Расчет толщины фундаментной плиты пример - AUGUST-DOM.RU

Расчет толщины фундаментной плиты пример

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 монолитной фундаментной плиты: пример, количество арматуры

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.

  • 1 Преимущества фундаментной плиты
  • 2 Изучение характеристик грунта
  • 3 Расчет толщины плиты
  • 4 Пример расчета
  • 5 Расчет арматуры

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 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.

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 нагрузки Значение Коэффициент надежности
Стены и перегородки
Кирпич 640 мм 1150 кг/м2 1,2
Кирпич 510 мм 920 кг/м2
Кирпич 380 мм с утеплением 150 мм 690 кг/м2
Брус 200 мм 160 кг/м2 1,1
Брус 150 мм 120 кг/м2
Каркасные 150 мм с утеплителем 50 кг/м2
Перегородки гипсокартонные 80 мм 30-35 кг/м2 1,2
Перегородки кирпичные 120 мм 220 кг/м2
Перекрытия
Железобетонные 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм 625 кг/м2 1,2 — для сборных и 1,3 — для монолита
Деревянные по балкам 150 кг/м2 1,1
Крыша по деревянным стропилам
С металлическим покрытием 60 кг/м2 1,1
С керамическим покрытием 120 кг/м2
С битумным покрытием 70 кг/м2
Временные нагрузки
Полезная для жилых зданий 150 кг/м2 1,2
Снеговая В зависимости от района строительства по п. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия». Снеговой район определяется по СП «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/м3 — 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.

Читайте также  Как выкопать фундамент под баню

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 м2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

Нормативная нагрузка Коэффициент надежности Расчетная нагрузка
Стены: 162 м2 * 690 кг/м2 = 111780 кг 1,1 122958 кг
Перегородки: 100 м2 * 30 кг/м2 = 3000 кг 1,2 3600 кг
Перекрытия: 160 м2 * 150 кг/м2 = 24000 кг 1,1 26400 кг
Крыша: 91 м2 * 60 кг/м2 = 5460 кг 1,1 6006 кг
Полезная нагрузка: 160 м2 * 150 кг/м2 = 24000 кг 1,2 28800 кг
Снеговая: 91 м2 * 180 кг/м2 = 16380 кг 1,4 22932 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 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%

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 не ниже 0,8–1 м от 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.

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.

Монолитная фундаментная плита — какая должная быть толщина, как выполнить расчет

Привычный и недорогой в исполнении ленточный фундамент не всегда получается реализовать на конкретном объекте строительства. Обычно это происходит из-за подвижности грунта, его склонности к морозному пучению. Вариант закладывания углубленной ленты с опущением подошвы ниже уровня промерзания грунта приводит к серьезному удорожанию проекта, усложнению работ.

Альтернативой выступает монолитный фундамент. Он идеально подходит для массивных сооружений, особенно, если они возводятся на неустойчивых подвижных грунтах. На первом этапе очень важно правильно выполнить расчет толщины плитного фундамента.

  1. Основные элементы монолитной плиты
  2. Толщина монолитной плиты фундамента
  3. Преимущества монолитного фундамента
  4. Определение нагрузки на основание
  5. Как рассчитать толщину фундаментной плиты
  6. Песчаная подушка
  7. Арматура
  8. Расчет толщины плиты
  9. Принцип расчета
  10. Пример расчета

Основные элементы монолитной плиты

Элементы монолитной плиты фундамента

Такой тип фундамента имеет и другое название — плавающий.

Все дело в равномерном распределении огромной нагрузки по всей поверхности.

В результате удается снизить удельное давление до предела. Плита словно плавает по поверхности, колеблясь, повторяя движения слоев почвы. При этом не происходит осадка фундамента.

Основные части монолитной плиты:

  • подушка из песка и щебня. Глубина залегания подушки — показатель индивидуальный. Зависит от климата региона, характеристик грунта;
  • основание. Здесь необходимы расчеты: минимальная толщина, расстояние между ячейками армирующего каркаса (общее количество — две). Также зависит от марки используемого бетона, толщины арматурного прутка, шаг, количество прутьев, тип строительного материала для возведения коробки, общая нагрузка с крышей.

Важно: перед началом земляных работ необходимо будет провести геологические изыскания грунта. От полученных данных зависит правильный расчет основания под дом.

Воспользоваться всеми преимуществами данного типа основания получится только в том случае, если толщина монолитной плиты будет соответствовать параметрам постройки, реальным условиям эксплуатации здания, требованиям, которые предъявляются для грунта на данном участке.

Толщина монолитной плиты фундамента

При составлении проектной документации должна быть учтена масса будущего строения. Показатели давления, создаваемые двухэтажным домом, во много раз превзойдут те, которые создаст одноэтажный.

Совокупная нагрузка на плиту — вот тот ключевой момент, от которого и зависит минимальная толщина плиты.

Преимущества монолитного фундамента

Как правило, в нашей стране предпочитают строить дома выше одного этажа. Суммарный вес такого строения можно назвать очень большим, поэтому толщина фундаментной плиты для двухэтажного дома должна иметь прочностный запас. Это позволит равномерно распределить нагрузку, создаваемую даже самым тяжелым строением, а обустройство плиты не вызовет особых проблем даже у начинающего строителя.

Можно выбрать:

  • мелкозаглубленный вариант — зависит от этажности дома (заглубление до 60 см). Ограничение — малоподвижные, малопучинистые грунты;
  • сильнозаглубленная монолитная плита — подходит для 2-3 этажных домов, для подвижных, подтопляемых, пучинистых грунтов.

Определение нагрузки на основание

Нагрузка, создаваемая строением — самый важный показатель при расчете такого показателя, как «минимальная толщина фундаментной плиты».

Помимо геологических изысканий, которые выполняются специалистами, необходимо будет определить:

  • тип строительного материала, из которого планируется возводить стены дома. Он должен быть известен еще на этапе проектирования. Стоит понимать, что толщина основания под дом из бетона, цементных, пеноблоков и подобного материала с железобетонными перекрытиями создаст существенную нагрузку на плиту. Особенно, если он будет двухэтажный. А вот деревянное строение (например, по каркасной технологии) с перекрытиями из дерева будет гораздо легче. Соответственно, фундаментная плита под дом будет гораздо тоньше. Это позволит существенно сэкономить на материалах;
  • динамические и статнагрузки. К последним относят нагрузку, создаваемую стенами, крышей строения, всем тем, что планируется разместить внутри дома. Динамические — нагрузки, которые имеют свойство возрастать и убывать. То есть они непостоянны и могут зависеть от ряда обстоятельств. Например, сезонные — снеговая нагрузка на крышу;
  • марку бетона.

Важно: когда вы получите расчеты нагрузки на каждый квадратный метр нужно будет учесть запас. Его еще называют коэффициентом надежности. Для разных типов строительного материала он отличается и определяется строительными нормами и СНиП. Например, для бетонных плит перекрытия этот показатель составляет 1,3.

Как рассчитать толщину фундаментной плиты

Мелочей при устройстве монолитной плиты нет. Все элементы и этапы важно выполнить правильно. Тогда основание будет крепким, а дом не будет осаживаться, давать трещины и разрушаться.

Песчаная подушка

Прежде, чем приступать к расчетам толщины плиты, необходимо вычислить параметра песчаной подушки. Она выступает в качестве основания для бетона. Допустимые показатели для такого типа фундаментного основания — от 20 до 60 см. Используемый материал — мелкозернистый песок.

Однородность песка, из которого выполняют подушку, важна. Подушку не просто отсыпают до нужного уровня, но тщательно трамбуют и выравнивают. Рекомендуется использовать для этих целей механизированный способ — виброплиту. В процессе трамбования необходимо поливать песок водой. При намокании он становится более податливым, гораздо лучше уплотняется.

Важно: трамбование мокрого песка повышает несущую способность конечного основания, но готовый слой может уменьшиться на 1-1,5 см.

Верхний слой песчаной подушки — щебень. Достаточно будет насыпать 5-10 см среднезернистого камня. Щебень уплотняют, выравнивают. В конечном итоге должна получиться подушка — утрамбованная и ровная (по нивелиру).

Подушка из щебня

Выбор глубины:

  • если недалеко от поверхности пролегают грунтовые воды — не менее 60 см;
  • при глубоком пролегании вод и плотном грунте — 20 см.

Арматура

Арматурный каркас находится внутри монолитной плиты. Необходимо будет определить не только общую длину, но и допустимый диаметр, минимальный шаг между прутками, возможность применения сетки.

Рекомендации:

  • вязать арматуру в два слоя;
  • первый слой должен проходить на высоте от 5 см от песчаной подушки;
  • второй слой — ниже самой высокой точки будущей монолитной плиты на 5 см;
  • шаг — не более 50 мм;
  • для связывания сетки использовать вязальную проволоку — она позволит арматурному каркасу «гулять» в период пучения грунта. Это сведет к минимуму риск разрыва.

Расчет толщины плиты

Точный расчет толщины плитного фундамента необходим не только для того, чтобы он мог выдержать строение, но и для того, чтобы определить объем бетона. Чтобы понять, какой объем понадобится для заливки нужно толщину основания умножить на площадь подошвы.

Принцип расчета

На тематических форумах присутствует общая информация о возможной толщине плитного фундамента — от 150 до 300 мм. При этом отмечается, что для хозяйственных построек толщина может уменьшаться до 100 мм, а для массивных увеличиваться — 350-450 мм.

Рекомендуется ориентироваться на показатели:

  • легкие бытовые помещения — 10-15 см;
  • каркасные, одноэтажные деревянные или из газоблока дома — 20-30 см;
  • двухэтажные брусовые, бревенчатые строение, кирпичные и газосиликатные дома в один этаж — 25-35 см;
  • каменные дома в 2-3 этажа — 40 см.

При использовании таких показателей, заливке качественным бетоном марки М300, армирующей сетке с частым шагом запас прочности конструктива очень высокий. Многие начинающие строители не понимают необходимость дополнительных расчетов. Здесь в дело вступает уже другое преимущество монолитной плиты. Конечно, она выдержит нагрузку, но будет ли основание «плавать».

Пример расчета

Габариты фундаментной плиты для двухэтажного дома — 10х10 метров. Шаг армирующего каркаса — 20 см, два слоя прутков (d=14). Вертикальные стержни d=8 мм. Бетон для заливки марки М250, толщина плиты 25 см. Считаем:

  1. Площадь фундамента — 10 м х 10 м=100 м2.
  2. Кубатура бетона — 100 м2 х 0,25 м = 25 м3.
  3. Расчет необходимого количества арматуры (учитываем защитный слой плиты) — 10000 мм — 60 мм = 9940 мм (длина прутка). У нас шаг равен 20 см, исходя из этого проводим вычисление количества прутков для 1 направления (9940/200 = чуть меньше 50 штук). Теперь нужно подсчитать сколько штук необходимо на две стороны (50 х 2 = 100 штук). А затем на два слоя плиты (100 х 2 = 200 штук).
  4. Вычисляем общую длину — 200 х 9,94 м = 1988 метра. Для справки: масса одного метра арматуры d14 равна 1.2 кг. Вычисляем массу всего рабочего армирования — 1988 х 1,2 = 2385,6 кг.
  5. Теперь переходим к вертикальному слою — разница в диаметре 6 см (14 см — 8 см). Разница с толщиной плиты равно 19 см (25 см — 6 см защитный слой). Здесь шаг будет 40 см, значит количество прутков — 25 шт. Понадобится 625 единиц (25 х 25). Отсюда масса — 625 х 0,19м х 0,395кг = 46,9 кг.
  6. Для расчета гидроизоляционного слоя берем размеры самой плиты и добавляем небольшой запас — 105 м2.
  7. Песчаная подушка — перемножаем длину и высоту подушки, учитывая необходимость выхода за пределы 10 см со всех сторон. Расчет: 10,1х10,1х0,5=51,05 м3 песка.

Важно: средний показатель толщины монолитной плиты для разных категорий (этажности, материала) указан выше. На его основе необходимо проводить все детальные расчеты.

Если фундамент не превышает по высоте 150 мм, будет достаточно однослойного армирования. Если более — только двухслойное.

Монолитный фундамент имеет много преимуществ — универсальный, легковозводимый, позволят строить дома из тяжелых материалов более 1 этажа, отлично себя «чувствует» на подвижных грунтах. Чтобы избежать проблем, необходимо соблюдать рекомендации по армированию, и правильно применить показатели толщины монолитной плитной основы. Такой фундамент выдержит все вертикальные сезонные деформации почвы, не треснет, не осядет.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: