, то в результате получится искомая максимальная толщина плиты:

40 : 100 = 0,4 м или 40 см.

Можно сказать, что расчет толщины плитного фундамента завершен. Мы получили максимально допустимую толщину монолита, превышать которую не позволят характеристики грунта.

Но затраты на строительство фундамента можно существенно уменьшить, если принять во внимание такой параметр, как прочность на сжатие бетона.

Он зависит от марки материала. Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5.

250/22,5 = 11,1 кв. м.

Расчет площади несущих стен

Осталось подсчитать площадь несущих стен здания и сравнить ее с полученным выше результатом. Если она меньше, толщину плиты можно уменьшить, например, до 25 см и повторно произвести расчет.

Таким образом вы выйдете на оптимальную толщину монолита. При этом следует придерживаться следующей рекомендации: если вы строите дом самостоятельно, не следует при определении толщины плиты выходить за рамки диапазона 15-35 см.

Если Вас интересуют другие виды фундаментов, то читайте статьи в соответствующих разделах по ссылкам ниже:

  • статьи о свайном фундаменте;
  • статьи о столбчатом фундаменте;
  • статьи о ленточном фундаменте.

Видео о расчете фундаментов.

Хозяин в доме

Строим дом своими руками

Расчет плитного фундамента. Как рассчитать толщину плитного фундамента самому

Помните поговорку о том, сколько раз отмерить нужно, чтоб после единожды ножничками или ножичком чикнуть? Так вот поверьте на слово: чтобы семь раз не перестраивать, проще один раз расчет плитного фундамента сделать. А иначе и стены растрескаются, и двери покосятся, да и стекла в окнах боем станут… В общем, принимаясь строить плитное основание, лучше рассчитать, чем на глазок его толщину набросать.

Странный интернет-расчет плитного фундамента

В принципе, достаточно ввести в поисковик гугло-яшки «Расчет толщины плитного фундамента», как перед вами откроется сотня сайтов с … онлайн калькулятором. Эх, найти бы того, кто придумал такую «умную» программу, да по «тырнету» размножил, считая всех застройщиков наивными простачками.

Ведь там рассчитывается не толщина плитного фундамента, а количество материалов, необходимых на его постройку. Собственно, с этим справится семиклассник, который на физике выяснил, как рассчитать объем, зная массу и плотность. А уж перемножить длину, высоту, ширину и сосчитать объем сможет даже средний ученик третьего класса начальной школы, если ему подскажут, что нужно умножать.

Поэтому давайте все же поймем, как считать эту самую толщину плитного фундамента. За расчётом объёма нужного для его постройки бетона обратитесь к внучку или сыночку, а не к онлайн калькулятору: школьнику практика, вам же радость от умного дитяти.

Итак, напомним, что плитный фундамент – дело хорошее, но трудоемкое и затратное. Поэтому строить его нужно там, где присутствие такого основания действительно обосновано:

  • на проблемных грунтах (глиняных, песчаных и т.д.)
  • если горизонт грунтовых вод высок;
  • если почвы пучинистые.

Вот когда хотя бы одно из этих трех условий совпало с имеющимися на вашей стройплощадке, самое то приступать к расчету плитного фундамента, а конкретнее – к его толщине. Потому что два других размера – ширину и длину вы уж сами придумайте. Ведь это как раз они определят наружную площадь будущего дома. Тем более, что такая «парочка» основополагающих габаритов зависит только от вашего желания, финансовых возможностей и дальновидности (дом-то строится не для одного поколения).

Расчет плитного фундамента — дело тонкое

Итак, чтобы у вас не было соблазна построить плиту-основание как у соседа, запомните:

  • сделаете тонкий фундамент – пучинистые силы и грунтовые воды могут его разломать;
  • зальете толстую основу – глядишь, грунт не выдержит вашей «щедрости» и рано или поздно осядет под весом «родового гнездышка».

Так вот чтобы рассчитать ту самую золотую средину, можно сходить к проектантам, а можно самому помозговать. А поскольку вы пока не Абрамович, придется-таки включать всю недюжинную силу интеллекта и самому считать толщину плитного фундамента. Если собрались с духом и мыслями, тогда начнем …

План расчета плитного фундамента

А). Поройтесь в ваших разрешительных бумагах и отыщите то самое инженерно-геологическое изыскание, которое мы настоятельно рекомендовали сделать, а не проигнорировать. Ведь именно там точно указано, каков тип почв, да какова глубина залегания грунтовых вод, да как высоко проходит линия промерзания под вашим будущим домом. Собственно, зная тип грунта, по таблице ниже определите удельное давление фундаментной плиты на почву.

Если дом будет стоять на грунтах красного цвета, лучше всего расчет плитного фундамента все же заказать проектантам.

Потому что на глинистых грунтах высока вероятность значительного увлажнения почвы, и здание может начать «утопать» из-за резкого уменьшения несущей способности почвы весной. В этом случае нужно выполнить и провести сравнительный анализ свайного и плитного фундаментов.

А если дом стоит на супеси, то возможно, лучше все же ставить заглубленный ленточный фундамент. В общем, красная линия в таблице – это повод задуматься – а нужно ли самому считать толщину плитного фундамента?

В). А теперь опять поройтесь в документах, и найдите строительный план дома. Открывайте спецификацию и начинайте считать общий вес строения, возведенного над фундаментом. Даже без учета рояля, хорошо откормленной тещи и камина, на плитное основание будет денно и нощно давить та еще нагрузка… Поэтому вот вам табличка, калькулятор возьмете сами и, приступайте, благословясь…

Если угол наклона вашей крыше почти такой же как в альпийском домике в стиле шале (более 60 градусов), можете снеговой нагрузкой пренебречь.

С). А сейчас сосчитайте массу фундамента (Mф), которая выдержит дом вместе с тещей и роялем. Для этого сначала вычислите практическую удельную нагрузку на дом. Разделите вес строения на площадь фундаментной плиты (Sф). Теперь сравните полученное число с тем, что стоит в табл. 1. Разницу между полученным и табличным значениями умножьте на площадь Sф – вот вам и масса плиты-основания.

D). Плотность железобетона – 2 500 кг/м3, помните? Ну, а дальше, все как физик прописал:

Решение очевидно (7 класс средней школы):

Ну, а теперь опять идем к третьеклашке и задаем такую задачку:

Дано – объем (Vф), площадь (Sф) (для вас может и основания дома, но для школьника это параллелепипед);

Найти – высоту (Hф) (для школьника, а для вас – толщину плитного фундамента).

Ребенок (если не круглый двоечник), знает:

Ну вот и все. Нашли толщину, теперь округлите ее в большую сторону к ближайшему кратному 5. Это нужно, чтобы заливать было удобней. Впрочем, если вам проще сделать высоту плиты основания 34 см – можете не округлять.

Контрольный расчет

Итак, полученное после округления значение толщины фундаментной плиты опять умножьте на площадь. И уже этот объем умножьте на плотность (2 500 кг/м 3 ) – получите реальную бетонную массу фундамента.

Теперь к ней добавьте массу строения (ту, что считали по табл. 2). А дальше эту цифру разделите на площадь фундамента. Вот наконец и добрались до реального удельного давления на грунт!

Ну, а теперь сравнивайте это значение с тем, что указано в табл. 1. Если разница не превышает +/- ¼ (или 25%, если вам так больше нравится), тогда все отлично. А если дельта (так древние греки разность называли) «выпрыгивает» за четвертинку, корректируйте толщину плитного фундамента и вновь пересчитывайте удельное давление.

Если толщина плиты получилась больше 35 см, придется ее усиливать ребрами жесткости. И вот тут уж такой примитивный метод расчета плитного фундамента не подойдет – нравится вам это, или дорого, придется идти к инженерам-строителям.

Впрочем, вдруг толщина плитного фундамента оказалась «счастливой шарой» — меньше 15 см, тоже не спешите прыгать к потолку от счастья. Это означает, что домишко-то ваш тяжеловат …, а значит, либо тип почв определили неверно, либо считали как … балерина.

Ну, вот и все. И если сумеете рассчитать плитный фундамент, смеем надеяться, что воспользоваться онлайн калькулятором на любом интернет-ресурсе трижды сможете. Потому что тогда у вас появиться главное – ДАННЫЕ! А с ними, поверьте, сосчитать можно все, что угодно.

Удачи вам в расчетах, господа! Верьте своим мозгам, они вам хорошую службу сослужат.

Расчет плитного фундамента по нагрузке с примером

Существует только два типа фундаментов, которые подходят для строительства практически любых зданий: свайный и плитный. Они позволяют возводить здания на грунтах с плохими характеристиками с минимальными затратами. Монолитную плиту в качестве фундамента стоит выбрать по многим причинам, но чтобы она была прочной и надежной необходимо выполнить ее грамотный расчет.

Читать еще:  Опалубка для фундаментной плиты

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:

  • водонасыщенность;
  • несущую способность.

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:

  • шурфы;
  • скважины.

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 грунтаОптимальное удельное давление на грунт, кг/см 2
Песок пылеватый и мелкий0,35
Песок средней крупности0,25
Супесь*0,50
Суглинок0,35
Пластичная глина0,25
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.

Расчет толщины плиты

Расчет выполняется по СП «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» и по руководству «Руководство по проектированию плитных фундаментов каркасных зданий и сооружений башенного типа» в два этапа:

  • сбор нагрузок;
  • расчет по несущей способности.

Сбор нагрузок включает в себя проведение работ по вычислению общей массы дома с учетом веса снегового покрова, мебели, оборудования и людей. Значения для домов из различных материалов можно взять из таблицы.

Тип нагрузкиЗначениеКоэффициент надежности
Стены и перегородки
Кирпич 640 мм1150 кг/м 21,2
Кирпич 510 мм920 кг/м 2
Кирпич 380 мм с утеплением 150 мм690 кг/м 2
Брус 200 мм160 кг/м 21,1
Брус 150 мм120 кг/м 2
Каркасные 150 мм с утеплителем50 кг/м 2
Перегородки гипсокартонные 80 мм30-35 кг/м 21,2
Перегородки кирпичные 120 мм220 кг/м 2
Перекрытия
Железобетонные 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм625 кг/м 21,2 — для сборных и 1,3 — для монолита
Деревянные по балкам150 кг/м 21,1
Крыша по деревянным стропилам
С металлическим покрытием60 кг/м 21,1
С керамическим покрытием120 кг/м 2
С битумным покрытием70 кг/м 2
Временные нагрузки
Полезная для жилых зданий150 кг/м 21,2
СнеговаяВ зависимости от района строительства по п. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия». Снеговой район определяется по СНиП «строительная климатология».1,4

Важно! В таблице уже учитывается толщина конструкций. Для вычисления массы остается лишь умножить на площадь.

Кроме этого, каждую нагрузку необходимо умножить на коэффициент надежности. Он необходим для обеспечения запаса по несущей способности конструкции из бетона и предотвращения проблем при незначительных ошибках строителей или изменениях условий эксплуатации (например, смена назначения здания). Все коэффициенты принимаются по СП «Нагрузки и воздействия».

Для различных нагрузок, коэффициент отличается и находится в пределах 1,05-1,4. Точные значения также приведены в таблице. Для фундамента из бетона по монолитной технологии принимают коэффициент 1,3.

Важно! Если уклон кровли составляет более 60 градусов, снеговую нагрузку в расчете не учитывают, поскольку при такой крутизне ската, снег не скапливается на нем.

Общую площадь всех конструкций умножают на массу, приведенную в таблице и коэффициент, после чего, складывая, получают суммарный вес дома без учета фундаментов.

Основная формула для вычислений имеет следующий вид:

где P1 -удельная нагрузка на грунт без учета фундамента, M1 — суммарная нагрузка от дома, полученная при сборе нагрузок, S — площадь плиты из бетона.

Далее необходимо рассчитать разницу (Δ) между полученным значением и числом, приведенным в таблице выше, в зависимости от типа грунта.

где P — табличное значение несущей способности грунта.

где М2 — требуемая масса фундамента (больше этой массы строить фундамент нельзя), S — площадь плиты из бетона.

где t — толщина заливки бетона, а 2500 кг/м 3 — плотность одного кубического метра железобетонного фундамента.

Далее толщина округляется до ближайшей большей и меньшей величины кратной 5 см. После выполняется проверка, при которой разница между расчетным и оптимальным давлением на грунт не должна превышать 25% в любую сторону.

Совет! Если при расчете получается, что толщина слоя бетона превышает 350 мм, рекомендуется рассмотреть такие типы конструкции как ленточный фундамент, столбчатый или плита с ребрами жесткости.

Помимо толщины потребуется подобрать подходящий диаметр армирования, а также выполнить расчет количества арматуры для бетона.

Важно! Если в результате расчета у вас получится толщина плиты более 35 см, это указывает на то, что плитный фундамент избыточен в данных условиях, нужно посчитать ленточный и свайный фундаменты, возможно они окажутся дешевле. Если же толщина вышла меньше 15 см, значит здание слишком тяжелое для данного грунта и нужен точный расчет и геологические исследования.

Пример расчета

Пример предусматривает следующие исходные данные:

  • одноэтажный дом с мансардой размерами в плане 8 м на 10 м;
  • стены выполнены из силикатного кирпича толщиной 380 мм, общая площадь стен (4 наружных высотой 4,5 м) равняется 162 м²;
  • площадь внутренних перегородок из гипсокартона равняется 100 м²;
  • кровля металлическая (четырехскатная, уклон 30ᵒ), площадь равняется 8 м * 10 м/cosα (угол наклона кровли) = 8 м * 10 м/0,87 = 91 м² (также понадобится при вычислении снеговой нагрузки);
  • тип грунта — суглинок, несущая способность = 0,32 кг/см² (получено при геологических изысканиях);
  • снеговая нагрузка — 180 кг/м²;
  • перекрытия деревянные, общей площадью 160 м 2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

Нормативная нагрузкаКоэффициент надежностиРасчетная нагрузка
Стены: 162 м 2 * 690 кг/м 2 = 111780 кг1,1122958 кг
Перегородки: 100 м 2 * 30 кг/м 2 = 3000 кг1,23600 кг
Перекрытия: 160 м 2 * 150 кг/м 2 = 24000 кг1,126400 кг
Крыша: 91 м 2 * 60 кг/м 2 = 5460 кг1,16006 кг
Полезная нагрузка: 160 м 2 * 150 кг/м 2 = 24000 кг1,228800 кг
Снеговая: 91 м 2 * 180 кг/м 2 = 16380 кг1,422932 кг
ИТОГО:210696 кг

Площадь плиты под здание принимается с учетом того, что ширина плиты больше, чем ширина дома на 10 см. S = 810 см * 1010 см = 818100 см² = 81,81 м 2 .

Удельная нагрузка на грунт от дома = 210696 кг/818100 см 2 = 0,26 кг/см 2 .

Δ = 0,32 — 0,26 = 0,06 кг/см 2 .

М = Δ*S = 0,06 кг/см 2 * 818100 см 2 = 49086 кг.

t = (49086 кг/2500 м 3 )/81,81 м 2 = 0,24 м = 24 см.

Толщину плиты можно принять 20 см или 25 см.

Выполняем проверку для 20 см:

  1. 0,2 м * 81,81 м 2 =16,36 м 3 — объем плиты;
  2. 16,36 м 3 * 2500 кг/м 3 = 40905 кг — масса плиты;
  3. 40905 + 210696 = 251601 кг — нагрузка от дома с фундаментом;
  4. 251601 кг/ 818100 см 2 = 0,31 кг/см² — фактическое давление на грунт меньше оптимального не более чем на 25 %;
  5. (0,32-0,31)*100%/0,32 = 3% Расчет арматуры

Вычисление количества арматуры для рассчитанной выше плиты:

  1. плита толщиной 20 см — две рабочих сетки;
  2. диаметр стержней — 12 мм, шаг — 150 мм;
  3. стержни укладываются так, чтобы обеспечить защитный слой бетона с каждой стороны 0,02-0,03 м. Длина стержней в примере = 8,1 м — 0,02*2 = 8,06 м и 10,06 м;
  4. количество стержней в одном направлении = (8,1 м (длина стороны)/0,15 м (шаг) + 1) *2 (два слоя) = 110 шт;
  5. количество стержней в другом направлении = (10,1 м (длина стороны)/0,15 м (шаг) + 1)*2 (два слоя) = 136 шт;
  6. общая длина стержней = 110*8,06 + 136*10,06 = 886,6 м + 1368,16 = 2254,76 м;
  7. общая масса арматуры 2254,76 м * 0,888 кг/м = 2002, 2 кг.

При покупке необходимо предусмотреть запас 3-5%, чтобы избежать необходимости докупать материал. Также потребуется рассчитать объем бетона. В рассматриваемом случае он равен: 8,1м*10,1м*0,2м = 16,36 м³. Это значение потребуется при заказе бетонной смеси.

Упрощенный расчет толщины фундаментной плиты и количества материалов на нее — несложная задача, которая не потребует большого количества времени. Но выполнение этого этапа позволит обеспечить надежность без перерасхода материалов, что сэкономит нервы и деньги будущего владельца дома.

Важно! Данная статья носит исключительно ознакомительный характер. Для точного расчета фундамента необходимо геологическое исследование. Доверяйте расчет только профессионалам.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Фундамент плита — расчет толщины

Плитный фундамент относится к категории мелкозаглубленных. Он представляет собой монолитную железобетонную плиту, уложенную на подушку.

В отличие от ленточного, плитный фундамент закладывается под всей площадью будущей постройки.

Особенности плитных фундаментов

К явным преимуществам плитных фундаментов (о плюсах и минусах плитного фундамента) можно отнести следующее:

  • простота конструкции;
  • высокая степень долговечности: железобетонный монолит может простоять более сотни лет без разрушительных изменений;
  • способность быстро перемещаться в ответ на подвижки грунтов, сохраняя при этом устойчивость надземной части строения и пр.

К основным недостаткам плитного фундамента можно отнести его высокую стоимость. Кроме того, с момента его возведения и до начала строительства здания или сооружения должно пройти достаточно много времени – пока бетон не достигнет технологически оправданного показателя прочности.

Еще один минус – для выполнения работ по заливке бетона необходимы определенные погодные условия.

Несмотря на довольно обширный перечень недостатков, плитный фундамент является едва ли не самым надежным. Но данное утверждение справедливо лишь при одном условии — если правильно произведен расчет толщины плиты фундамента.

Особенности расчета толщины фундаментной плиты

В расчете толщины плитного фундамента учитываются следующие параметры конструкции:

  • расстояние (зазор) между арматурными сетками;
  • толщина слоя бетона над арматурой сеткой – верхним и нижним поясами;
  • толщина арматурных стержней.

Оптимальной толщиной монолитной плиты фундамента для большинства построек принято считать 200-300 мм. Однако на практике на этот параметр оказывает весьма существенное влияние состав грунта и равномерность залегания пород на участке застройки.

Да и габариты надземной части имеют большое значение. Чем сильнее разнесены несущие стены, тем толще должна быть монолитная плита.

В противном случае величина изгибающего момента приведет к появлению трещин в фундаменте.

Освоить методику проще на примере расчета плитного фундамента.

Определение оптимальной площади плиты

Необходимая площадь монолита зависит от величины суммарной нагрузки и расчетного сопротивления грунта.

Для обеспечения большей надежности в формулу расчета вводится коэффициент надежности по нагрузке.

Имея на руках все необходимые величины, площадь можно рассчитать по формуле:

S > Kн x F/Kp x R, где

Kн – коэффициент надежности фундамента по нагрузке (1,2);

F – полная нагрузка на плиту: включает в себя общий вес здания, оборудования, людей, мебели, а также ветровой и снеговой нагрузок;

Кр – коэффициент условий работ: зависит от типа грунта, служащего основанием для фундамента. Принимается в пределах 0,7-1,05;

R – расчетное сопротивление грунта: зависит от его типа и принимается по таблицам, содержащимся в СНиП или строительных справочниках.

Для примера приведем некоторые величины R, кгс/см 2 :

  • 0,35 – для мелких и пылеватых плотных песков, суглинков – пластичных и твердых;
  • 0,5 – для твердых и пластичных супесей, твердых глин;
  • 0,25 – для песков мелких средней плотности и пластичных глин.

Рассчитав общую нагрузку и площадь, можно приступать к определению давления на 1 кв. см площади плиты. Для этого надо просто поделить первую величину на вторую. Полученный результат сравниваем с табличными данными.

Приведем пример:

  • планируется построить здание общим весом 250 тонн;
  • тип грунта на строительной площадке – суглинок пластичный (R = 0,35 кгс/кв. см);
  • площадь плиты – 100 кв. м (на основании расчета по формуле, приведенной выше).

На такой площади грунт может выдержать 350 тонн нагрузки. Разница между общей нагрузкой от здания и допустимой составит 100 тонн. Это и есть максимальный вес плиты фундамента которую выдержит грунт.

Переводим эту разницу в кубы (объем плиты), исходя из того, что один кубометр железобетона весит в среднем 2,5 тонны и получаем 100 : 2,5 = 40 куб. м.

Если объем разделить на площадь, то в результате получится искомая максимальная толщина плиты:

40 : 100 = 0,4 м или 40 см.

Можно сказать, что расчет толщины плитного фундамента завершен. Мы получили максимально допустимую толщину монолита, превышать которую не позволят характеристики грунта.

Но затраты на строительство фундамента можно существенно уменьшить, если принять во внимание такой параметр, как прочность на сжатие бетона.

Он зависит от марки материала. Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5.

250/22,5 = 11,1 кв. м.

Расчет площади несущих стен

Осталось подсчитать площадь несущих стен здания и сравнить ее с полученным выше результатом. Если она меньше, толщину плиты можно уменьшить, например, до 25 см и повторно произвести расчет.

Таким образом вы выйдете на оптимальную толщину монолита. При этом следует придерживаться следующей рекомендации: если вы строите дом самостоятельно, не следует при определении толщины плиты выходить за рамки диапазона 15-35 см.

Если Вас интересуют другие виды фундаментов, то читайте статьи в соответствующих разделах по ссылкам ниже:

Видео о расчете фундаментов.

Расчет фундаментной плиты

Расчет фундаментной плиты является достаточно сложным, поскольку выполняется в 3D постановке с учетом совместной работы дома и основания. Фундаментная плита является одним из наиболее распространенных фундаментов в индивидуальном жилищном строительстве (далее ИЖС). В данной статье рассмотрены основные аспекты расчета, проектирования и строительства фундаментной плиты для ИЖС.

Фундаментная плита. Термины и определения

Фундаментная плита (raft foundation) — это фундамент в виде сплошной бетонной или железобетонной плиты, который передает нагрузки на основание от всего сооружения.

Суть работы и особенности фундаментной плиты

Рассмотрим работу фундаментной плиты под нагрузкой. Основная нагрузка на фундаментные плиты передается через несущие стены и колонны. На рисунке 2 показана деформированная схема системы «фундаментная плита – грунтовое основание» (для наглядности деформации увеличены во много раз и показаны в сечении). Как видно из рисунка 2, под стенами осадки плиты имеют максимальные значения, а между стенами осадки значительно меньше, поэтому формируется выгиб в противоположенную сторону.

Суть работы фундаментной плиты заключается в том, что в совестную работу с основанием включается не только та часть фундамента, на которую непосредственно действуют нагрузки, но относительно свободная от нагрузок часть фундамента. Таким образом, действующие на фундамент нагрузки «размазываются» по всей площади фундаментной плиты, вследствие этого появляются следующие преимущества относительно ленточного и столбчатого фундаментов:

  • значительно снижается удельная нагрузка на грунт;
  • значительно повышаются запасы по несущей способности основания;
  • значительно снижаются осадки основания и их неравномерность.

Исходя из особенностей работы фундаментной плиты, вытекают особенности армирования. Между несущими стенами или колоннами, как правило, рабочее армирование требуется в верхней зоне плиты, а под ними – рабочее армирование требуется в нижней зоне.

Изополя армирования фундаментной плиты в верхней зоне по оси Х

Изополя армирования фундаментной плиты в нижней зоне по оси Y

Область применения фундаментных плит

Фундаментные плиты целесообразно использовать:

  • при возможности резкого ухудшения деформационно-прочностных характеристик грунтов основания (например, вследствие изменения гидрогеологических условий);
  • на площадках, сложенных слабыми грунтами или грунтами с модулем деформации менее 10 МПа;
  • при наличии пучинистых грунтов и значительной чувствительности зданий к неравномерным деформациям;
  • при строительстве на просадочных грунтах;
  • при строительстве на органоминеральных и органических грунтах.

Иными словами, фундаментную плиту нужно применять в сложных инженерно-геологических условиях строительства. Если грунтовые условия достаточно хорошие, то дешевле применить ленточный фундамент с полами по грунту.

В частном строительстве фундаменты делают как правило малозаглубленными или вообще незаглубленными. Исходя из этого, фундаментная плита является предпочтительным вариантом, поскольку в отличие от ленточного фундамента, несущая способность основания будет гарантировано обеспечена даже на слабых грунтах.

Основные типы фундаментных плит для ИЖС

На участке строительства во многих случаях имеется перепад высот. Чтобы с одной стороны нивелировать этот перепад, а с другой – обеспечить требуемую высоту цоколя, разработаны различные варианты фундаментной плиты. На рисунках 5-11 показаны наиболее распространенные варианты фундаментных плит (подготовка под фундаменты условно не показана).

1. Незаглубленная или малозаглубленная фундаментная плита на участке без перепада.

2. Малозаглубленная фундаментная плита со встроенной подпорной стенкой на участке с перепадом

3. Малозаглубленная фундаментная плита ребрами вниз

4. Малозаглубленная фундаментная плита ребрами вверх

5. Заглубленная фундаментная плита (подземный этаж)

6. Фундаментная плита с ребрами или без на насыпи

7. Фундаментная плита на насыпном основании плюс подпорные стенки

Подробно о том, какие бывают подпорные стены, и как выполняется их расчет, написано здесь.

Расчет фундаментной плиты

Фундаментные плиты являются достаточно сложными конструкциями с точки зрения расчета. Дело в том, что простого способа выполнить их расчет не существует. В отличие от ленточного фундамента, фундаментную плиту можно рассчитать только с применением численных методов.

Расчет фундаментной плиты включает следующие основные пункты:

  1. расчет грунтового основания по несущей способности;
  2. расчет грунтового основания по деформациям;
  3. расчет железобетонных конструкций по первой и второй группам предельных состояний с подбором толщины и армирования;
  4. расчет фундаментной подушки;
  5. расчет теплоизоляции основания и фундамента;
  6. расчет устойчивости склона (откоса), если фундаментная плита расположена вблизи склона(откоса).

Наиболее корректный расчет фундаментной плиты предполагает рассмотрение совместной работы сооружения и основания. Такой расчет требует моделирования как минимум первого этажа, а в идеале – несущих конструкций всех этажей. Чем точнее моделируются условия работы фундаментной плиты, тем больше точность и достоверность расчетов, и тем экономичнее фундамент. Ниже рассмотрим пример расчета фундаментной плиты в пространственной 3D постановке с учетом совместной работы дома с основанием.

Моделируется фундаментная плита и несущие конструкции первого этажа.

Моделируются несущие конструкции второго этажа.

Расчетная модель разбивается на конечные элементы, задаются нагрузки.

Создается трехмерная модель грунтового основания.

Осуществляется привязка модели дома к модели основания.

На рисунке 12 показана модель основания в разрезе.

В результате расчета методом конечных элементов определяются усилия, подбирается толщина и армирование фундаментной плиты в соответствии с требованиями СП 63.13330.2018.

Толщину фундаментной плиты рекомендуется назначить из условия восприятия поперечных сил бетоном плиты, без поперечного армирования.

В результате расчета фундаментной плиты по материалу должны быть определены:

  • толщина фундаментной плиты;
  • требуемые характеристики бетона;
  • требуемые характеристики арматуры;
  • расположение слоев арматуры;
  • требуемое рабочее армирование (диаметр и шаг арматуры).

Подготовка под фундаментные плиты

Состав и объем подготовки под фундаментные плиты сильно разнится в зависимости от условий строительства.

Практически всегда нужно предусматривать бетонную подготовку толщиной 5-10 см из бетона В7,5. В большинстве случаев классическую бетонную подготовку можно заменить профилированной мембраной PLANTER.

Поскольку фундаментные плиты в ИЖС незаглубленные или малозаглубленные, а грунты основания во многих случаях пучинистые, то рекомендуется:

  • во-первых, выполнить подушку расчетной толщины из непучинистого грунта (песок гравелистый, крупный или средней крупности и др);
  • во-вторых, в фундаментной подушке предусмотреть дренажную систему;
  • в-третьих, выполнить теплоизоляцию основания и фундамента в соответствии с СТО 36554501-012-2008.

Пример 1. Подготовка под фундаментную плиту на просадочных грунтах

Пример 2. Подготовка под фундаментную плиту на пучинистых грунтах

Пример 3. Подготовка под фундаментную плиту на насыпных грунтах (непригодных для использования) при высоком уровне подземных вод

В проектах фундаментных плит, если имеется фундаментная подушка, необходимо закладывать контроль качества уплотнения грунтов на каждом квадратном метре. Для этой цели можно использовать динамический плотномер Д-51. Фундаментные подушки необходимо проектировать и устраивать в соответствии с требованиями СП 45.13330.2017.

Пример 4. Подготовка под фундаментную плиту на слабых глинистых грунтах

Помимо бетонной подготовки, в ряде случаев требуется щебеночная подготовка толщиной 10-20 см. Чаще всего используется щебень фракции 20-40 и 5-20 мм (фракция щебня уменьшается по мере приближения к бетонной подготовке).

Конструирование фундаментной плиты (КЖ)

Конструирование фундаментной плиты выполняется в соответствии с требованиями СП 63.13330.2018.

Защитный слой бетона при наличии бетонной подготовки должен быть не менее 40 мм, а при отсутствии подготовки – не менее 70 мм.

Армирование фундаментных плит производится в двух зонах: нижней и верхней. Каждая зона должна иметь рабочую арматуру в двух направлениях.

Армировать фундаментные плиты одной сеткой (совершенно не важно, где она будет расположена) категорически нельзя.

Фундаментные плиты чаще всего армируют отдельными стержнями, значительно реже – готовыми сетками.

Арматурные стержни стыкуются внахлёст. Стыки арматуры внахлестку следует располагать вразбежку. При этом площадь рабочей арматуры, стыкуемой в одном сечении, не должна превышать для периодического профиля — 50%.

Существует два основных подхода к армированию фундаментных плит:

  • первый подход, экономный и сложный в исполнении, предполагает установку нижней и верхней арматуры, соответствующей минимальному проценту армирования, по всей площади плиты, а на участках, где действующие усилия превышают усилия, воспринимаемые этой арматурой, — установку дополнительной арматуры, совместно с вышеуказанной арматурой воспринимающей действующие на этих участках усилия;
  • второй подход, дорогой и простой в исполнении, предполагает установку нижней и верхней арматуры одинаковой по всей площади в соответствии с максимальными значениями усилий.

В проекте необходимо использовать тот подход к армированию, который смогут правильно реализовать подрядчики заказчика.

На концевых участках фундаментных плит следует устанавливать поперечную арматуру в виде П-образных хомутов, расположенных по краю плиты, обеспечивающих восприятие крутящих моментов у края плиты и необходимую анкеровку концевых участков продольной арматуры.

Толщина фундаментной плиты в ИЖС, как правило, не должна быть менее 25 см.

Шаг стержней продольной арматуры рекомендуется назначать не более 200 мм.

В чертежах КЖ обязательно нужно указать, каким образом будет обеспечиваться проектное положение арматуры. Как правило, проектное положение нижней арматуры обеспечивается при помощи пластиковых фиксаторов, а верхней арматуры – при помощи фиксаторов типа «Лягушка». Размеры «лягушек» подрядчик должен уточнять по месту, в зависимости от способа установки.

В проектах фундаментных плит всегда нужно закладывать гидроизоляцию подошвы и торцов.

По итогам конструирования фундаментной плиты выдаются следующие рабочие чертежи:

  • опалубочный план фундаментной плиты с разрезами;
  • схема армирования фундаментной плиты;
  • спецификация материалов.

Чертежи следует оформлять в соответствии с требованиями ГОСТ 21.501-2018.

Пример 1. Конструирование фундаментной плиты

Пример 2. Конструирование фундаментной плиты

Устройство фундаментной плиты

Рассмотрим ключевые этапы устройства фундаментной плиты на конкретном примере.

1. Выполняется разработка котлована под фундаментную плиту

Перерыв между окончанием разработки котлована и устройством фундамента не допускается. При вынужденных перерывах должны быть приняты меры к сохранению природных свойств грунта.

2. Выполняется разработка котлована под дренажную систему

3. Выполняется монтаж дренажной системы, укладка геотекстиля и устройство фундаментной подушки

Фундаментная подушка устраивается путем послойного уплотнения при толщине слоя не более 10-15 см. Уплотнение производится до достижения проектного коэффициента уплотнения.

4. В процессе работ не забываем про коммуникации, которые будут под фундаментной плитой

5. Под ребрами плиты устраивается подготовка, монтируется опалубка, и продолжаем устройство фундаментной подушки

Работы по возведению монолитных железобетонных конструкций следует производить в соответствии с требованиями СП 70.13330.2012.

6. Устраивается теплоизоляция и гидроизоляция подошвы фундамента, выполняется армирование фундамента

7. Фундаментная плита готова к заливке

8. Выполняется бетонирование фундаментной плиты

9. Фундаментная плита почти готова. Выполняем уход за бетоном и ждем набора прочности

Распалубку фундаментной плиты следует производить при достижении бетоном не менее 80% от проектной прочности.

Загружать фундаментную плиту допускается при достижении 100% от проектной прочности (ждем 28 суток после заливки).

Нагружать фундаментную плиту необходимо по возможности равномерно.

Типы фундаментов. Монолитная фундаментная плита.

Введение

Монолитная фундаментная плита представляет собой плоскую ж/бетонную конструкцию, расположенную под всей площадью дома (или других построек). Поскольку важным фактором любого фундамента является площадь опирания на грунт и от неё зависит передаваемая на грунт нагрузка, монолитная фундаментная плита выгодно отличается от других типов фундаментов, т.к. её площадь очень большая и это позволяет использовать её на грунтах с низкой несущей способностью. По аналогии с ленточным фундаментом, фундаментная плита бывает двух типов: мелкозаглубленная (в случае отсутствия подвального (цокольного) этажа), заглубленная (при наличии подвального (цокольного) этажа). Это позволяет значительно сэкономить на земляных работах при отсутствии потребности в устройстве подвального (цокольного) этажа.
За особенность работы монолитной фундаментной плиты — не оказывать сопротивления подвижкам грунта и не гасить их данный тип фундамента ещё называют «плавающим». Но, нельзя данное название трактовать как универсальный фундамент для всех типов грунтов, вопреки сложившемуся мнению, данный тип не пригоден для грунтов с сильным пучением или на топких грунтах. На таких грунтах не исключены неравномерная просадка дома, что может привести к неправильной работе несущих конструкций и проявиться в виде трещин на них. Для правильной работы фундаментной монолитной плиты главное сохранить баланс между нагрузкой от дома и возникающим в грунте, сезонным напряжениям, т.е. нельзя на тонкой (слабой) плите возводить массивный каменный двух-, трехэтажный дом; и наоборот — на толстой (массивной) плите возводить легкое деревянное строение. Для точного определения толщины плиты, марки бетона, количества арматуры, её диаметров и её расположения в теле плиты, производится расчет фундаментной монолитной плиты, но поскольку выполнить такой расчет под силу только специалисту, для частного домостроения применяется набор требований, который с достаточной степенью точности позволяет определить все эти параметры и простому обывателю.

Шаг 1. Определяем толщину фундаментной монолитной плиты.

Поскольку, основное назначение фундамента — передавать нагрузку от дома на грунт (основание), для расчета основных характеристик фундамента необходимо произвести расчет веса дома (для этого, можно воспользоваться калькулятором расчета веса дома). Как уже говорилось в статье (Грунты и основания) в зависимости от типа грунта, меняются и его физико-механические свойства, главное из которых — несущая способность грунта. Несущая способность — это максимальная нагрузка, которую грунт способен воспринять от веса дома, без деформаций. На основании несущей способности были разработаны показатели оптимального давления на грунт фундаментной плиты, в зависимости от его типа (см. Таблицу 1).

Таблица №1.

Для примера, рассмотрим следующий вариант:
имеем дом, двухэтажный, наружные и внутренние стены которого выполнены из кирпича, толщина наружных стен в 2 кирпича (b=510мм), толщина внутренних несущих стен 1,5 кирпича (380мм). Размер дома в плане составляет 10 х 12м, длина внутренней несущей стены составляет 12м.п.
По результатам расчета на калькуляторе мы получили общий вес дома (с временными нагрузками и коэффициентом надежности 1,3): 630тн, при этом нагрузка на несущие стены составляет 6,38тн/м.п.
Далее, исходя из проекта, определяем площадь опирания плиты, в нашем примере, при размерах дома 10 х 12м, к длине и ширине необходимо добавить минимум по одной толщине наружной стены с каждой стороны, соответственно размеры плиты будут составлять:

(10м + 2 х 0,5(две толщины)) х (12 + 2 х 0,5(две толщины)) = 11 х 13 м = 143м2.

Таким образом у нас есть площадь плиты и вес дома. Разделим вес дома на площадь плиты:

630тн (630 000 кг) / 134м2 (1340000см2) = 0,470 кг/м2

— получили показатель распределенного давления на грунт от нашего дома.

Теперь из Таблицы №1 выбираем тип нашего грунта (например, «пески мелкие средней плотности») для которого оптимальным давлением будет 0,25кг/см2.
Сопоставляем с полученным нами распределенным давлением 0,47 кг/см2 отсюда делаем вывод: для нашего дома, имеющего вес 630тн на грунтах: пески мелкие средней плотности тип фундаментная плита экономически не выгоден, поскольку для выполнения условия оптимального давления на грунт нам потребуется увеличивать площадь фундаментной плиты почти в 2 раза.
Рассмотрим другой пример — имеем одноэтажный дом, с несущими стенами из пеноблоков, имеющий в плане размеры 8 х 10м. Используя калькулятор определяем его вес. Вес получился 98 тн. Определяем площадь фундаментной плиты:

(10м + 2 х 0,4 (две толщины)) х (8 + 2 х 0,4 (две толщины)) = 10,8 х 8,8 м = 95м2.

Таким образом у нас есть площадь плиты и вес дома. Опять разделим вес дома на площадь плиты:

98тн (98 000 кг) / 95м2 (950000см2) = 0,103 кг/м2

— получили показатель распределенного давления на грунт от нашего дома.

Теперь из Таблицы №1 выбираем тип нашего грунта (например, опять выберем «пески мелкие средней плотности») для которого оптимальным давлением будет 0,25кг/см2. Вычитаем из оптимального давления полученное нами распределенное давление:

0,250 — 0,103 = 0,147 кг/см2;

Теперь эту разницу мы должны компенсировать весом фундаментной плиты, для этого нам необходимо обратиться к формуле:

Mплиты / Sплиты = 0,147 кг/см2,

где,
Мплиты — масса плиты, кг;
Sплиты — её площадь, см2;

находим массу нашей плиты:

Мплиты = Sплиты х 0,147 = 950 000 см2 х 0,147 кг/см2 = 139 650кг;

Принимая во внимание, что плотность ж/бетона составляет в среднем 2500кг/м3, находим толщину нашей плиты:

139 650кг / 2500кг/м3 = 55,86 м3 (объем нашей плиты), разделим его на площадь / 95м2 = 0,588м = 58,8см.

Рассмотрим третий пример — имеем двухэтажный дом, с несущими стенами из пеноблоков, имеющий в плане размеры 8 х 10м. Используя калькулятор определяем его вес. Вес получился 168 тн. Определяем площадь фундаментной плиты:

(10м + 2 х 0,4 (две толщины)) х (8 + 2 х 0,4 (две толщины)) = 10,8 х 8,8 м = 95м2.

Таким образом у нас есть площадь плиты и вес дома. Опять разделим вес дома на площадь плиты:

168тн (168 000 кг) / 95м2 (950000см2) = 0,176 кг/м2

— получили показатель распределенного давления на грунт от нашего дома.

Теперь из Таблицы №1 выбираем тип нашего грунта (например, опять выберем «пески мелкие средней плотности») для которого оптимальным давлением будет 0,25кг/см2.
Вычитаем из оптимального давления полученное нами распределенное давление:

0,250 — 0,176 = 0,073 кг/см2;

Теперь эту разницу мы должны компенсировать весом фундаментной плиты, для этого нам необходимо обратиться к формуле:

Mплиты / Sплиты = 0,073 кг/см2,

где,
Мплиты — масса плиты, кг;
Sплиты — её площадь, см2;

находим массу нашей плиты:

Мплиты = Sплиты х 0,073 = 950 000 см2 х 0,073 кг/см2 = 63 350кг;

Принимая во внимание, что плотность ж/бетона составляет в среднем 2500кг/м3, находим толщину нашей плиты:

63 350кг / 2500кг/м3 = 27,74 м3 (объем нашей плиты), разделим его на площадь / 95м2 = 0,292м = 29,2см.

Анализ результатов расчета толщины фундаментной плиты:

по результатам расчетов толщина плиты может попасть в три диапазона:

  1. толщина плиты менее 100мм;
  2. толщина плиты от 150мм до 350мм;
  3. толщина плиты более 350мм.

В первом случае — у Вас очень слабая несущая способность грунта. Возможно потребуются дополнительные обследования и принятие решений для укрепления грунтов, либо переход на другой тип фундаментов.
Во втором случае — Монолитная фундаментная плита подходит Вам в качестве основания. Полученный результат округляют до ближайшего значения, кратного 50 мм (в целях экономии лучше округлять в меньшую сторону!).
В третьем случае — монолитная фундаментная плита, как тип фундамента не подходит для Вашего дома. Требуется принимать в расчет другой тип фундаментов (ленточный, столбчатый или свайный).

Таким образом, для рассмотренных нами первого и второго варианта показали — что тип фундамента — монолитная фундаментная плита — НЕ ПОДХОДИТ! Такой тип фундамента подходит лишь для третьего варианта, его мы и продолжим дальше рассматривать.
Окончательно принимаем толщину 25см и пересчитаем заново, но с учетом веса самой плиты:

168 тн (вес дома) + (95м2 (площадь плиты) х 0,25м (толщина плиты) х 2500кг.м3 (плотность ж/бетона) = 168тн + 59,38тн = 227,38тн (общий вес);

Разделим его на площадь плиты:

227 380 / 950 000 = 0,239кг/см2

— сравниваем с оптимальным давлением 0,250 получаем разницу 0,011кг/см2 — 4,4% от оптимальной нагрузки это в пределах

допуска (+-10%), поэтому дя расчета остальных показателей принимаем толщину плиты — 25 см.

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;

Потребность в арматуре:

  • арматура А500 диам. 14мм — 1,56тн.;
  • арматура А400 диам. 10мм — 0,85тн.;

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;

Для расчета укрупненной стоимости нам необходимо:
Состав работ и перечень необходимых материалов.
Состав работ:

  1. Разработка грунта — (из расчета мелкозаглубленной плиты и необходимых слоев получается глубина котлована: песок 300мм + подбетонка 100мм = 400 мм) — 95,0м2 х 0,4 = 38 м3;
  2. Устройство песчаного (щебеночного) основания — 0,3м (толщина) х 95,0 м2 = 28,5м3;
  3. Устройство подбетонки из бетона В7,5 — 95м2 (площадь) х 0,1м (толщина) = 9,5м3;
  4. Устройство гидроизоляции из рулонных материалов в два слоя: 95 м2;
  5. Устройство опалубки — 0,4 (высота опалубки) х (10,8 + 8,8) х 2 м.п. (периметр) = 15,68 м.кв.;
  6. Устройство арматурного каркаса — 1,56 + 0,85 = 2,41 тн.;
  7. Укладка бетонной смеси — 23,76 м2;
  8. Распалубливание — 15,68 м.кв.
  1. Песок(щебень) — 28,5 * 1,3 (коэфф. уплотнения) = 37,0м3;
  2. Бетон В7,5 — 9,5 х 1,02 = 9,7м3;
  3. Гидростеклоизол — 95 м2 х 2 (слоя) х 1,1 (расход) = 209м2;
  4. Щиты опалубки — 201,6 м.кв.;
  5. Арматура — 2,41 тн.;
  6. Бетон — 23,76 х 1,02 = 24,2м3;

Далее, в зависимости от региона, где Вы собираетесь строить определяете рыночные расценки на работы и материалы.
Сводим все данные в таблицу №3. и получаем смету:

Таблица №3.

Мы рассмотрели ещё один тип фундаментов — монолитная фундаментная плита, ознакомились с его плюсами и минусами. Этой статьёй мы заканчиваем знакомиться с типами фундаментов, далее будем рассматривать технологию их строительства.

Пример расчета плитного фундамента

Монолитный фундамент, как и свайный идеально подходит для строительства буквально практически любого здания. Эти 2 типа оснований одинаково хорошо переносят воздействие высоких нагрузок и перемещения рыхлых грунтов.

При этом монолитные плиты чаще всего применяют при строительстве крупных торговых центров и многоэтажных домов, а сваи при возведении частного сектора из малоэтажных домов.

Монолитная плита в качестве крепкого основания строители выбирают по многим причинам, однако, для того чтобы придать ей прочность и надежность необходимо произвести грамотные расчеты.

Основные этапы расчета монолитной плиты

Как и любой строительный процесс, расчет фундамента обуславливается правилами проектирования и соответствующими статьями СНиПов. Процесс расчета разделяется на 3 основных этапа:

  1. Проведение замеров и изучение грунта на месте строительства,
  2. Расчет толщины монолитной плиты,
  3. Расчет количества арматуры, необходимой для создания прочного основания.

Есть специальные программы (Мономах, Лира), которые автоматизируют процесс расчета. В тоже время посчитать будущий фундамент можно и вручную.

Процесс изучения основных характеристик почвы

Перед проведением расчетов любого из типов фундамента, для начала необходимо определить базовые характеристики основания на местности под будущее здание или сооружение. Главные показатели, значения которых влияют на расчет фундамента следующие:

  • Показатель водонасыщенности;
  • Несущая способность грунта.

Для строительства крупного объекта, перед проведением этапа разработки всего комплекса проектной документации, нужно дополнительно провести процедуру геологических изысканий. Данное обследование включает в себя операции:

  1. Бурение в грунте скважин;
  2. Проведение лабораторных исследований с грунтом.

В результате заказчик получается разработанный отчет, в котором помечают все особенности и основные характеристики грунта. Однако проведение полного комплекса геологических изысканий грунта обходится застройщикам довольно дорого. Именно по этой причине для проектирования частных домов скважины не бурят, этап изучения грунта проводят с применением шурфов.

Что такое шурфы и для чего они нужны?

Отрывка шурфов необходима для изучения состава грунта. Шурфы представляют собой ямы, которые выкапываются строителями вручную. Для этого с помощью лопаты откапывается шурф, который должен на 50 см быть глубже, чем будут располагаться подошвы основания. Состав почвы в свою очередь изучается по полученному срезу.

Благодаря шурфам определяется примерный тип несущего слоя на участке строительства, а также соотношение грунта и воды в нем.

Если по итогам обследования грунт перенасыщен водой, то частные дома строят либо на плите, либо опорах из свай.

Во время проведения мероприятий на этапе исследования и оценки почвы нужно обязательно выкапывать шурфы или делать скважины в нескольких точках площадки.

Простой пример: для многоэтажных домов нормой считается бурение 5 скважин на каждые 100 м2 площади будущего здания.Располагаются скважины точно под пятном будущей застройки, которая описана на генплане.

Как только с монолитным основанием определились, останется выяснить только оптимальные удельные значения давления на грунт. Эта информация берется из таблицы в соответствующем разделе СНиПа.

Пример расчета толщины монолитной плиты

Правила расчета монолитной плиты полностью описаны в строительных правилах (нормах)по проектированию и устройству монолитных оснований и фундамента для зданий и сооружений. Этап расчета толщины плиты состоит из двух операций:

  1. Собрать нагрузки на фундамент;
  2. Рассчитать значения несущей способности для основания.

При сборе нагрузки необходимо провести работы, связанные с вычислением общей массы здания вместе с учетом предполагаемого веса снеговой нагрузки в указанном регионе. Кроме того, при подсчете нагрузки от веса учитывается вес мебели, кровли, установленного оборудования и переменный вес людей в доме. Данные показатели берутся из таблицы в зависимости от материала, который будет применяться при возведении несущих стен, перегородок и перекрытий. Также при расчете необходимо учитывать коэффициент надежности – в среднем 1,3. Показания по снеговой нагрузке берутся из строительных норм по строительной климатологии и определаются в зависимости от снегового района, где будет возводиться сооружение.

При выборе значений из таблицы необходимо также учитывать толщину конструкций.

В итоге, общая масса здания формируется как сумма всех нагрузок на грунт, умноженная на общую площадь будущего здания. При этом обязательно учтите, что каждая из указанных при расчете нагрузок должна быть умножена на нормированный коэффициент надежности. Таким образом, проектировщики обеспечивают запас прочности по несущим способностям конструкции из монолитного бетона.

Основные формулы и коэффициенты при расчете толщины подошвы

Различные нагрузки имеют определенные коэффициенты надежности, которые нормируются СНиПом. Как правило, значения указываются в пределе от 1,05 до 1,4 в зависимости от типа нагрузки. Для монолитного основания из бетона строителями принимается коэффициент равный 1,3.

При уклоне кровли здания больше 60 градусов, можно давление от снеговой нагрузки в расчет не учитывать. При указанной крутизне ската кровли снег не будет скапливаться на поверхности крыши.

Формула для расчета подошвы и нагрузок на нее записывается в следующем виде:

Значения удельной нагрузки на почву без учета веса фундамента вычисляются, как P/S,

где под Р подразумевается сумма всех нагрузок на здание, а S — это проектная площадь будущей монолитной плиты из бетона.

Таким образом, узнав удельную нагрузку по таблице из строительных норм, вы подберете подходящую ширину подошвы.

Общий пример расчета для одноэтажного частного дома

Проведем пример. При расчете будем использовать следующие исходные данные об объекте:

  1. Здание представляет собой конструкцию одноэтажного частного дом с небольшой мансардой и общей площадью 36 кв. м.;
  2. Материал для возведения несущих стен – бруса, толщина которого 200 мм;
  3. Общее значение площади стен (4 стены с наружной высотой равной 4,5 м) равно 108 кв.м.;
  4. Внутренние перегородки выполнены из гипсокартона и составляют 75 кв.м. площади;
  5. На крыше используется образец металлической четырехскатной кровли, с уклоном в 30ᵒ;
  6. При исследовании грунт оказался пластичным, а качественный состав показал глину;
  7. Значения снеговой нагрузки для выбранного региона равняется 180 кг/м²;
  8. Перекрытия в частном доме будут из дерева, общая площадь составит 72 кв.м.

Пример сбора нагрузки для здания

Любой сбор нагрузки на будущее бетонное осуществляется с учетом всех конструкций, а также снеговой и ветровой нагрузки. Все данные заносятся в табличную форму. Посмотрите видео, как рассчитать все нагрузки, а также возвести монолитный фундамент.

При расчете необходимо учитывать нормативную и расчетную нагрузку в совокупности с коэффициентом надежности. Для нашего примера получим такие результаты:

  1. Нагрузка от стен вычисляется: 108*160*1,1 = 19008 кг,
  2. Нагрузка от гипсокартонных перегородок: 75*30*1,2 = 2750 кг,
  3. Нагрузка от деревянных перекрытий: 72*150*1,1 = 11880 кг,
  4. Давление металлической кровли: 42*60*1,1 = 2772 кг,
  5. Полезная и снеговая нагрузки: 72*150*1,2 + 42*180*1,4 = 23544 кг.

В итоге, в данном примере, мы получаем общую нагрузку здания в районе 59904 кг (это с учетом коэффициента надежности). Ширина подошвы бетонного основания вычисляется с учетом условия, что его ширина на 20 см больше, чем у дома. Таким образом, общая площадь основания равна 372100 кв. см.

Высчитываем удельную нагрузку на почву под домом по формуле: 59904 кг: 372100 кв.см. = 0,16 кг/см². Сравниваем полученные и заданные при расчете значения – Δ = 0,25 — 0,16 = 0,09 кг/см². Высчитываем массу будущего здания – М = Δ*S = 0,09*372100 = 33489 кг. Получаем в итоге толщину подошвы: t = 33489/2500 = 13,4 см. Так как значение не целое, за толщину бетонного основания принимают либо 10 см, либо 15 см.

При проверке на наименьший расход бетонного раствора и массы арматуры требованиям расчета удовлетворило значение толщины в 15 см. Остается посчитать лишь расход арматуры на монолитный фундамент выбранного одноэтажного дома для нашего примера.

Расчет арматуры на плиту

Дальнейшие расчеты примера по количеству арматуры основаны на следующих данных:

  1. Выбрана плита с общей толщиной в 15 см,
  2. Будет использовано 2 рабочие сетки,
  3. Диаметр металлических стержней выбран в 12 мм, а шаг стержней на расстоянии 150 мм,
  4. По количеству стержней получаем следующее количество штук (для двух слоев): 84*2=168 штуки,
  5. В результате, общую массу арматуру считаем по формуле: 1018,08 м * 0,888 кг/м = 905 кг.

Упрощенный расчет вручную необходимой толщины фундаментного основания и общего количества (веса) арматуры является несложной задачей, требующей небольшого количества свободного времени. Самое главное не запутаться в формулах и учесть всех коэффициенты.

Расчет плитного фундамента

Как мы уже писали, монолитный плитный фундамент – это цельная конструкция из армированного бетона, имеющая заданную жесткость на изгиб и прочность на сжатие. Численные величины прочности и жесткости обычно получают в результате расчета плитного фундамента при его проектировании.

Что такое плитный фундамент?

Люди во все времена старались строить свой дом на прочном каменном основании. Именно этот подход давал надежность и долговечность построенным зданиям. И именно он привел к проектированию и строительству на плитных фундаментах.

Плитным фундаментом принято называть конструкцию основания под здание, имеющую вид железобетонной монолитной плиты, располагающейся в границах периметра здания, а чаще несколько выходящую за них.

Существует два вида таких фундаментов:

  • сборные, собранные в единую плиту из готовых заводских блоков или плит;
  • монолитные, изготовленные непосредственно на стройплощадке и представляющие цельную жесткую конструкцию из армированного бетона.

Оба вида этих оснований имеют свои плюсы и минусы, и применяются при разных условиях строительства.

Сборная фундаментная плита сооружается из готовых железобетонных плит, произведенных на ЗЖБИ – заводе железобетонных изделий. Для изготовления могут применяться плиты типа:

  • ПД – плита дорожная;
  • ПДП – дорожная для покрытий;
  • ПДГ – дорожная с рифленой поверхностью;
  • ПДН – дорожная с напряженной арматурой;
  • ПАГ – аэродромная и мн. др.

Сборный фундамент из плит хорошо держит нагрузку на сухих, прочных и непучинистых грунтах. А лучше всего они работают на грунтах с мелко- или крупнообломочной каменной структурой. Для этого вида оснований желательна небольшая глубина промерзания грунтов. Поэтому чаще сборные плиты используются для строительства в южных районах страны, где грунт не замерзает или глубина промерзания незначительная.

Но стоит только супесчаному, глинистому, а особенно лессовому грунту немного подмокнуть, например, от тающего снега или затяжных осенних дождей, так немедленно начинаются проседания отдельных плит и после этого трещат стены и перекрытия дома.

  • Плитный монолитный фундамент является огромным искусственным плоским камнем высокой прочности. Прочность монолитного фундамента на сжатие обеспечивается использованием соответствующей марки бетона, а на изгиб – его арматурным каркасом.
  • Конструкцию каркаса изготавливают из арматурных стержней нужного диаметра и марки стали, пользуясь данными ГОСТ 5781. Можно делать каркас из композитных материалов – стекло или углепластика. Часть композитной арматуры изготавливается на основе базальтового волокна.
  • На месте стальной каркас сваривается электросваркой или связывается мягкой стальной проволокой. Композитный каркас только вяжется проволокой, точно так же, как и стальной.
  • Арматурный каркас имеет вид пространственной конструкции, в которой арматура расположена во взаимно перпендикулярных направлениях и образует две плоскости в виде горизонтальных сеток. Его схема определяется при проектировании.
  • Размер ячейки этих сеток рассчитывается при проектировании и находится в пределах 200 х 200 – 300 х 300 мм. Арматуру используют диаметром 12 – 16 мм.

Каркас устанавливается на пластиковых «стульчиках» – опорах. Их высота обеспечивает точное расстояние от нижней и верхней плоскостей фундамента, и составляет 50 мм. Каркасы монтируются так, что бы расстояние от их краев до опалубки так же было по 50 мм. Этот промежуток при заливке и уплотнении бетона образует специальный слой, защищающий арматурный каркас от коррозии. После застывания бетона и набора им прочности, заданной расчетом при проектировании монолитный фундамент готов к возведению здания.

У застройщиков бытует мнение, что монолитная плита фундамента подходит для любого вида грунта. Это не так. Ведь для болотистых и сильно промерзающих, а значит пучинистых грунтов, лучше использовать сваи. Слабо и среднесыпучие грунты монолитные плиты фундамента выдерживают хорошо.

Производим расчет плитного фундамент

Самым важным моментом в расчете является определение толщины плиты основания здания. Полный и наиболее точный расчет производит профессиональный строитель, имеющий соответствующий уровень знаний, опыта проектирования. Но на это нужно время, деньги и наличие профессионала. Частному непрофессиональному застройщику с небольшим превышением материалоемкости и меньшей точностью может быть достаточно более простого расчета фундаментной плиты.

Пример расчета плитного фундамента

1. Начинается расчет с определения типа грунта под будущим зданием.

Например, у вас пески мелкие со средней плотностью. Они выдерживают удельное давление фундамента в 0,35 кг/см2.

2. Рассчитываем общую массу будущего дома
  • Зная размеры дома, места окон, дверей, проемов, материал стен, перекрытий, их конфигурацию и толщину конструкций и, учитывая удельный вес материалов, определяем вес отдельных частей здания.
  • Просуммировав найденные величины, получаем общую массу здания.
  • Имея площадь здания, рассчитываем его снеговую нагрузку, связанную с углом наклона крыши и региона строительства.

3. Рассчитываем удельное давление здания на грунт

Рассчитанная общая масса здания делится на площадь фундаментной монолитной плиты. Получаем удельное давление здания на грунт (без веса фундамента). Определяем необходимый вес плиты.

4. Рассчитываем оптимальный объем и толщину фундамента

Массу плиты делим на плотность железобетона, равную примерно 2500 кг/куб. м. Объем делим на площадь плиты, получаем ее толщину.

5. Округляем полученную толщину

Округляем полученную толщину до большего и меньшего значений, кратных размеру строительного шага 50 мм. Выбираем подходящее значение и, учитывая его, пересчитываем массу фундаментной плиты. Сложив полученную массу с массой дома, рассчитываем удельное давление на грунт.

Затем сравниваем полученные цифры с табличными характеристиками грунта площадки. Разброс должен быть менее ± 25%.

6.Выбираем марку бетона

По результатам расчетов выбираем необходимую марку бетона.

Упростить расчеты плитного фундамента можно, применив калькулятор фундамента.

Конечная цель проектирования

Результатом проектирования должен быть:

  • сборочный чертеж монолитного фундамента;
  • текстовые документы – расчеты и обоснования проекта;
  • план разметки фундамента и привязка его к местности;
  • план отрывки котлована;
  • план сооружения опалубки;
  • план размещения материалов на строительной площадке;
  • планы доставки и заливки бетона, согласованные по времени.

Один из способов расчета параметров фундамента – метод конечных разностей, который показывает, как рассчитать характеристики плитного фундамента.

Расчет фундаментной плиты можно провести методом конечных элементов.

Но проще всего рассчитать фундаментную плиту, используя калькулятор расчета. В нем заложены все нужные формулы и методики.

Некоторые калькуляторы помогают рассчитать нужное количество песка, цемента, щебня, общее количество и стоимость материалов.

По результатам расчётов разрабатывается сборочный чертеж монолитного фундамента и все детализированные чертежи:

  • закладных деталей;
  • сборочный чертеж и деталировка арматурного каркаса;
  • рассчитанная схема размещения готовых каркасных сеток;
  • примерное устройство одноразовой опалубки из досок или устройство металлической многоразовой опалубки и схема ее использования т. п.

Профессионально спроектированный и построенный фундамент будет надежным основанием любого здания.

Расчет фундаментной плиты

При компьютерном расчете фундаментной плиты коэффициенты постели С1и С2 вычисляются после введения сведений:

вертикальная нагрузка в уровне низа фундаментной плиты (собственный вес фундаментной плиты и нагрузка на плиту, нагрузка от несущих вертикальных конструкций здания, от наружных и внутренних стен подвала, наружных стен надземной части здания — 20582,9+64825+62513+2895,7+138+3580,5+554,1+12294+8456+5871,6=181710,8 кН; Рср.= 181710,8/1069,24=169,94 кН/м 2 =0,17 МПа).

Среднее давление Рср.=0,17 МПа не должно превышать расчетного сопротивления грунта несущего слоя R.

Табличное (справочное) значение расчетного сопротивления основания, сложенного песками средней крупности средней плотности, составляет R=0,40 МПа > Рср.=0,17 МПа. Справочное значение расчетного сопротивления основанияRимеет место при ширине фундаментаb=1м и глубине заложения фундаментаd=2 м. С увеличением ширины фундамента и глубины его заложения расчетное сопротивление основания возрастает.

На рисунке 23 представлена расчетная схема фундаментной плиты как регулярного фрагмента с последующей корректировкой очертания плана. Регулярный фрагмент построен со следующей разбивкой на элементы:

по оси Х: 0,4+ 0,6×2; 1,354; 0,6×2; 1,35×4; 0,6×2; 1,35×4; 0,6×2+0,4+1+1,35×2; 1,3+0,62+0,4; 0,852+0,62+0,4+ 0,85×2; 0,62+0,4;

по оси Y: 0,4+0,6×2; 1,25×4+0,4; 0,6×2; 1,25×4+0,4; 0,6×2; 1,25×4+0,4; 0,6×2; 1,35×4; 0,6×2; 0,9×6; 0,6×2+0,4.

На рисунке 24 приведена пространственная модель рассчитываемой фундаментной плиты.

Рис.23. Расчетная схема фундаментной плиты как регулярного фрагмента с последующей корректировкой очертания плана.

Рис.24. Пространственная модель фундаментной плиты

На рисунке 25 представлена деформированная схема фундаментной плиты и изополя перемещений (мм) по оси Х. Максимальные перемещения составляют 11,7 см.

Рис.25. Деформированная схема фундаментной плиты и изополя перемещений (мм) по оси Х.

Фундаментная плита относится к гибким фундаментам, деформации которой приводят к перераспределению реактивного давления грунта по подошве фундамента. На рисунке 26 приведены изополя реактивных напряжений Rz (кН/м 2 ). Реактивные напряжения равномерно распределены в центральной части площади фундаментной плиты, увеличиваются к серединам сторон плиты и достигают максимальных значений в угловых зонах плиты. Rz =397 кН/м 2 2 . Реактивные напряжения имеют минимальные значения там, где здание имеет только подземную часть и соответственно фундаментная плита мало нагружена.

Рис.26. Изополя реактивных напряжений Rz (кН/м 2 )

На рисунках 27 и 28 показаны изополя напряжений в фундаментной плите соответственно по Мхи Му.

После выполнения статического расчета из окна Результаты расчетапереходим в окноЖелезобетонные конструкциии затем выполняем следующие действия:редактированиежесткости и материалы (тип — плита, бетон — В30, арматура — А500) при этом можно изменять параметры жесткости, заданные при выполнении статического расчета плиты.

Результаты подбора арматуры представлены на рисунках 29 — 32.

Рис.27. Изополя напряжений в фундаментной плите по Мх(кНм/м)

Рис.28. Изополя напряжений в фундаментной плите по Му(кНм/м)

Рис.29. Площадь арматуры фундаментной плиты в см 2 /м по оси Х у нижней грани

Рис.30. Площадь арматуры фундаментной плиты в см 2 /м по осиYу нижней грани

Рис.31. Площадь арматуры фундаментной плиты в см 2 /м по оси Х у верхней грани

Рис.32. Площадь арматуры фундаментной плиты в см 2 /м по осиYу верхней грани

Для сокращения расхода арматуры при армировании фундаментной плиты рекомендуется сначала установить рабочую арматуру, исходя из минимального процента армирования, а на участках, где действующие усилия превышают усилия, воспринимаемые этой арматурой, установить дополнительную арматуру.

Минимальный процент армирования составляет 0,3%. Аs=0,00310065=19,5см 2 -25А500 с шагом 200.

Фундаментная плита армируется отдельными стержнями, объединенными вязальной проволокой в сетки. Вязальная проволока должна быть диаметром d=1 мм. Концы арматурных стержней закрепляются не менее чем в двух-трех пересечениях арматурных стержней подряд. В средних полях — в шахматном порядке через два-три пересечения. Сетки располагаются у нижней и верхней поверхностей плиты.

В арматурные сетки, состоящие из стержней 25А500 с шагом 200, в соответствии с требуемой по результатам компьютерного расчета площадью арматуры могут быть добавлены дополнительные стержни, например:

требуемая Аs==62,8см 2 , уже установлена Аs==24,54см 2 (525А500), дополнительная Аs==62,8-24,5=38,3см 2 (дополнительно устанавливаются стержни32А500 с шагом 200);

требуемая Аs==73,6см 2 , уже установлена Аs==24,54см 2 (525А500), дополнительная Аs==73,6-24,5=49,1см 2 (дополнительно устанавливаются стержни36А500 с шагом 200);

требуемая Аs==50,9см 2 , уже установлена Аs==24,54см 2 (525А500), дополнительная Аs==50,9-24,5=26,4см 2 (дополнительно устанавливаются стержни28А500 с шагом 200).

При определении длины стержней дополнительного армирования принимается во внимание требование анкеровки дополнительных стержней в бетоне зоны плиты, окружающей зону усиления плиты дополнительной арматурой. Длина анкеровки арматурных стержней определяется по формуле:

, где коэффициент=1,запас по арматуреAs,cal/As,ef=1,

— базовая длина анкеровки.

При определении базовой длины анкеровки принимаются:

для класса бетона В30 Rbt=1,15 МПа;

для класса арматуры А500 Rs=435 МПа;

коэффициент 1=2,5;

коэффициент 2=0,9 при диаметрах стержнейds=36 мм иds=40 мм, при меньших диаметрах2=1.

Длина анкеровки для стержней дополнительного армирования: ds=28 мм, lan=1059 мм,

ds=32 мм, lan=1210 мм, ds=36 мм, lan=1513 мм.

Нижние сетки армирования плиты устанавливаются в проектное положение с применением пластмассовых (растворных) фиксаторов. Для обеспечения проектного положения верхних сеток используются стальные фиксаторы (поддерживающие каркасы). Длина каркасов — 6 м. Стальные фиксаторы выполнены из арматурных стержней Æ16А500. Поперечные стержни соединяются в каркасах под углом 60°и установлены с шагом 400 мм. По длине фундаментной плиты устанавливается пять поддерживающих каркасов в ряд с небольшими разрывами. Шаг каркасов по ширине фундаментной плиты — 2 м.

На концевых участках фундаментной плиты устанавливается поперечная арматура в виде П-образных хомутов. Поперечные хомуты обеспечивают восприятие крутящих моментов у края плиты и необходимую анкеровку концевых участков продольной арматуры (рис.33). Зона сопряжения фундаментной плиты с колоннами должна бать усилена установкой поперечной арматуры (рис.34)

Рис.33. Схема армирования по периметру фундаментной плиты

Рис.34. Схема установки (план)поперечных стержней в зоне продавливания фундаментной плиты (h–рабочая высота фундаментной плиты)

Другие узлы армирования фундаментной плиты смотри в [7,8].

Как рассчитать количество арматуры для фундаментной плиты

Плитный фундамент наиболее востребован при строительстве домов из теплоэффективных материалов: газо- и пенобетона, арболита, полистиролбетона, керамоблоков. В погоне за отменными теплоизоляционными качествами их плотность уменьшается, что не лучшим образом сказывается способности сопротивляться изгибающим нагрузкам. Плита, за счёт большой площади опирания, наиболее статична и к тому же подходит практически для любых грунтов – отсюда и такая популярность. А так как многие застройщики ведут самостоятельное беспроектное строительство, вопрос о расчете количества арматуры для фундаментной плиты вызывает у них наибольший интерес.

Описание монолитного плитного фундамента

Площадь плитного фундамента соответствует площади здания по осям, иногда лишь ненамного превышая её для того, чтобы можно было установить облицовку с утеплением. Именно это отличает данный вид фундамента от прочих, и делает его наиболее надёжным в плане пространственной устойчивости. Однако, чтобы обеспечить её с учётом воздействующих нагрузок и прочностных характеристик грунта, плиту нужно грамотно спроектировать.

В определённых случаях требуется предусмотреть не плоский вариант, а ребристый, причём рёбра могут быть направлены как вниз, так и вверх. Первый вариант – это традиционный вид ребристой плиты. Смысл её работы заключается в том, что грунт, находящийся между рёбрами, под давлением здания уплотняется и включается в работу синхронно с горизонтальной частью конструкции — это даёт возможность уменьшить толщину бетона. Изгибающий момент приходится на центр плиты, в котором продольно всегда располагается промежуточное ребро, поэтому верхнюю зону требуется армировать более интенсивно.

На просадочных грунтах лучше всего работает плита с рёбрами вверх. Устроив поверх них монолитное перекрытие, можно получить железобетонное основание с коробчатым сечением, которое идеально противостоит неравномерным просадкам. Если подобных проблем на участке нет, такой вариант плиты используют при строительстве домов из низкоплотного ячеистого бетона, для которого любые подвижки основания чреваты трещинообразованием.

Прежде всего, это удобно, так как рёбра в данном случае играют роль цоколя и позволяют поднять выше уровень пола первого этажа. Если проблем с просадочностью грунта нет, цокольное перекрытие делают не монолитное, а балочное, что позволяет обеспечить доступ к расположенным под полом трубам в случае необходимости ремонта. Так как в рёбрах имеется дополнительное армирование, горизонтальная часть плиты тоже может проектироваться с меньшей толщиной.

Естественно, в каждом случае расчет арматуры для плитного фундамента производится индивидуально, и никакого общего рецепта здесь быть не может. Разве что даются какие-то общие рекомендации, на которых, собственно и построен принцип работы онлайн калькулятора.

Плюсы и минусы

Устройство каждого вида плиты имеет свои резоны, но в общих чертах список достоинств и недостатков данной конструкции таков:

ПлюсыМинусы
Главным достоинством плитных фундаментов является их высокая несущая способность, возможность устройства в сложной гидрогеологической обстановке, в том числе при высоком УГВ.Высокая материалоёмкость.
При условии правильного расчёта с учётом характеристик грунта, исключается крен и вероятность неравномерной просадки.Высокая себестоимость по сравнению с лентами мелкого заложения и ростверками на столбах.
Ребристая структура даёт возможность получить экономию бетона, но при этом очень важен правильный расчёт арматуры.При наличии рёбер жёсткости, опалубку приходится формировать дважды.
Если плита поверхностная, кладка стен может осуществляться без цоколя. При этом тело плиты одновременно будет выполнять функции чернового пола.Заливку рёбер невозможно произвести одновременно с плитой, поэтому времени на формирование ребристого фундамента уходит больше.
При возведении дома с подвалом или цокольным этажом, роль направленных вверх рёбер играют стены. В данном случае этот вид плиты единственно возможный, и он обеспечивает заглублённой части дома идеальную жёсткость.Теоретически плиту можно устроить и на неровном рельефе, но на практике этого никто не делает, потому что дорого и технически сложно.
Если подвал не нужен, всегда есть возможность сделать плиту в незаглублённом варианте, а это существенная экономия на земляных работах.Наиболее трудоёмкой получается плита с коробчатым сечением: в виде чаши с монолитным перекрытием. Но это самый надёжный фундамент для просадочных грунтов.
Благодаря совмещению плиты с фундаментными лентами (снизу или сверху), есть возможность уменьшить толщину горизонтальной части и тем самым сэкономить на количестве заливаемого бетона.Вводы под коммуникации, электроэнергию и слаботочные линии прокладываются под плитой, в песчаном подстилающем слое, и в процессе эксплуатации доступа к ним нет. Поэтому профессиональное проектирование обязательно, и оно должно предусматривать резервные линии на случай выхода из строя основных трубопроводов.
Благодаря поверхностному расположению монолита и небольшой толщине, минимальный расход пиломатериалов на опалубку.

Способы создания арматурного каркаса

Почему плитный фундамент делается не просто бетонный, а железобетонный? Да потому, что бетон хорошо работает только на сжатие, а вот справляться с нагрузками на изгиб и растяжение ему помогает арматура. Без неё может быть залита только плита пола, которая не воспринимает нагрузок от веса стен и прочих конструкций здания. А если учесть ещё и силы морозного пучения, которые непременно действуют на плиту при малом заглублении, становится понятно, что без арматуры никак не обойтись.

Из стальной арматуры

Стальная арматура – это традиционный вариант армирования бетонных конструкций. Она представляет собой горячекатаные стержни из сплава железа с углеродом и легирующими добавками (маркируется А). Стержни бывают гладкими и профилированными.

Гладкие (класс А1) в фундаментных каркасах используются исключительно в качестве конструкционной арматуры (поддерживающей рабочие стержни), так как плохо сцепляются с бетоном. Из этой арматуры в плитах могут выполняться разве что подставки-лягушки или плоские каркасы для поддержки сетки верхнего яруса. Сваривать такую арматуру нельзя, можно только вязать.

Профилированная арматура (классы A2-A5) является в каркасе основной и, будучи уложенной в плите в продольном и поперечном положении, воспринимает растягивающие усилия на себя. Рифлёная арматура отличается по форме профиля, который бывает:

  1. Кольцевым. Это традиционная для нашей страны арматура, выпускающаяся по ещё советскому стандарту (ГОСТ 57*81). Её сечение представляет собой круглый профиль с двумя продольно идущими выступами, соединяемыми поперечными рёбрами по двухзаходной спиралевидной линии при диаметре более 8 мм, и по однозаходной линии при диаметре 6 мм. Именно к этому виду относится применяемая для вязки фундаментных каркасов арматура класса А3(А400).
  2. Серповидным. Этот вид арматуры имеет несколько другую форму профиля: у неё винтовые рёбра не закольцованы, а в местах примыкания к продольным выступам у них имеются промежутки. Сделано это для удобства сварки. Так как эта арматура соединяется иным способом, чем кольцевая, то и выпускается она по другому стандарту (ГОСТ 52544*2006).
  3. Существует ещё арматура со смешанным профилем. Он введён для повышенного сцепления и только для арматуры класса А500. Стержней более низкого качества с таким профилем не производят, и это позволяет определять класс арматуры визуально.

Кстати, о классах. Обозначения А1, А2, А3 и т.д. устаревшие, им на смену давно пришла более современная классификация А300, А400, А600. Чтобы избежать путаницы, в строительной документации почти всегда указываются оба варианта маркировки – новая в скобках.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector