Как правильно рассчитать толщину плитного фундамента

Какой должна быть толщина фундамента, как ее рассчитать

Многие индивидуальные застройщики на этапе разработки фундамента для своего дома сталкиваются с проблемой расчета его параметров, в том числе и толщины основы постройки. И правда, какой должна быть толщина плиты, если мы выбираем плитный железобетонный фундамент? Какой толщины принимать ростверк ленточного или столбчато-ленточного основания? С этими, на первый взгляд, простыми вопросами мы и попытаемся разобраться в данной статье.

Экономия против безопасности

В одной из следующих статей мы приведем конкретный пример расчета фундамента, а пока определим решающие факторы, оказывающие влияние на выбор толщины основания для дома:

• фундамент должен эффективно воспринимать нагрузки от здания и деформации со стороны грунтового основания. Для этого необходимо задать такую толщину фундаментной конструкции, чтобы обеспечить гармоничную работу всех ее составляющих, например, арматуры и бетона;
• понятно, что толщину фундамента можно задать заведомо достаточной, обеспечивающей 500% надежности и более, но в условиях экономии строительных материалов такой подход многим покажется неразумным;
• получается, что должен сохраняться баланс между экономичным подходом и стремлением создать действительно надежный фундамент, который прослужит долгие годы, благодаря чему построенный на нем дом сохранит свою целостность

Расчет толщины плитного фундамента

Если вы решили возводить плитный фундамент, то вас наверняка волнует вопрос определения его толщины, отталкиваясь от которой можно проводить дальнейшие расчеты, например, расчет опалубки фундамента. Мы не будем приводить кучу формул, которые используют профессиональные строители – в этом нет необходимости. При желании вы можете воспользоваться одной из многих специальных программ, которые предназначены для проведения расчетов фундамента, в том числе и плитного. Обычно толщину плиты принимают исходя из общих нагрузок от дома и характера грунта на стройплощадке. При этом отталкиваются от того, что между двумя сетками арматуры необходимо выдержать не менее 70 мм. Добавим к этому толщину защитного слоя в 50 мм, а также толщину продольной и поперечной арматуры (для прутков диаметром 12 мм), получим, что толщина плиты должна быть: 70+2×50+12×4=218 мм. Но это в нашем случае. Обычно толщину плиты принимают равной 200, 250, 300 мм. Тут многое зависит от состава грунта и равномерного залегания пород. 250 мм – оптимальное значение, с неплохим запасом.

Расчет толщины ростверка

Что есть толщина фундамента для ленточного основания? Ведь может подразумеваться ширина ленты (вид сверху), либо ее глубина (в разрезе фундамента). Очевидно, что глубина ленты принимается исходя из условий строительства: при заглублении ниже ГПГ – она одна, для мелкозаглубленного – другая. Как правило, в последнем случае ее принимают равной 500-600 мм, но для легких сооружений, например, небольшой бани, можно принять меньше – 250-300 мм. Что касается ширины ленты, то она должна быть на 100 мм больше толщины возводимых на фундаменте стен.

Какой должна быть толщина столбов для свайного фундамента

Толщина столбов принимается исходя из расчетных значений требуемой площади подошвы основания. Но при этом она не должна быть меньше 100 мм. Это, что касается буронабивных и свайных оснований. Если планируется ставить дом на столбы из сборных строительных материалов или из железобетона, то толщина опор в этом случае принимается также исходя из расчетного значения площади основания, но не менее 400 мм ввиду того, что такие столбы обычно «закапывают» на незначительную глубину и есть риск их смещения/заваливания.

Напоследок

Переживаете о том, что ваш фундамент продавится или деформируется еще каким-то немыслимым образом? Тогда ступайте со всеми расчетами к опытному строителю. Либо можно освоить программы для расчета, благо оных не так-то и мало.

Технические характеристики монолитной плиты

Плитный фундамент представляет собой сплошной монолит под всем зданием, площадь которого или соответствует его размерам по осям, или увеличена на толщину облицовки цоколя или стен, если они возводятся непосредственно на плите.

• Большая площадь опоры делает такой фундамент наиболее устойчивым – во всяком случае, при строительстве на ровной местности, не имеющей проблем с сейсмической стабильностью. Тем не менее, плита под дом из газобетона, как и любой другой фундамент, должна быть грамотно спроектирована.
• Этот процесс заключается в составлении схемы воздействия и расчёте нагрузок, способных повлечь крен или излом основания. Суммарные нагрузки и берутся за основу при определении толщины плиты фундамента.
• Так как плита ещё и армируется, нужно не только просчитать внешние габариты монолита, но и составить схему его каркаса. Армирование может быть как равномерно распределённым, так и усиленным локально в местах наибольших нагрузок — тут уже всё зависит от габаритов и конфигурации здания и конкретных условий строительства.

Рекомендуем к прочтению Характеристика домов из газобетона. Разновидности домов. Проекты домов из газобетона 9х9. Одноэтажного. С цоколем. С мансардой. С мансардой и цоколем и многое другое
Подробнее

• В основном локализация армирования фундаментной плиты под дом из газобетона осуществляется при проектировании плиты с направленными вниз ребрами. Это даёт возможность уменьшить толщину горизонтальной части – а значит, и снизить расход бетона. Но получить такую экономию даст возможность только профессиональный подход к проектированию.
• При беспроектном строительстве приходится всё делать с запасом прочности, поэтому чаще всего застройщики формируют обычную плоскую плиту с равномерно распределённым армированием. Толщина плиты под дом из газобетона будет зависеть от его габаритов и этажности, именно эти нагрузки и составляют общий вес здания. Так как локальных усилений в такой плите нет, её общий каркас должен максимально обеспечивать плите сопротивление продавливанию.
• Лучше распределять нагрузки и сохранять устойчивость при естественных подвижках грунта, помогает жёсткий подстилающий слой — бетонная подготовка. Это плита толщиной 7-10 мм из низкомарочного бетона, которая является основанием для устройства наплавной гидроизоляции и защищает её от повреждений.
• В масштабном строительстве подбетонка — обязательный элемент подготовки основания к заливке фундамента. При строительстве малоэтажных зданий допускается заменять её профилированной гидроизоляционной мембраной, достаточно прочной, чтобы обойтись без защиты. Её можно укладывать непосредственно на утрамбованный песчаный слой. Защитный ковёр набирается из укладываемых внахлёст полотен, проклеиваемых в швах специальной лентой, и получается вполне герметичным.

Фундамент плита под дом из газобетона, если в нём не предусмотрен цокольный этаж, строится в незаглублённом варианте. То есть, в грунт закладываются только подстилающие слои, а сама плита находится на поверхности. Надёжность плитного основания от этого нисколько не страдает – даже наоборот, ему не приходится противостоять воздействию боковых сил пучения. Снизу от них плита защищена насыпным непучинистым грунтом, а иногда ещё и слоем теплоизоляционного материала – экструдированного пенополистирола.

Вот основные технические характеристики плиты под одноэтажный дом из газобетона:

1. Грунт – любой, в том числе просадочный.
2. Рельеф – ровный. Если уклон, то незначительный. При больших перепадах плиту пришлось бы заливать в ступенчатом варианте, а это технически сложно и дорого.
3. Толщина стен – любая.
4. Класс применяемого бетона по прочности – В22,5.
5. Марка бетона для плитного фундамента по водопроницаемости — W6.
6. Марка пластичности П4.
7. Минимальная толщина плоской плиты для дома 300 мм.
8. Арматурный каркас – объёмный, из стержней AIII d-12 с шагом 200х200 мм.
9. Гидроизоляция – в зависимости от наличия подбетонки (наплавная или мембранная).

Что нужно знать о плите при выполнении расчёта

Фундамент плита выглядит, как сплошной монолит, параметры которого соответствуют проекции здания. Монолитная плита может выходить за контуры стен только в том случае, когда вертикальные поверхности требуется утеплять по системе вентфасада, облицовывать кирпичом или камнем.

Основным достоинством такой конструкции является максимально увеличенная площадь опоры, делающая её очень устойчивой даже в условиях сейсмической нестабильности. Главное только придать плите правильную конфигурацию, обязательно учитывая вид и прочностные характеристики грунта, на который она будет опираться.

Для облицовки цоколя кирпичом плиту можно сделать на 10 см больше

Пространственная устойчивость здания зависит не только от того, какую толщину будет иметь плитный фундамент, но и от интенсивности её армирования. Бетон и арматура работают в совокупности, что и позволяет плите фундамента эффективно сопротивляться излому.

Можно ли уменьшить толщину плиты

В официальном проектировании с помощью увеличения арматуры в наиболее нагруженных зонах можно добиться экономии бетона путём уменьшения толщины монолита. А чтобы обеспечить наибольшую статичность и предупредить вероятность проскальзывания в подошве, актуального для строительства на глинистых почвах, плитам нередко придают ребристую форму.

Монолитные рёбра, жёстко связанные арматурой с плитой, могут быть направленными вверх, образуя ростверк (он же выполняет и функцию цоколя). Получается комбинированный фундамент, который строители называют плитно-ростверковым (его фото представлено в начале статьи). Именно этот вариант в большинстве случаев предусматривается, когда под домом проектируется цокольный этаж.

Монолитный цокольный этаж на заглублённой плите

• Данный вид плиты идеально подходит для зданий, стены которых возводятся из теплоэффективных каменных материалов, реагирующих трещинами на нестабильность грунта. Вариант с верхними рёбрами избавляет от необходимости строительства цоколя, ведь толщины плиты чаще всего недостаточно, чтобы поднять полы первого этажа выше уровня выпадающего зимой снега.
• Но в некоторых случаях рёбра проектируют не поверх плиты, а под ней. Они обязательно располагаются в толще грунта, тогда как сама монолитная плита находится выше его уровня. Рёбра жёсткости охватывают периметр дома и связывают его продольными балками. Формируются они по принципу ленты, поэтому данный вариант плиты именуют ленточно-плитным фундаментом.
• Такой конструктив плиты лучше работает на грунтах с невысокой прочностью. Ребристые плиты чаще применяют в холодных климатических зонах, на глубоко промерзающих и вечномёрзлых грунтах, с обязательной закладкой в межрёберное пространство теплоизолирующих плит экструзионного пенополистирола.
• За счёт разницы толщин утеплительного контура и формируется ребристая конфигурация, а сама плита получается более тонкой. Если обычная плоская плита под одноэтажный дом должна иметь толщину 250-300 мм, то при наличии рёбер и правильном распределении арматуры, толщина плиты может уменьшаться до 150, и даже до 120 мм.

Принцип формирования утепляемой ребристой плиты фундамента

Что дают плите рёбра, и как обойтись без них

Из вышесказанного ясно, что толщина плиты может быть уменьшена благодаря локальным утолщениям, называемым рёбрами жёсткости. Так как они предусматриваются под всеми несущими стенами и имеют полноценное объёмное армирование, основную часть нагрузок утолщения воспринимают сами, передавая лишь часть усилий плите, объединяющей балки между собой.

Это и даёт возможность не просто уменьшить толщину монолита, но и внутренний каркас горизонтальной части сделать не объёмным, а плоским.

Схема тонкой плиты фундамента с направленными вниз рёбрами

Когда монолитная плита выполняется в плоском варианте, главной задачей проектировщика является выбор такой толщины, которая обеспечит ей отличное сопротивление продавливанию. При отсутствии рёбер справиться с этой задачей лучше всего помогает подготовительная бетонная плита толщиной 100 мм (бетонная подготовка, подбетонка).

Гидроизолированная подготовительная бетонная плита

Бетонная подготовка — это слой монолита, заливаемый по грунту из тощего неармированного бетона, и выполняет она три основные функции:

• выравнивает грунт и восполняет недостаток его прочности;
• защищает базу дома от подпора грунтовых вод;
• является основанием для монтажа рулонной гидроизоляции, и уберегает её от механических повреждений.

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).

Оптимальное значение распределенной нагрузки (кгс/см²) в зависимости от типа грунта
пластичные глины, супеси	0,50
плотные пески, суглинки	0,35
пески средней плотности, твердая глина	0,25

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.

  Как сделать плитный фундамент своими руками – пошаговая инструкция

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/см2:

• 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

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

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.

Создание фундаментной плиты

1. Устройство опалубки.

Чтобы создать плиту фундамента, необходимо в первую очередь создать опалубку. Для этого нужно деревянные доски закрепить в грунте самым прочным образом. Их необходимо установить таким образом, чтобы они могли в дальнейшем выполнять роль по измерению уровня высоты. Это потребуется, когда нужно будет заливать бетон. Доски будут служить показателем росного растекания бетонной жидкости. Для правильной установки опалубки необходимо применять нивелир или водяной уровень шлангового типа. Чтобы установить толстую фундаментную плиту, необходимо будет вырыть яму. Очень большой котлован не понадобится. Чаще всего снимается самый верхний слой земли с растительностью, а вместо него засыпается гравий (или щебень), чтобы защитить фундаментные плиты от капиллярного втягивания. Подготовленный слой накрывается плотным пенопластом, который будет играть роль гидроизоляции.

1. Подготовка арматуры.

В том случае если грунт слабый, то он не выдержит больших нагрузок, для этого следует укрепить его стальными стержнями или арматурным каркасом.

Перед армированием плит фундамента осуществляется подготовительный процесс. В тех вариантах, когда в строительном месте грунт с высокой несущей способностью, связь плит с фундаментом осуществляется при помощи конструктивного армирования. Когда грунт слабый, то он не сможет выдержать высоких нагрузок, для этого требуется его укрепление при помощи стальных стержней или арматурного каркаса

Важно заметить, что используемая стальная арматура в обязательном порядке должна быть чистой, на ней не должно быть коррозии, жировой пленки, так как все это снижает ее сцепление с бетоном, отсюда возникает нарушение прочности всей конструкции

1. Армирование плиты.

Стальные решетки размещаются в верхних и нижних частях плит фундамента. Допускается использование сеток с сечением 15х15 мм и диаметром прута в 5-6 мм. Для начала на гидроизоляции, размещенной на дне котлована, устанавливают плоские распорки. Их высота должна быть достаточной для размещения на них каркаса арматуры (арматура не должна выступать над бетоном, она должна погрузиться в него, чтобы создать защитный слой). Стоит знать, что армированная решетка не укладывается просто на грунт. На нижних распорках устанавливается первый слой решеток. Затем по краям плит устанавливается армированный каркас. Потом выполняются распорки, чтобы установить верхний ряд. После того как будет залит бетон, металлические стержни не должны оказаться на поверхности фундамента.

1. Заземление фундамента.

В процессе армирования фундаментной плиты часто возникает необходимость заземления фундамента. Это своего рода замкнутое кольцо, сделанное из стальной оцинкованной ленты. Оно выстраивается на краю фундаментной плиты или по внешней стороне. Делать это нужно следующим образом. Шины колец выводятся и загибаются в углах, в которых будут располагаться дождевые трубы, там же подключают громоотвод. Такая же шина выводится и в тех местах, где планируется подключение электричества. Именно через нее потом проводят заземление металлических деталей, которые находятся в доме (электропроводка, водопровод, ванная и прочее).

Армирование фундаментных плит позволяет получать в итоге очень прочную основу для строения. Это надежный, долговечный фундамент, который рассчитан на долгое эксплуатирование построенного здания. Армирование помогает предотвратить растекание стен, сильную усадку

Важно знать и учитывать тот факт, что реконструкция фундамента обойдется в большую сумму, именно поэтому лучше всего на моменте строительства выполнить качественный и достойный фундамент

Преимущества плитного фундамента

Большая площадь и наличие пространственного армирования позволяет значительно снизить давление фундамента на грунт (до 0,1 кг/см2) и переносить знакопеременные нагрузки, возникающие из-за разнообразных подвижек грунта. Так как плиточный фундамент располагается под всей площадью строения, его использование в большей степени оправдано при строительстве объектов сравнительно небольшого размера.

Главными сильными сторонами плитных фундаментов являются:

• простота и относительно невысокая стоимость изготовления и монтажа монолитной плиты (благодаря возможности выгрузки бетона прямо из автобетоносмесителей и, как следствие, отсутствию необходимости использования дорогостоящего бетононасоса). При условии проведения работ под должным контролем заказчика, заливка такого фундамента может производиться даже строителями, обладающими низкой квалификацией, которым достаточно объяснить, где брать, куда лить и как разравнивать;
• высокий показатель несущей способности, который обусловлен большой площадью соприкосновения с грунтом. В качестве примера можно упомянуть, что монолитная фундаментная плита, на которой располагается 63-метровая лифтовая колонна Останкинской башни, имеет толщину всего 1 метр;
• благодаря общей платформе, которая не подвержена локальной деформации, сохраняется гарантированная целостность стен строения. В зимний период в конструкции не образуется провалов и выгибов, так как она опускается и поднимается равномерно. Данное свойство обусловлено тем, что монолитная плита представляет собой негнущуюся жёсткую площадку, на которой расположены колонны и стены;
• возможность использования фундамента в качестве чернового пола цокольного этажа. В этом случае не требуется использование на цокольном этаже каких-либо дополнительных плит перекрытия, что значительно экономит средства;
• возможность использования монолитного плитного фундамента на так называемых сложных грунтах, благодаря тому, что при его устройстве практически не требуется проведение землеройных работ. Такая возможность позволяет максимально сократить трудоемкие и дорогостоящие работы в условиях мерзлого грунта, высокого уровня грунтовых вод и так далее.

Как сделать расчет необходимого количества бетона вручную?

Если вы желаете сверить полученные данные с расчета кубатуры бетона калькулятором онлайн, то для этого нужно взять данные о площади комнаты для стяжки пола и умножить на желаемую толщину слоя.

Формула площади

Но на самом деле не все так просто, усложняющим обстоятельством в таком деле будет определение необходимой толщины стяжки, а ведь для разного типа построек она будет разной.

Особенности заключаются в предполагаемой нагрузке на пол, например, в жилых помещениях эти показатели – до 5 см, для прочности покрытия, а в нежилых – на половину меньше.

Таким образом, если площадь комнаты 20 м2, то при толщине 5 см итоговые цифры будут следующими: 20м2*0,05м=1 м3, вот сколько смеси понадобиться для стяжки пола.