Расчет толщины 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.

Плитный фундамент – что это

Монолитная плита под дом относится к плавающим незаглубленным фундаментам, бывает также мелкого заложения. Название свое получила из-за того, что железо-бетонная основа заливается под всю площадь дома, образуя большую плиту.

Обязательным условием является наличие песчано-гравийной подушки, которая перераспределяет нагрузку от дома на грунт, и служит демпфером при морозном пучении. Часто такой фундамент — единственное возможное решение. Например, на нестабильных, сыпучих грунтах или на глинах с большой глубиной промерзания.

Конструкция фундамента монолитная плита несложная и надежная, но для ее изготовления требуется большое количество арматуры и большие объемы бетона высокой марки (не ниже B30), ведь армируется и бетонируется вся площадь, занимаемая зданием, да еще с запасом — для большей стабильности. Потому такой фундамент считается дорогим. В принципе, это так, но надо считать. В некоторых случаях его стоимость ниже, чем ленточного глубокого заложения — за счет меньшего объема земельных работ и меньшего количества бетона.

Глубина заложения монолитной плиты определяется в зависимости от массы дома и типа грунтов. При малом заглублении на пучинистых грунтах зимой дом вместе с основанием может подниматься и опускаться. При правильном расчете армирования и толщины плиты на целостность здания это не влияет. Плита компенсирует все изменения за счет силы упругости. По весне, после того как грунт растает, дом «садиться» на место.

Есть четыре типа плитного фундамента:

Классический. Железобетонная плита устраивается на песчано-гравийно подушке с утеплением или без. Толщина слоя бетона 20-50 см в зависимости от грунтов и массы здания. Толщина слоев подушки зависит от глубины залегания плодородного слоя — его надо полностью снять. Полученный котлован на 2/3 можно засыпать песком и гравием.

• Утепленная шведская плита (УШП) со встроенным теплым полом. Во-первых отличается тем, что опалубка плиты несъемная — из L-образных пенополистирольных блоков. Это значительно снижает расходы на отопление — утечка тепла минимальна. Также поверх утепления укладываются трубы теплого пола, на них (иногда — под них) укладывается арматура и все заливается бетоном, толщина бетонного слоя — 10 см. Все коммуникации, включая водопровод и канализацию, закладываются еще на этапе подготовки основания — в песчаную подушку. То есть, после изготовления фундамента, готова система отопления и подведены инженерные системы. Такой подход позволяет ускорить строительство, но сам фундамент получается дорогим. Этот вид основания требует грамотного инженерного расчета и такого же исполнения: при расчете и укладке коммуникаций нельзя ошибаться, так как переделки невозможны. Также возникают вопросы по ремонту систем, замурованных в фундамент. Он невозможен, потому закладывают дорогие материалы с длительной гарантией.
• Русский — плита с ребрами жесткости. Для усиления конструкции под тяжелые дома и в тяжелых условиях эксплуатации (сильное морозное пучение) русские ученые придумали делать более массивные ребра жесткости. Их устраивают, как правило, под несущими стенами. Сложность работ при этом возрастает — отдельно устраиваются ребра жесткости, отдельно — плита. Но несущая способность такого фундамента значительно выше, что позволяет уменьшить толщину плиты — до 10-15 см.

Общий расчет стоимости монолитного фундамента

Можно примерно рассчитать общие расходы на монолитный фундамент:

1. На разработку 10 соток под фундамент, учитывая работы экскаватора, потребуется примерно 750 рублей.
2. На зачистку в режиме ручного труда – 500 рублей.
3. На засыпку и утрамбовку -500.
4. С использованием механизированного оборудования для утрамбовки -71,5 тыс.
5. За укладку и подготовку сетки -98 тыс.
6. За оклейку слоя гидроизоляции и сварку швов -700 рублей.
7. Цементно-песчаная стяжка – 91 тысяча.
8. Работы по формированию монолитного фундамента, сборку и разборку деревянной опалубки – 535 тыс.
9. Стоимость арматурных штырей – 22 тыс.+14 тыс.
10. За обустройство подвального помещения – 430 тыс.
11. Работы по утеплению – 104 тыс.

Из простого арифметического действия можно понять, что приблизительно за полный комплект всех работ придется заплатить около 2,8 млн. рублей. Но эта сумма окупится, учитывая то, что не нужно будет ежегодно проводить коррекцию фундамента из-за его передвижения.

Расчет для монолитного основания

Схема армирования монолитного основания зависит от ее толщины. Если высота конструкции превышает 0,15 см, то необходимо устраивать пространственный армирующий каркас из верхнего и нижнего поясов.

В противном случае можно обойтись одной сеткой из продольных и поперечных стержней. В процессе проектирования инженер составляет схему армирования и разрабатывает чертеж, с которым будет проще рассчитать количество арматуры и без ошибок собрать силовую конструкцию.

Шаг

При перпендикулярном расположении продольных и поперечных стержней на рабочем участке конструктору необходимо обеспечить оптимальный размер ячеек.

Для этого используют нормативные требования относительно выбранного шага, который может быть равным:

• для легковесных сооружений – 40 см;
• для домов из бетона или кирпича – от 20 см;
• в местах максимальной нагрузки (под точками пересечения внутренних перегородок) – размер ячейки уменьшается в два раза.

Диаметр

Методика определения оптимального диаметра материала заключается в последовательных расчетах:

1. Узнают площадь сечения плиты, умножая длину на высоту.
2. Определяют допустимую площадь сечения стержня методом деления площади сечения плиты п.1 на минимальный процент армирования, равный по ГОСТу 15%.
3. Рассчитывают площадь арматуры в одном из двух поясов, разделив результат вычислений п.2 на 2.
4. Определяют значение минимального сечения, зная длину плиты и шаг между арматурой.

Из ГОСТа 5781 можно взять справочную информацию для определения диаметра арматуры для плитного фундамента по размеру его сечения. Практикующие строители советуют использовать прутки диаметром 10 мм, если площадь основания не превышает 9 м2. В остальных случаях лучше выбирать арматуру диаметром от 12 до 16 мм.

Плюсы и минусы

Плитный фундамент обладает рядом неоспоримых преимуществ:

• повышенная несущая способность, превосходящая другие типы оснований;
• возможность строительства на любых типах грунта, в т.ч. на проблемных грунтах, где иные варианты малоэффективны;
• равномерное распределение нагрузок на грунт по всей площади сооружения;
• высокая долговечность, превышающая 150 лет;
• плита фундамента может исполнять роль чернового пола (бетонной стяжки) без дополнительного выравнивания;
• возможность обустройства полноценного полуподвального (цокольного) помещения;
• простота технологии возведения, не требующая высокой квалификации рабочих;
• сокращение объема земляных работ;
• предотвращение попадание насекомых и грызунов в помещение снизу.

На плитном основании можно возводить дома разных конструкций и этажности. Стены можно строить их дерева, кирпича, бетона, панелей и газоблоков.

Плита обеспечивает надежное основание под всей поверхностью дома, что упрощает монтаж внутренних перегородок уже после завершения строительства.

Следует отметить и некоторые недостатки плитной конструкции:

• высокая себестоимость, за счет большой материалоемкости (бетон, арматура);
• сложности при строительстве на местности с уклоном, где возникает риск постепенного сползания тяжелой конструкции вниз в процессе эксплуатации;
• повышенные требования к гидроизоляции;
• повышенная трудоемкость, связанная с большим объемом бетонных работ.

Основные ошибки и советы по строительству

Чтобы дом из газобетона на плитном фундаменте прослужил не менее 100 лет, индивидуальному застройщику необходимо заранее разобрать распространенные ошибки:

1. Отказ от армирования или выбор арматуры несоответствующего диаметра. Дома из газобетона плохо переносят деформирующие нагрузки, которые могут возникнуть из-за разрушения фундамента. Последнее возможно, если бетонный монолит недостаточно устойчив к деформирующим нагрузкам. Чтобы исключить такую вероятность, изготавливают армокаркас согласно установленным правилам по отношению к заданным условиям.
2. Глубокое заглубление плиты при нестабильных грунтах. Уберечь хрупкий бетон от нагрузок можно таким образом, чтобы основание поднималось и опускалось вместе с подвижками почвенных масс. Такой вариант возможен, если построить мелкозаглубленный «плавающий» фундамент.
3. Слишком толстая плита. Увеличение этого параметра привет к дополнительным расходам, поэтому, если по проекту дом будет массивным или иметь больше двух этажей, то выбирают подтип плитного основания – фундамент с ребрами жесткости.

Много важной и полезной информации о возведении плитного фундамента представлено в этом разделе

Онлайн калькулятор фундамента

Чтобы узнать примерную стоимость плитного фундамента, воспользуйтесь следующим калькулятором:

Видео описание

Пример полноценного расчета фундаментной плиты для дома на видео:

Виды плитного фундамента

Существует два вида фундамента-плиты по технологии исполнения: сборная и монолитная.

• для тяжелых сооружений на насыпных почвах с заглублением до материкового грунта;
• строительство на смешанных грунтах, имеющих разные несущие свойства;
• для обустройства подвального помещения в условиях высокого уровня грунтовых вод.

По профилю различают три варианта фундамента:

• Сплошная плита. Дом без цоколя, когда поверхность плиты служит черновым полом первого этажа (например, шведская плита). Может быть как монолитной, так и сборной.
• Ребристая плита. В нижней части присутствуют ребра жесткости. Если это монолитная технология, то для них роют дополнительные траншеи, а опалубку и армирование объединяют с общей частью. Если это сборная технология, то используют ребристые готовые плиты для фундамента.

Дополнительные ребра жесткости сделают конструкцию более надежной даже при небольшой толщине основной части фундаментаИсточник vamnapolzu.ru

Коробчатый фундамент. Дом с цоколем на плите и бетонным перекрытием первого этажа. Плита и цоколь могут иметь монолитную технологию, сборную или комбинированную.

Структура по слоям

Так выглядит максимально полная структура монолитной плиты в качестве основания домаИсточник pinterest.ru

Стандартный «пирог» полного профиля имеет следующий вид:

• выровненный и утрамбованный «материковый» грунт;
• разделительная геомембрана (желательна, но не обязательна);
• подушка из песка (или из двух слоев – песка и щебня)
• подбетонок;
• гидроизоляция;
• листовой утеплитель;
•  плита основания.

В Европе и у нас в последнее время набирает популярность модификация фундамента, который называется «шведская плита». Особенность в том, что теплый водяной пол закладывают не в стяжке, а в самой плите.

Шведская плита фундамента под частный дом с теплым поломИсточник pinterest.com

Дренаж и гидроизоляция

Основная причина намокания грунта и потери его несущих свойств заключается не в грунтовых водах, которые залегают гораздо глубже подошвы мелкозаглубленного фундамента, а в верховодке. Сюда входят осадки, сезонное таяние снега, а также инфильтрация воды от близко стоящих водоемов, если их «зеркало» находится на одном уровне с плитой. В меньшей мере, но также оказывает влияние капиллярный подъем воды в некоторых видах грунта.

Характер дренажных мероприятий зависит от особенностей региона и участка. Если дом стоит на склоне, то возможна закладка отсекающего дренажа. На ровных участках можно обустроить комплексную ливневую канализацию, включающую отвод воды с площадок и дорожек за пределы участка. Но в любом случае ниже уровня бетонной плиты фундамента по периметру отмостки закладывают дренажные трубы, которые с небольшим уклоном сводят в дренажный колодец.

Укладка дренажной трубыИсточник katlavan.ru

Гидроизоляция носит комплексный характер. Если кратко сформулировать суть технологии, то она заключается в том, что плиту буквально заворачивают в два слоя рулонной изоляции. А полный перечень работ выглядит так:

1. После проведения нулевого цикла и засыпки песчано-гравийной подушки на выровненной площадке стелют два слоя из полотен рулонной битумной изоляции.
2. Все листы укладывают внахлест, а верхний слой относительно нижнего сдвигают на ширину в половину листа.
3. По всему периметру рулонная гидроизоляция должна быть уложена с запасом, достаточным, чтобы загнуть края к торцу плиты.
4. После заливки и созревания бетона, выступающие края гидроизоляции приклеивают битумом к торцу основания.
5. Проводят гидроизоляционные работы по защите верхней и боковых поверхностей фундамента

Видео описание

Наглядно все этапы работ на видео:

 И в заключение. Что бы ни писали о возможности обустройства своими руками монолитного фундамента-плиты, его технология строительства предполагает даже для небольшого дома значительный объем бетонирования с непрерывным циклом заливки. А при толщине фундамента 25 см и скромных размерах дома 10х10 м – это 25 м3 бетона. И это без учета слоя подбетонка. Плюс надо:

• провести нулевой цикл;
• сделать дренаж;
• завезти, разровнять и утрамбовать для подушки не менее 30 м3 песка и щебня;
• грамотно провести гидроизоляцию плиты;
• смонтировать опалубку;
• связать две сетки армирующего каркаса.

Такой проект фундамента для дома качественно может выполнить только бригада профессионаловИсточник loghouse.msk.ru

Структура по слоям

В разрезе плита фундамента имеет такую же структуру, что и бетонные полы по грунту.

Так выглядит максимально полная структура монолитной плиты в качестве основания дома

Стандартный пирог полного профиля имеет следующий вид:

выровненный и утрамбованный материковый грунт;

разделительная геомембрана (желательна, но не обязательна);

подушка из песка (или из двух слоев – песка и щебня)

В Европе и у нас в последнее время набирает популярность модификация фундамента, который называется шведская плита. Особенность в том, что теплый водяной пол закладывают не в стяжке, а в самой плите.

Шведская плита фундамента под частный дом с теплым полом

Как выполнить расчет фундамента?

Толщину бетонной плиты фундамента, как и параметры прочих видов нулевых уровней, следует рассчитать. Взять этот размер из головы чревато тем, что получится слабая основа для здания, способная треснуть в первые морозы, либо чрезмерно толстый массив потребует лишних финансовых затрат.

И все же, как рассчитать толщину фундаментной плиты, если решено вести строительные работы своими силами? Алгоритм ваших действий будет выглядеть следующим образом:

• изучается грунтовый состав. В последующих за этим расчетах определяется оптимальная высота плиты, обеспечивающая давление на почвенный состав. При превышении нагрузочных воздействий дом начнет «утопать», а когда этот показатель окажется мал, то зимними пучениями почвы основание может наклонить;
• взяв за основу проектное задание, уточняем общую массу будущего объекта;
• с помощью того же проекта определяем, какова будет площадь плиты фундаментного основания. Далее массу объекта необходимо разделить на значение площади, чтобы получить показатель удельной нагрузки на почву, не учитывая при этом вес самого основания. Полученную цифру следует сравнить с оптимальным показателем удельного давления, установленным стандартами, и найти разницу между этими значениями. Результат умножаем на площадь плитной основы и получаем ее вес;
• массу плиты следует разделить на плотность железобетонного материала (2 500 кг на кубометр), что позволит найти нужный объем плиты, который следует разделить на значение площади, чтобы узнать точную толщину;
• полученный результат округляется до ближайшего значения, кратного пяти сантиметрам. По округленным данным повторно высчитываем вес фундаментной основы, складываем его с аналогичными данными объекта, выясняем расчетное давление на почву. Разница результата при сравнении его со стандартным показателем не должна быть больше или меньше двадцати пяти процентов.

В случае, если толщина основы не превысит пятнадцати сантиметров, здание для заданных условий может оказаться тяжелым. В таком случае придется выполнять геолого-геодезическую разведку и заказывать выполнение расчетов у профессиональных специалистов;

нагрузка от всего веса объекта оказывает воздействие и на бетонную основу в его низшем сечении. С учетом этого уточняется марка бетонного раствора с учетом сохранения его показателя прочности при сжатии. Как правило, это М 200, м 250, либо М 300.

Как видите, сложностей такие расчеты не вызывают. Чтобы понять, какая толщина должна быть у фундаментной плиты, достаточно владеть математическими знаниями на уровне среднего образовательного учреждения и уметь пользоваться калькулятором.

Последовательность расчета толщины будущей плиты

К исходным данным относят: все весовые нагрузки, включая снеговые, удельное давление на грунт для данного типа фундамента (справочная величина, зависит от типа почвы), площадь постройки. Вес самой монолитной плиты игнорируется благодаря ее размещению на песчаной подушке. Основные этапы расчета при этом:

Анализ и грунта и определение оптимального удельного давления на фундамент.
Расчет массы постройки. Суммируется вес стен (включая отделку и утеплитель), перекрытий, кровельных конструкций, мебели, снега на крыше зимой.
Определение удельной нагрузки на грунт путем деления веса дома на площадь и сравнение ее с нормативным значением

Полученная разница умножается на размеры плитного фундамента, итоговое число соответствует его требуемой массе.
Расчет оптимального объема (деление предыдущего значения на плотность бетона) и толщины монолита.
Округление до ближайшей величины, кратной 5 (не важно в какую сторону).
Перерасчет массы монолитного фундамента и сравнение его с рекомендуемой, расхождение не должно превышать ±25 %.

Следующим шагом является определение оптимальной глубины заложения и толщины подушки из щебня и песка, эти факторы напрямую зависят от типа почвы. Минимальная высота траншеи – 60 см, но такая закладка допустима лишь на устойчивых грунтах. Во всех остальных случаях плитный фундамент размещается на 60 см ниже уровня промерзания. Толщина засыпки зависит от веса постройки, минимум составляет:

• Для гаража – 25 см.
• Легких щитовых конструкций – 15 см.
• Фундамента для дома из бруса – 25-30 см.
• Для здания из кирпича и бетона – 50 см (из ни 20 – щебень, 30 – песок).

Этот слой обеспечивает равномерность распределения весовой нагрузки, на сложных почвах его увеличивают на 5 см как минимум.

Плюсы и минусы

Главным преимуществом монолитного основания считается возможность строительства на подвижных грунтах с небольшой несущей способностью. Он спасает, если строительство частного дома на свайном или ленточном фундаменте невозможно или невыгодно на данном типе грунта. Установить это можно только при анализе почв, в том числе во время их сезонных изменений.

Ошибочным является мнение о том, что плитный фундамент подходит для всех типов почв. Это неверно, хотя плита и способна нивелировать некую неустойчивость грунта.

Плавающий плитный фундамент незаменим при значительных колебаниях грунта. Он движется в небольшой амплитуде (незаметной для жильцов дома) вместе с ним. Однако, если под плитным фундаментом и вблизи него замечены значительные изменения в перемещении грунта, это значит, что нагрузка на почву приходится неравномерной, что опасно для объекта. Предотвратить подобные явления, повторимся, поможет только тщательный анализ состава и свойств почв.

Преимуществом монолитного основания является возможность возведения на нем довольно массивных, многоэтажных конструкций.

Плитный фундамент не имеет швов, поэтому при движении почв он сохраняет надежность, монолитность.

Нередко среди преимуществ монолитной фундаментной системы указывают небольшой объем земляных работ. Подобное утверждение справедливо, когда речь идет о типовом плитном основании. Однако в ряде случаев необходимо наращивать толщину песчаного слоя, поэтому необходимо копать более глубокий котлован, что влечет увеличение объема земляных работ. Аналогичная ситуация наблюдается и при устройстве подвала.

Плюсом фундамента-монолита является простота монтажа пола, что обусловлено возможностью использовать плиту в качестве чернового пола. Если монтаж выполняется по шведской технологии, предполагающей теплоизоляцию плиты, то дополнительного утепления не потребуется. С одной стороны, это упрощает процесс устройства пола, с другой – требует ответственного и профессионального подхода к организации каждого слоя плиты.

В целом плитный фундамент подходит для любых типов строений, в том числе необычных форм. Достаточно вырыть котлован нужных размеров и добиться необходимой конфигурации с помощью опалубки, чтобы построить, например, дом с эркерами.

Среди недостатков данной системы можно назвать необходимость привлечения спецтехники и оборудования, что ведет к увеличению сметы. При возведении больших по площади зданий произвести качественную трамбовку грунта своими руками проблематично, следует обзавестись бензиновой или электрической трамбовкой.

Укладка арматуры должна вестись под определенным углом, поэтому для получения нужной формы прутов желательно иметь специальный станок. Наконец, заливка плиты должна осуществляться за один этап без перерывов, бетон должен подаваться равномерно на всю площадь. Естественно, без бетонного миксера или насоса сделать это невозможно.

Особенностью плитного фундамента является то, что все его части должны равномерно лежать на грунте. При появлении пустот о надежности подобной конструкции не может быть и речи, что делает невозможным организацию подвальных помещений под монолитом. Однако это не значит, что от него придется совсем отказаться. Данная задача решается путем организации более глубокого котлована и устройства подвала непосредственно на плите.

Нельзя назвать это минусом, скорее, особенностью – необходимость тщательно спланировать способы прокладки и разводки коммуникаций на этапе планирования. Это связано с тем, что большая часть коммуникаций прокладывается в толще плиты. При возникновении ошибки или желании что-либо изменить сделать это будет проблематично.

Недостатком системы данного типа является высокая стоимость монтажа. Связано это с необходимостью заливки бетоном большой площади, а также увеличенным по сравнению с числом для ленточного основания, например, количеством требуемой арматуры.

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.

Трещины и другие проблемы

Трещины и другие деформации плитного фундамента могут появиться сразу после строительства или в процессе эксплуатации по таким причинам:

• Нарушена технология строительства;
• Неправильно рассчитаны проектные нагрузки на фундамент;
• Не исследованы гидрогеологические особенности участка;
• Изменилась геология местности, например, поднялся уровень грунтовых вод из-за большого количества выпавших осадков и т.д.

Трещиной допустимого размера считается щель, ширина которой не превышает 0,4 мм. В этом случае застройщик должен проследить за ее динамикой. Если дефект не распространяется, то его можно устранить с помощью песчано-цементного раствора мелкодисперсного состава.

Необходимо применять более сложные и дорогостоящие способы ремонта при распространении трещин, возникновении сети щелей, если они распространились на стены дома: 

• бурение наклонных отверстий в основании и закачка через них скрепляющих растворов;
• монтаж дополнительного основания с большим заглублением и площадью опоры.