...
Логотип "Строим Сами"

Плитный фундамент — устройство, проектирование, расчеты

Данный тип основания — это монолитная железобетонная конструкция, расположенная подо всем строением, а не только несущими стенами или углах постройки. Указанная особенность позволяет строить дома на сложных грунтах.

Плитное основание и возведённые на нём стены рассматриваются в проекте как части единой системы, работающей на сохранение целостности сооружения в течение длительного времени.

Главным преимуществом монолитных плит является их прочность и долговечность. Основным минусом считается высокая стоимость, зачастую вызванная неоправданно большим расходом материалов.

Устройство и проектирование плиты

Проектирование плитных фундаментов предлагает создание оптимального соотношения «цена-качество», поскольку учитываются не только характеристики строительных материалов, но и особенности выделенной под застройку местности, свойства почвы, а также суммарные нагрузки будущего строения и их направленность (вектор), на основании которых рассчитывается нужная толщина плиты.

При наличии плана здания, в котором уже указаны характеристики и главные узлы несущей конструкции, появляется возможность существенно сократить бюджет на самых ранних стадиях строительства.

Сбор данных

Для качественных проектных вычислений необходимо провести исследования характеристик грунта, а также рассчитать нагрузки, которые будут воздействовать как на основание, так и на почву под ним.

Тип почвы и ОУД

Свойства грунта нужны, чтобы определить оптимальное удельное давление (ОУД) на участке. На широкомасштабных стройках иногда проводится полноценный комплексный анализ почвы, но создание плана опорной конструкции для частного дома обычно не требует сложных геологических изысканий. Значение имеют два показателя: несущая способность грунта и его водонасыщенность.

Исследования проводятся либо с помощью бура — анализу подвергаются части земли, поднятые с помощью лопастей; либо через шурф — копают яму глубиной не менее 50 см и изучают разрез на предмет основных слоёв, из которых состоит почва. Уровень водонасыщенности определяется по интенсивности заполнения ямы или скважины водой.

Технология получения полной картины включает точечные заборы по всей территории стройки.

Нагрузки

Задача монолитного основания — равномерная передача нагрузок (давления суммарной массы строения и его содержимого) на грунт. Поэтому толщина плиты фундамента зависит от типа здания, этажности, материалов, использующихся при строительстве, и дальнейших условий эксплуатации — всего, что создаёт это давление.

Расчет плитного фундамента учитывает обе категории нагрузок: постоянные и временные. Запас по несущей способности каждой из них обеспечивается коэффициентом надёжности.

Сбор нагрузок для расчета

Постоянная — это усилие, с которым воздействует возведённая конструкция в комплексе. Поэтому необходимо учитывать:

  • Общую массу крыши (включая стропила, покрытия и подкровельные слои),
  • Вертикальные опоры (стены, перегородки, опорные колонны),
  • Горизонтальные перекрытия (с учётом веса балок, покрытия полов и изоляционных слоёв),
  • Блоки (дверные, оконные),
  • Лестницы,
  • Коммуникации (отопление, канализация, водопровод),
  • Собственный вес плиты. При наличии подвального помещения, имеющего опору на стены, вес его перекрытий включается в расчёт.

Временные нагрузки — это усилие, возникающее периодически. Подразделяются на:

  • Длительные: к ним относятся мебель, оборудование, дополнительные перегородки в доме.
  • Кратковременные: вес жильцов, погодные нагрузки (снеговая, возникающая от воздействия ветра или влаги).
  • Ударные (особые). Появляются в исключительных случаях, таких как сейсмическая активность или ураганные ветры. Близость аэродрома, железной дороги или вибрирующих механизмов также приравнивается к ударным, поскольку способна создать кратковременное напряжение, более высокое, чем при длительном или постоянном воздействии.

На основании собранных данных составляется проект, содержащий графические документы (чертежи) и подробную информацию, включающую вычисления по форме и габаритам плиты, схему армирования, рекомендуемую толщину слоёв основания, планы параметров гидро- и теплоизоляции, и варианты монтажа коммуникаций.

Устройство плиты фундамента для частного дома

Плитное основание представляет собой конструкцию из пошагово монтируемых слоёв. Проектирование учитывает варианты расчёта для каждого из них.

Стандартная схема (классический «пирог») в разрезе состоит из семи позиций:

Устройство плиты фундамента (пирог)
  • 1

    Тщательно уплотненный грунт на дне котлована. Трамбовка нужна для того, чтобы материал подушки не смешивался с землей. (Если бюджет позволяет, стоит использовать геотекстиль).

  • 2

    Подушка. Насыпается из песка крупных фракций, служит дренажным слоем, гасит вибрации и выравнивает основание. В зависимости от особенностей грунта можно использовать гравий или мелкий щебень — материалы, не подверженные пучению.

  • 3

    Геотекстиль. Полотно армирует материал подушки и предохраняет от размытия влагой — грунтовыми или дождевыми водами.

  • 4

    Подбетонка (бетонная подготовка). Выравнивающий слой из бетона (не более 5 см) для дополнительной гидроизоляции и укрепления несущей способности основания.

  • 5

    Гидроизоляция. Защищает от влаги и предотвращает утечку бетонного молочка, что обеспечивает правильное созревание смеси.

  • 6

    Бетон. Вкупе с армирующим каркасом составляет плиту фундамента, устойчивую как к вертикальным, так и к наклонным нагрузкам.

  • 7

    Арматура. Необходима для противостояния скручиванию и растяжению. Бетон устойчив к сжатию, но без армирования может растрескаться под воздействием изгибающих моментов.

Расчёты материалов для плитного фундамента

Цель проектирования — определить минимально допустимые габариты основания. Неоправданно массивный ж/б монолит, кроме перерасхода бюджета и материалов, несёт риск со временем погрузиться в землю под тяжестью собственного веса. А если постройка лёгкая и не создаёт необходимого давления на фундамент, то конструкция будет реагировать на любые подвижки почвы. Значения и коэффициенты для расчётов монолитных плит регулируются нормативами.

СНиП 52-01-2003, СП 52-103-2007

Бетон: расчёт толщины плиты фундамента и расход материала

При выборе бетона для заливки монолита внимание уделяется показателям прочности, подвижности, морозостойкости и водонепроницаемости. В проекте варианты указываются с учётом суммарной массы нагрузок и свойств почвы. Обычно рекомендуются марки от М200 до М450, обладающие прочностью В20-В35, со степенью подвижности П4, морозостойкостью не ниже F100 и влагостойкостью W6-W12.

Наиболее простой метод вычислить высоту основы сводится к сложению толщины прутьев армирующего каркаса и слоя бетона вокруг него (обычно от 40 мм, в зависимости от типа почвы и вида строения). Если армирующих поясов больше одного, то учитываются диаметр стержней каждого и промежуток между ними.

Вычисления проводятся по нагрузкам планируемого сооружения:

  • По строительным нормам площадь основы превышает аналогичный параметр планируемого сооружения на 10 см с каждой стороны (минимальный припуск);
  • Общее давление строения (сумма всех нагрузок) делится на площадь, и получается удельное давление на землю;
  • Удельное давление вычитается из оптимального, указанного в таблице СНиП 2.02.01-83 (Основания зданий и сооружений) типа грунта;
  • Разница (оптимальное давление минус удельное) умножается на площадь, и получается максимальная рекомендуемая масса будущего ж/б монолита.
  • Высота бетонного слоя определяется так: рассчитанную ж/б массу делят на среднюю плотность бетона (она отличается для разных марок бетона и находится в промежутке от 2 200 до 2 500 кг/куб³), а затем на площадь.
  • Результат округляется кратно 5 см. Правильность проверяется разницей между полученным и табличным (оптимальным) давлением — она не должна превышать 25%.

Пример и проверка расчета бетона

  • Расчет толщины плиты
  • Проверка полученной толщины
  • Расчет нужного объема бетонного раствора

Арматура: материал и расчёты

Внутреннее армирование монолита — это каркас или сетка из металлических прутьев (стержней). Если толщина плиты составляет менее 15 см, армирование допускается в один слой, если же значение больше, то придется использовать двойной каркас. Горизонтальные стержни должны быть не менее 12 мм в диаметре, а вертикальные не менее 6 мм. При этом общее поперечное сечение будет составлять не менее 0,3% высоты бетонной основы.

Технологический стандарт предусматривает два вида армирующих прутьев:

  • Гладкий. Используется для сохранения формы основания,
  • Ребристый (профилированный). Равномерно распределяет нагрузку, за счёт рёбер не позволяют разнонаправленному давлению сжимать монолит.

Большинство специалистов рекомендуют ребристые стержни для конструирования каркаса.

Проволока для вязки арматуры должна обладать не только прочностью, но и достаточной мягкостью на изгиб. Оптимальное решение — проволока из низкоуглеродистой стали, с сечением 1,2-1,5 мм.

В задачи проектирования входит выбор диаметра стержней и оптимальная схема армирования. Рекомендованный шаг арматуры (расстояние между прутками) не должен превышать высоту ж/б монолита больше, чем в 1,5 раза. Для частного дома показатель составляет не более 20 см при толщине плиты до 15 см, и не более 40 см при значении выше (СП 63.13330.2018).

При необходимости из-за особенностей будущего строения и типа сложности грунта схема армирования усиливается в местах максимальных нагрузок (колонны, несущие стены). Но неоправданное использование арматуры ухудшит технические характеристики основания. Допустимый предел для усиления составляет 4% (для колонн — 5%).

Поскольку продольные и поперечные прутья могут иметь разное сечение, пошаговый расчёт арматуры ведётся по указанному ниже алгоритму:

  • Длина плиты делится на арматурный шаг, к полученному числу прибавляется 1 (замыкающий поперечный ряд);
  • Сумма рядов умножается на ширину конструкции, где результат — общая длина поперечных прутьев;
  • Общая длина делится на выбранный стандарт арматурного реза (длину одного поперечного прутка). Это количество поперечных стержней;
  • Ширина фундамента делится на арматурный шаг, к полученному числу прибавляется 1 (замыкающий продольный ряд);
  • Сумма продольных рядов умножается на длину основы, а результат — общая длина продольных стержней;
  • Суммарная длина делится на выбранный стандарт арматурного реза (длину одного продольного прутка). Это количество продольных стержней.

Пример

Расчет арматуры

Расчёт опалубки

Конструкция из щитов (металлических листов, доски, профнастила), в которую устанавливается арматура и заливается бетон, должна обладать прочностью и герметичностью, чтобы выдержать общее давление раствора и не допустить его утечки. Выбор материалов для опалубки зависит от типа грунта и вида строения, а качество регулируется строительными нормативами (ГОСТ Р 52086-2003).

Площадь опалубки находят, умножая периметр будущего фундамента (сумму длин всех сторон) на его высоту с учётом заложенных в нормативе припусков.

Чтобы узнать сколько материала потребуется для монтажа опалубки, полученную величину делят на площадь единицы доски, металлического листа. Количество боковых подпорок и крепежей для щитов рассчитывается по строительному нормативу с учётом особенностей конструкции.

Пример

Расчет досок для опалубки

Заключение

Проектирование позволяет сберечь время, избежать перерасхода материалов и сохранить баланс между качеством и вложениями. Рассчитать параметры и примерную смету можно самостоятельно, руководствуясь технологией, инструкциями и строительными нормами.

Дата публикации: 13.06.2023 г.
Поделиться в соцсетях!
Оставить комментарий

Go to Top
Серафинит - АкселераторОптимизировано Серафинит - Акселератор
Включает высокую скорость сайта, чтобы быть привлекательным для людей и поисковых систем.