Тонкости расчета фундаментной плиты

Глубина залегания плитного фундамента

Первое, что стоит отметить при описании глубины залегания плитного фундамента – это особенности заливки таких монолитных конструкций. Их запрещено устанавливать на пахотных почвах, из-за этого приходится целиком удалять чернозем из котлована. При этом средняя глубина одного слоя равняется 40 сантиметрам (они засыпаются нерудным составом без содержания глины).

Для малозаглубленных плит характерно следующие особенности:

1. Для загородных домов, дач и садовых домиков (где отсутствует отопление) необходима предварительна укладка пенополистирола под отмостку или отдельно взятую плиту;
2. При наличии постоянной отопительной системы в доме, чтобы обезопасить грунт от промерзания, достаточно провести утепление отмостки на глубине 30 сантиметров (для полной ликвидации причин вспучивания);
3. Самый бюджетный вариант возведения такого рода конструкции – при плите, заглублённой ниже отметки промерзания. Однако этот способ подойдет только для построек с подвальным помещением или цокольным этажом.

Монолитный фундамент для дома с цокольным этажомИсточник pallazzo.su

От чего зависит показатель?

Плита в рассматриваемом случае представляет собой монолитное армированное основание под всей площадью сооружения.

Силовая конструкция состоит из принципиально значимых слоев:

1. уплотненной подушки из нерудных материалов;
2. теплоизолятора и гидроизолятора;
3. подбетонки, а также непосредственно бетонной плиты со вмурованным арматурным каркасом.

Толщина монолита определяет прочность и надежность основания и зависит от ряда параметров, в том числе:

• характеристик грунта под опорной площадью основания;
• глубины закладки силовой конструкции;
• проектных нагрузок, которые определяются конструктивными особенностями сооружения, условиями эксплуатации, климатическими условиями в регионе.

Профессиональные проектировщики учитывают все перечисленные факторы, для чего требуется доскональное понимание технологии и опыт в закладке плитных конструкций.

Частные застройщики, чтобы сэкономить на услугах специалистов, используют упрощенную методику, которая основана на учете трех параметров:

• толщины арматуры;
• промежутка между арматурными поясами;
• толщины бетона над и под арматурным каркасом.

Как правило, если сложить три указанных параметра, то получают значение толщины плиты в пределах от 0,2 до 0,3 м. Конечный показатель регулируют, учитывая особенности грунта, равномерность залегания пород и сложность конструкции будущего здания.

Помимо косвенной оценки, которую дают практикующие строители, согласно установленным нормам необходимо проверять выбранную толщину плиты относительно параметра – оптимальное удельное давление сооружением на грунт (подробнее в таблице).

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.

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 м2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

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 м2.

Удельная нагрузка на грунт от дома = 210696 кг/818100 см2 = 0,26 кг/см2.

Δ = 0,32 — 0,26 = 0,06 кг/см2.

М = Δ*S = 0,06 кг/см2 * 818100 см2= 49086 кг.

t = (49086 кг/2500 м3)/81,81 м2 = 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 м2 =16,36 м3 — объем плиты;
2. 16,36 м3 * 2500 кг/м3 = 40905 кг — масса плиты;
3. 40905 + 210696 = 251601 кг — нагрузка от дома с фундаментом;
4. 251601 кг/ 818100 см2 = 0,31 кг/см² — фактическое давление на грунт меньше оптимального не более чем на 25 %;
5. (0,32-0,31)*100%/0,32 = 3% < 25%(максимальная разница).

Проверять фундамент большей толщины уже нет смысла, поскольку требующий меньшего расхода бетона и арматуры размер удовлетворил требованиям. На этом пример расчета толщины завершен. Принимаем плиту толщиной 20 см. Следующим этапом станет расчет армирования и количества арматуры.

Арматура для плитной конструкции подбирается в зависимости от толщины. Если плита с толщиной бетона толщиной 150 см и менее, укладывают одну сетку армирования. Если толщина бетона составляет более 150 мм, необходима укладка арматуры в два слоя (нижний и верхний). Диаметр рабочих стержней 12-16 мм (самый распространенный 14 мм). В качестве вертикальных хомутов устанавливают стержни арматуры с размерами сечения 8-10 мм.

По хорошему плиту нужно рассчитывать и на изгибающие нагрузки, но эти расчеты сложны и выполняются профессионалами на специальном ПО. Чтобы точно понять какой диаметр арматуры и ее шаг необходим в вашем случае, нужно проводить точные вычисления, либо закладывать арматуру с большим запасом по прочности и минимальным шагом, соответственно сильно переплачивая.

Монолитный фундамент при строительстве домов

Если на вашем земельном участке неравномерная почва, например, имеются песчаные подушки, торфяники и другие неравномерности, то советуем возводить дом на монолитном фундаменте. Монолитный фундамент имеет очень высокую устойчивость к любым видам нагрузок, и этот показатель позволяет при строительстве домов не опасаться просадки почвы.

Технология строительства монолитной плиты состоит из следующих основных этапов.

В первую очередь поручите специалистам провести геодезические изыскания на строительном участке. И только с учетом исследований грунта и конструкции здания можно будет определить вид монолитной плиты и рассчитать ее параметры. Затем следует подготовить котлован. Для этого вида работ вам потребуется специальная техника.

На следующем этапе на дне котлована создается песчаная подушка. С этой целью основание котлована тщательно утрамбовывается и прокладывается геотекстильной тканью. По геоткани рассыпается песок, толщиной не менее 0,2 м, поливается водой и утрамбовывается.

После высыхания песок засыпается слоем щебня 0,2-0,4 м, затем также трамбуется. И еще один слой песка, сверху по щебню, толщиной не менее 0,2 м, все слои поливаются водой и плотно утрамбовываются.

На полученный слой щебня с песком заливается тонкий слой бетона, армированного сеткой (подбетонка).

Бетон нужно выдержать до полного схватывания, после чего на образовавшуюся подушку укладывается слой гидроизоляционного материала.

По периметру подбетонки устанавливается опалубка из досок. Для избежания деформации стен она должна быть тщательно очищена и смочена водой. После установки опалубку стягивают болтами или выравнивающими балками. Необходимо всю опалубочную коробку присыпать щебнем или грунтом, укрепить подпорками из досок или арматуры.

После этого можно начинать армирование, для этого понадобится арматура. Советуем использовать витую арматуру, и не применять сварку. Стянутые проволокой пруты будут подвижнее и спасут плиту в случае неравномерной нагрузки. Тогда как сваренные пруты увеличат нагрузку, и плита может дать трещины.

Предпоследний этап состоит из бетонирования монолитного фундамента. Перед бетонной заливкой плиты фундамента необходимо предусмотреть подготовку вводов в помещение под канализацию, водоснабжение, дренаж. Бетон заливают слоями, примерно, по 15 см каждый, после чего все тщательно ровняется лопатой. Трамбовать бетон необходимо до тех пор, пока на нем не появится вода. Затем специальными приспособлениями делаем поверхность полностью гладкой.

Когда весь процесс бетонирования завершен, и бетон затвердел, начинается разборка опалубки. После этого возведение фундамента из монолитной плиты считается завершенным.

Советуем при строительстве по периметру будущего дома обязательно устанавливать дренажную систему, которая будет защищать подвал от проникновения грунтовых вод.

Калькулятор расчета монолитного плитного фундамента Онлайн калькулятор расчета ориентировочной стоимости и количества материалов для строительства монолитного плитного фундамента

Расчёт арматуры

Расчёт количества и вида арматурных стержней, размера их поперечного сечения и взаиморасположения в массиве бетона является сложной инженерной задачей и должен учитывать множество параметров: • Величину и характер нагрузок, действующих на конструктивный элемент здания или сооружения (сжимающие или изгибающие нагрузки, воздействие вибрации, порывов ветра или ударов волн). На основании анализа этих показателей выделяют три основных вида конструкций – изгибаемые (балки или плиты), сжимаемые (колонны) и растягиваемые (элементы ферм); • Особенности и условия работы элемента под нагрузкой; • Наличие агрессивных сред или иных мер воздействия, действующих на конструкцию (кислот или щелочей; высоких или низких температур).

Самостоятельное проектирование арматуры в любого вида ответственных конструктивных элементах является трудоёмкой задачей. Такими видами расчётов занимаются опытные сотрудники организаций, специализирующихся на разработке проектов зданий из сборного или монолитного железобетона. В этом случае получают оптимальный расчёт арматуры. При самостоятельном расчёте можно добиться необходимых характеристик конструкции, при этом расход арматуры может получиться несколько больше оптимального.

Чтобы оценить примерное количество арматуры без сложных расчётов, можно воспользоваться данными по среднему расходу арматуры на куб бетона для основных типов фундамента. Такая информация представлена в статье: расход арматуры на 1 кубический метр бетона.

Для малоэтажного частного домостроения существует несколько методов приблизительной оценки количества и размера сечения арматурных стержней в тех или иных конструктивных частях здания. Рассмотрим их подробнее.

Расчет фундаментной плиты

Фундамент, выполненный в виде монолитной плиты (фундаментной плиты), является самым дорогостоящим из всех видов оснований. Но несмотря на высокую цену, обусловленную значительными расходами на бетонную смесь и изоляционные материалы, это тип конструкции является одним из наиболее популярных среди частных застройщиков. Монолитный фундамент обладает самыми высокими эксплуатационными показателями, подходит для сложных грунтов, ему не страшен высокий уровень подземных вод, силы морозного пучения и он способен выдержать нагрузки от домов из тяжелых строительных блоков.

Правильный расчет фундамента напрямую влияет на долговечность вашего сооружения, поэтому важно использовать только проверенные программы расчета. Наш сервис использует только актуальные нормативные и справочные данны, алгоритм работы ведется на основании положении СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции» и ГОСТ Р 52086-2003 «Опалубка

Термины и определения»

Наш калькулятор расчета плиты фундамента поможет рассчитать необходимое количество материалов и расходы при будущем строительстве – быстро, просто и точно!

Как выбрать марку (класс) бетона?

Бетон – это смесь четырех компонентов в специально подобранной пропорции. Их соотношение рассчитывается определенным образом согласно нормативным документам, но необходимо отметить, что эти величины не являются постоянными из-за чего результат на разных калькуляторах, может незначительно отличаться. Увеличение или уменьшение определенного компонента напрямую влияет на характеристики готового раствора – прочность, морозостойкость, водопроницаемость, подвижность и т. д.

Наиболее важным параметром является прочность, который выражается величиной индекса нагрузки на сжатие, обозначается буквой «М» (марка) и числовым суффиксом, например М400. Этот суффикс показывает какую конкретно нагрузку бетон способен выдержать на единицу площади без нарушения целостности, измеряется в кгс/см2 (килограмм-сила на квадратный сантиметр). Рассчитывается, как усредненный показатель для всей партии.

Класс бетона, это более современное и более точное обозначение прочностных характеристик материала, которое намного чаще используется в профессиональной среде, обозначается буквой B и числовым суффиксом, например В30. Числовой показатель выражает предельное давление, которое способно гарантированно выдержать 95% образцов из партии, измеряется в МПа (мегапаскалях).

Эти величины напрямую зависят от марки цемента и его процентного содержания в бетонной смеси, то есть чем больше, тем крепче. Также между двумя параметрами (марка / класс) установлено приблизительное соответствие, которое можно наблюдать в таблице:

Таблица соотношения марки и класса бетона

Марки бетона и их применение в строительстве

Выбор марки бетона обуславливается характером его возможного применения и типом возводимого сооружения. Во избежания негативных последствий и для экономической целесообразности строительства, для решения определенного круга задач выбирается конкретный класс раствора.

• М50-М100: отличаются крайне слабой прочностью и подходят лишь для заполнения пустот или создания подстилающих подушек;
• М150: подходит для фундаментов легких одноэтажных зданий, заборов, используется при создании стяжки и изготовлении бордюров;
• М200: применяется для заливки отмостки, фундамента под одноэтажные сооружения, для изготовления дорожек;
• М250: используется для создания ленточных фундаментов для малоэтажных домов и в некоторых случаях, для монолитной плиты;
• М300: наиболее популярная марка бетона в частном строительстве – используется, как при создании фундаментов, так и для изготовления перекрытий, лестниц;
• М350: подходит для сооружения фундаментов под многоэтажные здания, служит материалом для несущих колонн, покрытия для взлетно-посадочных полос;
• М400: находит применения при возведении крупных промышленных сооружении и объектов на воде;
• М500-М1000: обустройство туннелей, мостов, строительство плотин и других стратегических объектов.

Правила выбора материала

От типа арматуры и качества сборки армирующего каркаса напрямую зависит срок службы плитного основания. В задачи инженера при проектировании фундамента входит выбор материала арматуры, а также ее типа и размера сечения. Между стальными и композитными прутьями эксперты советуют делать выбор в пользу первых изделий, поскольку технология их использования достаточно изучена и проверена временем.

Композитные аналоги начали использовать при закладке плитных фундаментов не так давно, при этом производители гарантируют высокие прочностные характеристики изделий, несмотря на их легкий вес. Особого внимания заслуживает стеклопластиковая арматура с поперечными надсечками, прочность которой, согласно заявленным качествам, в 10 раз превышает стальные стержни.

Металл

Основные преимущества стали доказаны временем, поэтому большинство строителей отдают предпочтение этому варианту. Качество металлопроката регламентируется правилами ГОСТ 5781-82.

По типу поверхности металлическая арматура делится на такие типы:

1. Рифленые прутки – за счет наличия выпуклых элементов, расположенных под углом, поверхность металла надежно схватывается с бетоном.
2. Гладкие прутки – изделия имеют одинаково круглое сечение по всей длине.

По способу изготовления арматура может быть напрягаемой и ненапрягаемой. В первом случае в процессе изготовлены арматуру подвергают предварительному растяжению. Это позволяет частично или полностью устранить растягивающее напряжение от нагрузки.

При проектировании основания сооружения уточняют состав и класс стали. Так, рифленую ненапрягаемую арматуру класса Alll используют в качестве продольных элементов каркаса. При монтаже силовой конструкции напрягаемую гладкую арматуру класса Al применяют в качестве поперечных и П-образных конструктивных элементов.

Помимо класса, учитывают марку арматуры, которая может быть от С1 до С8. Увеличение марки свидетельствует о росте прочностных характеристик за счет добавления легирующих компонентов в состав стали.

Диаметр прутков выбирают, исходя из проектных нагрузок:

• от 10 до 12 мм – при проектировании каркасно-щитовых, деревянных сооружений и домов из пенобетона;
• от 14 до 16 мм – при возведении тяжеловесных конструкций.

Композит

Композитный материал состоит из волокон различного происхождения, которые связаны в одну структуру за счет полимерной пропитки.

По типу задействованного сырья арматура для фундамента может быть таких типов:

• стекловолоконной;
• базальтопластиковой;
• углеводородной;
• арамидной и т.д.

Поверхность композитной арматуры может быть двух типов:

• условно гладкой – с нанесением мелкозернистого кварцевого песка;
• периодической – с обмоткой стержня полимерным канатам с последующим покрытием термореактивной смолой.

Как рассчитать толщину плиты

При расчете толщины плиты фундамента придерживаются нижеприведенной схемы:

Первый этап: Геологический анализ участка показывает подходящую величину оптимального удельного давления на почвы. В процессе работ также определяется достаточная глубина заложения фундамента.

Второй этап: Проводится расчет возможных весовых нагрузок. В таблицах указаны средние показатели для большинства стройматериалов – рассчитать их вес не сложно в зависимости от размеров перекрытий, стен и других конструкций. Далее к получившейся цифре прибавляется средняя нагрузка снежного покрова в соответствии с регионом проживания и уклоном кровли. Не стоит забывать про такой критерий, как полезная нагрузка – для цокольных перекрытий она равняется 210 кг/см² (этот параметр определяется для каждого этажа здания, после чего суммируется).

Третий этап: Проводится расчет площади монолитной длины (для этого необходимо умножить длину дома на ширину). Чтобы высчитать величину удельной нагрузки на 1 м² просто разделите общие весовые данные на получившееся ранее значение.

С подсчетом размеров плитного монолитного фундамента проблем обычно не возникаетИсточник znaybeton.ru

Четвертый этап: Расчет оптимального объема фундамента (делится на средний удельный вес армированного бетона), а также определяется предварительная толщина монолитной плиты фундамента – причем получившийся показатель увеличивают на пять сантиметров (с запасом).

Пятый этап: После того, как будет ясен вес основания, он прибавляется к средним весовым нагрузкам. Далее показатель удельного давления на грунт (около трех) сравнивают с предварительными результатами для конкретной местности (отклонение должно быть не более 25%).

Определение величины нагрузок влияет на выбор марки бетонной смеси, а толщина фундамента влияет на выбор схемы армирования (также как и расчет других составляющих поможет произвести расчет арматуры на монолитную плиту калькулятор), в соответствии с которой подбирается диаметр прутьев и частоты из размещения. Упростить весь процесс расчетов можно воспользовавшись простым механизмом – онлайн-калькуляторов. Специальный калькулятор поможет сделать расчет монолитного перекрытияи других составных частей, вычислить толщину плит и подушки фундамента. Для этого вам потребуется только вбить достоверные показатели в указанные ячейки и дождаться результатов.

Видео описание

Как рассчитывается фундамент на онлайн калькуляторе, смотрите в видео:

Советы профессионалов

Специалисты рекомендуют заранее подходить к расчетам необходимого количество материалов для строительства фундамента, при этом учитывая все особенности почвы конкретного участка. Например, пучинистая почва обладает характерной чертой – подъёмами и спадами в зависимости от сезонных изменений. Если забыть про этот нюанс, через некоторое время основание станет испытывать запредельные силовые нагрузки, появятся трещины и основание начнет лопаться. Также рекомендуется связывать арматуру проволок – это придаст ей большей подвижности. Таким образом, застывшая бетонная смесь даже при сильных деформациях грунта, сможет сохранить нужную структуру и не приведет к образованию микротрещин.

Видео описание

Как на самом деле рассчитывают фундамент профессионалы наглядно показано в следующем видео:

Заключение

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что хоть плитный фундамент и имеет весьма высокую стоимость, он обладает высокой прочностью, жесткой конструкцией, длительным сроком службы и другими положительными эксплуатационными свойствами. Монтаж такого рода основания – задача непростая. Но Подсчет материалов на плитный фундамент, расчет толщины плит и других составляющих основания порой затрачивает куда больше времени, чем ожидалось. Поэтому для предварительных расчётов разумно воспользоваться онлайн-калькулятором, а полноценное проектирование и монтаж доверить специалистам в этой сфере, чтобы получить действительно качественный и надежный фундамент.

Особенности армирования фундамента

В отличие от усиления перекрытий, укладка арматуры в фундаментных плитах должна проводиться в неравномерном порядке. Для обеспечения максимального усиления зон, находящихся под повышенной нагрузкой, прутья должны быть уложены с учетом уровня продавливания в том или ином месте плиты. Исключением является тонкое фундаментное основание (не более 150 мм), закладываемое под легкие сооружения – в подобных случаях раскладка проводится в форме сетки.

В жилищном строительстве толщина фундамента, как правило, варьируется в пределах 20-30 см. и зависит от массы сооружения и свойств грунта. Чтобы обеспечить максимально возможное усиление арматуру следует заложить в два слоя, поверх которых необходимо предусмотреть защитный бетонный слой, предотвращающий коррозию.