Как правильно рассчитать толщину плитного фундамента

Определение нагрузок на основание

Итак, на раннем этапе проектирования, важно произвести расчет нагрузки будущего дома. Для этого необходимо обладать рядом познаний, включающих в себя следующие аспекты:

Тип грунта

Этот момент важно выяснить опытным путем. Для этого копается яма на глубину, примерно, до 2 м, изучается структура породы земли, состав, плотность и другие физические данные

Все это производится в соответствующей организации путем лабораторных исследований.
Материал, из которого планируется построить дом. Нужно понимать, что если перекрытие у вашего дома будет из плит, сам материал будет блок, пеноблок, газобетон, керамзитоблок, а также другие тяжелые варианты, то и фундамент должен выдерживать соответствующие нагрузки. В случае с использованием дерева и перекрытием из дерева, малоэтажных строений, нагрузка на фундамент будет снижена, что позволит неплохо сэкономить на обустройстве основания.

Учесть динамические и статические нагрузки. Что касается статических нагрузок, то сюда относятся давление стен, действующее давление крыши, цоколя, общей нагрузки мебели и прочей составляющей внутри дома. Что касается динамических нагрузок, то сюда определяют ту величину давления на фундамент, которая может либо понижаться с течением времени, либо возрастать. Например, к динамическим нагрузкам можно отнести давление снега на крышу.
Марка бетона

Очень важно определить марку бетона, что будет влиять и на прочность основания и на возможность эксплуатировать дом в разных условиях. Важно учесть, какая толщина монолитной плиты фундамента подойдет для вашего проекта.

Этапы строительных работ

Участок, отведенный под застройку, следует защищать от дождевой воды, для чего устраиваются водоотводящие траншеи. Потом приступают к выполнению разметки под рытье котлована.

Дно должно располагаться строго горизонтально, для чего проводится контроль с помощью нивелира. Глубина нами уже определена. Как правило, плита готового фундамента должна возвышаться над земной поверхностью сантиметров на пятнадцать или больше. Весь плодородный слой почвы удаляется, что тоже оказывает влияние га глубину устройства котлована.

На дне расстилается геотекстиль, насыпается песчаная подушка и слой щебенки. Засыпка выполняется послойно, материал смачивается и утрамбовывается, так как от этого зависит эксплуатационный срок фундамента.

Заливается слой тощего бетона, чтобы получить ровную поверхность.

После того, как растворная масса застынет, укладывается гидроизоляционный материал. Как правило, для этого применяют рулоны рубероида или жидкий битум. Полоски накладываются с напуском, участки которых обрабатываются газовой горелкой.

Устанавливается опалубочная конструкция. Высота ее не слишком большая, особых сложностей работа не вызывает. Щиты изготавливаются из досок или фанерного материала

Отдельное внимание уделяется выравниванию верхнего края по одной горизонтали

В качестве утеплительного материала используют экструдированный пенополистирол, толщина которого достигает пяти – десяти сантиметров. Стыковочные участки проклеиваются скотчем, чтобы здесь не протекало цементное молочко.

Готовится по площади будущего основания каркас из арматуры, закладывается в опалубку двумя рядами.

Выполняется бетонирование, для чего следует заказать необходимое количество раствора на заводе с доставкой на площадку.

Контрольный расчет

Итак, полученное после округления значение толщины фундаментной плиты опять умножьте на площадь. И уже этот объем умножьте на плотность (2 500 кг/м3) – 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.

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 грунта	Оптимальное удельное давление на грунт, кг/см2
Песок пылеватый и мелкий	0,35
Песок средней крупности	0,25
Супесь*	0,50
Суглинок	0,35
Пластичная глина	0,25
Твердая глина*	0,50

*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.

Характеристики учитываемы при расчете плитного основания

При внесении исходных данных в калькулятор плиты перекрытия пользователь помимо линейных размеров должен заранее правильно подобрать такие характеристики будущей железобетонной плиты, как толщина и глубина заложения.

Толщина фундамента

Толщина плиты фундамента колеблется от 15 до 30-50 см. и зависит от таких факторов как:

Вес конструкции – легкие деревянные дома, постройки из пенобетона целесообразно возводить на плитах толщиной 15 см. Тяжелые кирпичные здания, дома, имеющие два и более этажей, возводят на железобетонных плитах толщиной не менее 30 см.

Для массивного дома нужен мощный фундаментИсточник innovus.biz

Свойства грунта – для не пучинистых осадочных (крупнозернистые пески) и твердых скальных грунтов достаточно плиты толщиной 20 см. При возведении же постройки на подверженных зимнему вспучиванию подвижных грунтах (пылеватые пески, глины, супеси) плита должна иметь толщину не менее 30 см.

Глубина заложения

Эта характеристика монолитной фундаментной плиты, отражает заглубление последней, относительно уровня почвы. Различают монолитные фундаменты мелкого и глубокого заложения. Первые располагаются полностью над поверхностью почвы, опираясь на песчаную подушку, вторые – ниже уровня промерзания грунта.

Зависит от таких факторов как:

• Вес конструкции – для тяжелых кирпичных домов используют заглубленные монолитные основания, в то время как для более легких – плитные фундаменты мелкозаглубленные.
• Глубина промерзания грунта и уровня грунтовых вод – если подземные воды залегают близко к поверхности и грунт подвержен вспучиванию, используют плитные основания глубокого заложения, заливаемые ниже отметки промерзания. При глубоком же залегании грунтовых вод заливают мелкозаглубленные монолитные железобетонные плиты.

Ориентировочную глубину промерзания грунтов можно узнать из справочников, а точный ответ по конкретному участку даст геологическая экспертизаИсточник shallot.ru

Принцип строения плитного основания

Если здание или строение имеет в высоту два-три и больше этажей, а вес его от 20 – 25 тонн на 1 кв.м., целесообразно применять плитный вид фундамента. Это железобетонная монолитная плита толщиной 30-40 см, лежащая под всей площадью возводимой постройки. Для конструкций сложных геометрических форм эту основу обычно разделяют на более мелкие по размеру части, оставляя деформационные швы.

Такие бетонные монолиты бывают 2-х типов:

Мелкозаглубленные – относительно бюджетный вариант. Строительно-монтажные работы составляют срез плодородного слоя почвы и уплотнение нижележащего слоя грунта. Такой тип применим для строительства зданий и сооружений небольшой площади, а также для домов из дерева или бревен.

Глубокозаглубленные. При возведении построек с большим подвалом или цокольным этажом следует применять глубокозаглубленный фундамент. Материальные и трудовые затраты при этом увеличиваются, так как становится больше и объем земляных работ (нулевого цикла). Для монтажа требуется котлован, на дне которого лежат более плотные грунты. За счет этого выигрывает устойчивость конструкции, так как почвы практически не деформируются под нагрузкой постройки.

Воспользуйтесь рекомендациями специалистов при выборе типа основания, чтобы в ходе эксплуатации будущей постройки не возникло непредвиденных деформаций.

Устройство плитного фундамента

В первую очередь следует уделить внимание качественной гидроизоляции. Она позволит защитить фундамент, а значит и всё строение от разрушения, предотвратит возникновение сырости, грибка и плесени в помещениях

Разнообразие гидроизоляционных материалов огромно – есть рулонные, напыляемые, обмазочные.

Защита фундамента от воды осуществляется по всей его площади. На подушку из песка обычно внахлёст укладываются рулонные материалы, стыки между которыми герметизируются оплавлением горелкой.

После отведения грунтовых вод и монтажа гидроизоляции выполняется вязка арматуры. Обычно минимальный используемый диаметр 12 мм. Арматура укладывается решёткой в среднем через 20-30 см.

Между собой перпендикулярные стержни соединяются вязальной проволокой. Безусловно, арматуру можно и сваривать, однако этот процесс значительно снижает коррозионную стойкость стали, и её необходимо дополнительно защищать от разрушения.

От края плиты арматуру должен отделять защитный слой бетона минимум в 4-5 сантиметров.

Фундамент лучше заливать сразу за один раз. Если это невозможно, то перерыв между этапами не должен быть больше 12 часов. За больший срок бетон сильно застынет, и вместо цельной плиты получится несколько отдельных фрагментов, что значительно ухудшит эксплуатационные характеристики фундамента.

В бетоне очень важно соблюдение пропорций основных компонентов, поэтому, чтобы они не нарушались, в жаркую погоду залитый фундамент необходимо поливать водой из шланга, а в случае дождей и избыточной влажности – накрывать полиэтиленовой плёнкой. В среднем бетон набирает большую часть своей прочности за месяц, однако использование специальных добавок для ускорения твердения способно значительно уменьшить этот срок

В среднем бетон набирает большую часть своей прочности за месяц, однако использование специальных добавок для ускорения твердения способно значительно уменьшить этот срок.

Твердеть фундамент должен в условиях положительной температуры, поэтому при выполнении строительных работ в зимнее время строительную площадку следует прогревать.

Общая методика расчетов толщины

Перед началом расчета поводят геологический анализ почвы и из справочной информации выбирают значение удельного давления на грунт для выбранного типа фундамента. Учитывая степень пучения грунта вычисляют глубину подошвы.

На этапе определения весовых нагрузок учитывают все конструкционные особенности постройки (материал стен, размер проемов, массу кровли и прочее). К полученному значению добавляют эксплуатационную нагрузку для всех этажей и среднюю нагрузку снежного покрова для своего типа крыши.

Зная площадь основания монолитной плиты и величину удельной нагрузки на один квадратный метры участка, находят расчетный объем фундамента и предварительную толщину основания.

После этого расчет нужно повторить, но уже учитывая вес питы основания, прибавив его к нагрузкам здания. Полученное число сравнивают с допустимым давлением для выбранного участка. Рассчитанные параметры будут полезны при выборе марки бетона для раствора и схемы армирования.

Глубина залегания основания

Плитный фундамент принято относить к мелкозаглубленным. Как правило, верхний уровень заливки выводится вровень с поверхностью почвы. Исключения бывают в случае обустройства подвальных помещений в домах с монолитным плиточным основанием, в таких случаях плиту опускают на высоту подвального этажа с учетом толщины монолитной плиты самого основания.

В остальных случаях после расчета толщины плиты фундамента высчитывают глубину выемки грунта для котлована. Данная величина складывается из следующих показателей:

1. Песчаная подушка. Высота одного слоя песка 0,15 м, обычно выкладывают не менее 2 слоев, каждый тщательно утрамбовывая.
2. Подбетонная основа. Выполняется с целью выравнивания поверхности и для гидроизоляции, чтобы предотвратить утечку молочка из бетона монолитной основы. Для двухэтажного дома минимальная толщина подбетонки 0,07 м.
3. Гидроизоляция рубероидом в 2 слоя крест-накрест.

Путем несложных вычислений получаем минимальное значение глубины котлована для двухэтажного кирпичного дома: 0,15+0,15+0,07+0,3= 0,67 м.

Некоторые нюансы

Есть примечание к значениям в таблице, пример которой содержится в материале. Если сбор нагрузок для расчета выполняется не профессиональными проектировщиками, рекомендуется занижать значения сжатой зоны ER приблизительно в 1,5 раза.

Дальнейший расчет будет производиться с учетом a = 2 см, где a – расстояние от низа балки до центра поперечного сечения арматуры.

При E меньше/равно ER и отсутствии арматуры в сжатой зоне бетонную прочность следует проверять согласно следующей формуле:

B < Rb*b*y (h0 – 0.5y).

Физический смысл данной формулы несложен. Любой момент может быть представлен в виде действующей силы с некоторым плечом, следовательно, для бетона понадобится соблюдать вышеприведенное условие.

Проверка прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой с учетом E меньше/равно ER производится согласно формуле: M < RsAs (h0 – 0.5y).

Суть данной формулы следующая: по расчетам арматура должна выдержать нагрузку такую же, как и бетон, потому как на арматуру будет действовать такая же сила с таким же плечом, как и на бетон.

Плиты перекрытия с разными несущими способностями, от 400 кг/м2 до 2300 кг/м2.

Примечание по этому поводу. Подобная расчетная схема, которая предполагает плечо действия силы (h0 – 0.5y), дает возможность довольно легко и просто определить основные параметры поперечного сечения согласно формулам, которые будут приведены ниже. Однако стоит понимать, что подобная расчетная схема вовсе не единственная.

Расчет может быть произведен относительно центра тяжести сечения, которое было приведено. В отличие от металлических и деревянных балок, рассчитывать железобетон по предельным растягивающим либо сжимающим напряжениям, которые возникают в нормальном (поперечном) сечении балки из железобетона несколько сложно.

Железобетон является композитным и очень неоднородным материалом. Однако и это еще не все. Многочисленные экспериментальные данные сообщают о том, что предел прочности, текучести, модуль упругости и другие различные механические характеристики имеют несколько значительный разброс. К примеру, при определении бетонного предела прочности на сжатие одинаковые результаты не будут получаться даже тогда, когда образцы изготавливаются из смеси бетона одного замеса.

Связано это с тем, что прочность бетона будет зависеть от большого количества различных факторов: качества (степени загрязненности в том числе) и крупности заполнителя, способа уплотнения смеси, активности цемента, различных технологических факторов и так далее

Обращая внимание на случайную природу данных факторов, естественно считать предел бетонной прочности случайной величиной

Высота сжатой зоны бетона при отсутствии в ней арматуры может определяться по следующей формуле:

Для того, чтобы определить сечение арматуры, прежде всего необходимо определить коэффициент am:

Арматура в сжатой зоне не требуется при am < aR. Значение aR определяется по таблице.

В случае, если арматура в сжатой зоне отсутствует, сечение арматуры необходимо определять согласно следующей формуле:

As = Rb * b * h0 (1 – корень кв.(1 – 2am)) * l * Rs.

Пример расчета ленточного фундамента по несущей способности грунта для дома из кирпича

Для получения более достоверных и надежных данных рекомендуется использовать прочностные характеристики грунта, полученные в результате испытаний. Это также приводит, как правило, к уменьшению ширины фундамента при его проектировании (при расчете минимальной ширины фундамента).

Рекомендуемый вариант. Если вам известны прочностные характеристики грунта, конструктивная схема здания (сооружения), длина и высота здания (сооружения), то выбираем данный пункт меню.

Также данный пункт меню выбираем при условии, если прочностные характеристики получены не в результате испытаний, а взяты по таблицам приложения Б СП 22.13330.2011 (Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*). Для того чтобы подобрать расчетное значение удельного сцепления грунта и угол внутреннего трения по данному приложению необходимо знать тип грунта, коэффициент его пористости и показатель текучести .

https://www.youtube.com/watch?v=ytcreatorsru

Расчетное сопротивление грунта в данном калькуляторе определяется для бесподвальных сооружений.

Если вы обладаете минимальными данными о параметрах здания (сооружения) и о грунте основания, то выбираем данный пункт меню.

Расчет сопротивления грунта основания в данном случае будет осуществлен через формулу, где основным параметром будет служить табличное сопротивление грунта .

Самостоятельное определение типа грунта

Самостоятельное определение плотности грунта

Самостоятельное определение показателя текучести

• Общая длина ленты

– Длина фундамента по центру ленты с учетом внутренних перегородок.

Площадь подошвы ленты

– Площадь опоры фундамента на почву. Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.

Площадь внешней боковой поверхности

– Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.

Объем бетона

– Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.

Вес бетона

– Указан примерный вес бетона по средней плотности.

Нагрузка на почву от фундамента

– Распределенная нагрузка на всю площадь опоры.

Минимальный диаметр продольных стержней арматуры

– Минимальный диаметр по СП 52-101-2003, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.

Минимальное кол-во рядов арматуры в верхнем и нижнем поясах

– Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.

Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)

– Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СП 52-101-2003.

Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов)

– Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.

Величина нахлеста арматуры

– При креплении отрезков стержней внахлест.

Общая длина арматуры

– Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.

Общий вес арматуры

– Вес арматурного каркаса.

Толщина доски опалубки

– Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.

Кол-во досок для опалубки

– Количество материала для опалубки заданного размера.

Глубина размещения

В большинстве случаев закладка плитной фундаментной основы выполняется с незначительной глубиной. Если проектом не предусмотрены подвалы или подземные парковки, плиту разрешается заливать по уровню земной поверхности.

При наличии подвала или подземного яруса, глубину расположения плиты уточняют с учетом размеров запланированного помещения и значением его высоты.

Основными факторами, определяющими глубину закладки фундаментной плиты, считаются:

• точка промерзания почвы;
• тип почвенного состава;
• создаваемая нагрузка на грунт;
• расположение грунтовой влаги.

Решив возводить плитный фундамент своими руками, размеры котлована определите сами, уточнив число слоев:

• если грунт илистый, то укладывается слой геотекстиля. В иных случаях такая работа не выполняется;
• подушка из щебенки и песка. Значение ее толщины варьируется в пределах пятнадцати – шестидесяти сантиметров и определяется промерзанием земли и ее типовыми отличиями. Если земля промерзает на глубину более метра, следует насыпать около сорока сантиметров песка и до пятнадцати – щебенки. В случае, когда промерзание не превышает метровую отметку, общая высота подушки может составлять тридцать – сорок сантиметров;
• толщина бетонной основы, с помощью которой формируется ровная поверхность под укладку теплоизоляционного материала. Если предстоит строительство небольшого домика, то этот вид работ разрешается не выполнять;
• теплоизоляционный слой. Для теплых районов он достигает десяти сантиметров, для холодных – пятнадцати. Следует также учесть показатель влажности почвенного состава, от которого тоже зависит толщина теплоизоляции.

Расчеты по глубине закладки фундамента выполняются индивидуально, с учетом особенностей участка, отведенного под строительство. В северных районах с нестабильными почвами устраивают котлованы глубиной от восьмидесяти сантиметров до одного метра, при этом вся толщина основания составляет сто – сто двадцать сантиметров. Если строительство ведется по стабильным почвенным составам в районах с теплым климатом, глубины котлована хватит в тридцать – сорок сантиметров. При этом фундаментная основа составляет 0.5 – 0.6 м.

А какой должна быть толщина плиты фундамента на скальном участке? Достаточно двадцати сантиметров.

Принцип работы плитного фундамента

В связи со все большим ростом населения и расширением среды его обитания, все чаще возникает необходимость возводить постройки на слабых, постоянно влажных, пучинистых, мерзлых и других видах грунтов. Загородные дома имеют все более сложную архитектурную конструкцию, которая включает в себя и различные виды встроенных гаражей, разновысокие этажи, нестандартные решения лестничных маршей и т.д. Несущие стены распределяются по площади фундамента неравномерно, давят на опору с разной силой. Современные строения становятся все больше, выше и тяжелее.

Фундамент постоянно подвергается воздействию извне. Деформация и разрушение несущих конструкций могут появиться вследствие многих факторов, например:

Неравномерное воздействие постройки сверху.

Движение, деформация грунтов снизу.

Чтобы предотвратить это, нужно не только правильно произвести расчет монолитной плиты фундамента на нагрузку под дом. Также можно заранее:

перераспределить давление «сверху-вниз» путем усиления пространственной жесткости фундамента;

снизить нагрузку здания на грунт путем увеличения опорной площади фундамента;

устранить неравномерность промерзания почвы путем разделения его и отапливаемой площади теплоизолятором.

Эти требования удовлетворяет использование плитного основания. Представляя собой единую платформу под строением, при грамотном проектировании он не подвержен локальным изгибам и без деформаций «плавает» вместе с грунтом. Почва под ним не промерзает из-за высоких теплоизоляционных свойств материалов.