Как правильно рассчитать толщину фундаментной плиты

Плитный фундамент широко используется при строительстве малоэтажных зданий. Монолитная конструкция надежно защищает сооружение от проникновения грунтовых вод. Большая площадь опирания предотвращает просадку и деформацию грунта. Жесткая система армирования предохраняет основание от разрушения.

Принцип строения монолитного фундамента

Основой конструкции плитного фундамента служит монолитный бетонно-армированный слой. Подобная конструкция позволяет равномерно распределять усилия от здания на дно котлована.

При просадке и перемещении грунта фундамент компенсирует изменения. Это свойство называют «плавучестью» основания.

Для его изготовления используют высококачественный бетон. Высоту конструкции определяют расчетным способом. Основными критериями для подсчета являются характеристика грунта и проектная нагрузка от сооружения.

Конструкция монолитного фундамента

Плитный фундамент имеет следующую конструкцию:

Устройство монолитной плиты фундамента

• Котлован.
• Дренажная система.
• Опалубка.
• Песчаная подушка.
• Слой геотекстиля.
• Щебеночный слой.
• Бетонная подготовка.
• Гидроизоляция.
• Теплоизоляция.
• Арматура.

Котлован

Для устройства фундаментной плиты выкапывают котлован. Размеры котлована в плане должны превышать размеры будущего дома на 1–2 метра. Увеличенные размеры служат для укладки дренажа и устройства отмостки.

Чертеж котлована

Дренажная система

Дренаж служит для отвода поверхностных вод от внешних стен здания. Состоит из системы перфорированных труб и приемного колодца. Трубы укладывают с небольшим уклоном. Для защиты от проникновения песка трубы оборачивают 1–2 слоями геотекстиля.

Дренаж для монолитного фундамента

Опалубка

Для изготовления опалубки используют деревянные доски или водостойкую фанеру. Все элементы соединяют с помощью саморезов и стальной проволоки.

Пример опалубки плитного фундамента

Песчаная подушка

Для устройства песчаной подушки используют крупнозернистый песок. Песок позволяет воспринимать и равномерно распределять усилия на плавающую плиту.

Песчаная подушка под фундамент

Геотекстиль

Между щебнем и песком укладывают слой геотекстиля. Он защищает состав от перемешивания и нарушения дренирующих свойств щебня.

Щебень

Служит для восприятия и передачи усилий на песчаную подушку. Щебень применяют в качестве дополнительной дренирующей системы. Вода при прохождении ослабляет напор и теряет способность к вымыванию песка.

Щебень для монолитного фундамента

Бетонная подготовка

На песчано-щебневое основание укладывают бетонную подготовку. Высота конструкции составляет 50–150 мм. Подготовку выполняют из бетона низких марок.

Бетонная подготовка:

• защищает бетон от утечки цемента;
• равномерно распределяет нагрузку;
• делает удобным монтаж стального каркаса.

Состав бетонного раствора для фундамента

Гидроизоляция

На бетонную подготовку укладывают слой гидроизоляции. В качестве материалов используют полимерно-битумные вещества. Гидроизоляционный материал служит для защиты фундаментной плиты от проникновения грунтовой влаги.

Гидроизоляция фундаментов

Теплоизоляция

Теплоизоляция служит для защиты основания от промерзания. В качестве утеплителя используют экструдированный пенополистирол. Высоту слоя принимают 10–15 см.

На теплоизоляцию укладывают полиэтиленовую пленку. Она служит защитой от проникновения жидких компонентов бетонной смеси в утеплитель.

Схема теплоизоляции плиты фундамента пенополистиролом

Арматура

Опорные элементы зданий армируются стальными каркасами. Сетка изготавливается из ребристых стальных стержней диаметром 12–18 мм. Они связаны в единый пространственный каркас с помощью стальной тонкой проволоки.

Размер ячеек каркаса зависит от величины проектируемых усилий на основание. Размер ячеек определяется расчетным путем и составляет от 10 до 25 сантиметров.

Схема армирования монолитной плиты

Расчет высоты фундамента

Целью расчета толщины плитного фундамента являются:

• Определение размеров опорной плиты.
• Вычисление нагрузок на дно котлована.
• Подсчет необходимых материалов.

Исходные данные:

• Вид и характеристика грунта основания.
• Материал элементов здания.
• Проектируемые усилия.

Расчет толщины плитного фундамента

При расчете учитывают два типа усилий:

Устройство плитного фундамента – размеры

• статические;
• динамические.

Статические силы являются постоянной величиной. Они вызваны весом элементов здания.

Динамические усилия изменяются во времени и в значениях. Они оказываются людьми, мебелью, оборудованием и влиянием атмосферных осадков.

При подсчете нагрузок постоянного действия используют повышающие коэффициенты надежности конструкций. Эти коэффициенты зависят от размеров и материала элементов здания. Значения коэффициентов приведены в нормативных документах.

Подсчет динамических усилий ведут с учетом условий местности, типов используемой мебели, оборудования, планируемой заселенности дома.

В качестве результатов расчета получают следующие данные:

• Удельная нагрузка на 1 м² грунта основания.
• Допустимая толщина конструкции.
• Глубина залегания фундамента.

Определение объема материалов на плитное основание

Последовательность расчета

В процессе расчета плитного фундамента выполняют следующие действия:

Технология устройства плитного фундамента

• Вычисляют суммарные усилия от фундамента и основной части сооружения. Значение определяют сложением сил постоянного и временного действия.
• Определяют допустимую нагрузку. Величину определяют по нормативным документам в зависимости от типа грунта.
• Определяют максимальную массу основания.
• Вычисляют максимальную толщину опорной плиты. Полученное значение округляют в меньшую сторону до значения, кратного 5 мм.
• Повторяют решение задачи с принятой толщиной опоры.

Для автоматизации процесса используются специальные компьютерные программы.

Анализ результатов расчета

В процессе подсчета получают следующую высоту фундамента, мм:

Глубина ленточного фундамента

• менее 150;
• от 150 до 350;
• более 350.

В первом случае монолит не подходит в качестве опоры. Требуются дополнительные обследования и принятие решений для укрепления грунтов.

Во втором случае бетон подходит в качестве основания. Полученный результат округляют до ближайшего значения, кратного 50 мм.

В третьем случае бетон не подходит в качестве опорной части. Требуется принимать другой вариант опор (ленточный или столбчатый).

Глубина залегания фундамента

Глубину залегания плитного фундамента определяют по уровню поверхностных вод и толщине основания.

Глубина залегания зависит от следующих факторов:

• типа грунта;
• глубины промерзания;
• суммарных нагрузок;
• уровня грунтовых вод.

Правильный способ закладки фундамента

Рекомендуемая глубина котлована приведена в нормативных строительных документах. Она может составлять, см:

• в северных регионах – от 80 до 100;
• в центральных и южных районах – от 30 до 70;
• в горных районах – до 20.

Требования к глубине заложения фундамента

Что можно рассчитать, зная толщину фундамента?

По вычисленной толщине плиты рассчитывают следующие параметры:

• объем бетонной смеси;
• расход арматуры.

Пример расчета расхода материалов для фундамента на монолитной плите

Расчет необходимого количества основной арматуры

Арматуру располагают равномерно по всей плавающей плите. В зависимости от толщины плиты каркас устанавливают в один или несколько рядов. Нормативное количество ярусов арматурной сетки при толщине плиты составляет:

Расчет расхода арматуры для плитного фундамента

• до 15 см – 1 ряд;
• от 15 до 30 см – 2 ряда;
• более 30 см – 3 и более ряда.

Для продольных сеток рекомендовано использовать стержни диаметром 12–18 мм. Диаметр стержней поперечных сеток принимают 8–12 мм.

Шаг стержней зависит от толщины плиты. При ее высоте до 25 см шаг стержней принимают 15 см. При высоте плиты 25 см и более шаг стержней 10 см.

Пример расчета

Цель:

• Рассчитать высоту фундамента.
• Определить расход материалов.

Расчет бетона на фундамент

Исходные данные:

• Удельное нормативное сопротивление грунта – 0,350 кг/см².
• Размеры здания в плане – 4*8 м (320000 см²).
• Общий вес конструкций – 24000 кг.
• Размеры опорной плиты в плане – 6*10 м.
• Плотность бетонной смеси – 2500 кг/м³.
• Вес 1 погонного метра стальной арматуры – 1,210 кг/м.
• Шаг основной арматуры – 100 мм.
• Диаметр прутьев – 14 мм.

Расчет:

Расчет высоты фундамента

• Суммарная нагрузка на фундамент 24000/320000=0,075≈0,08 кг/см².
• Разница между допустимым и фактическим давлением на плиту Δ=0,350-0,075=0,275 кг/см².
• Масса основания М=0,275*320000=88000 кг.
• Толщина фундаментной плиты Н= (88000/2500)/32=1,1 м.
• Длина стержней продольной арматуры 10 м, поперечной – 6 м.
• Количество стержней поперечной арматуры: 6/0,10 *2 (слоя)=120 шт.
• Количество продольной арматуры: 10/0,10*2=200 шт.
• Суммарная длина стержней: 120*6 + 200*10=720 + 2000=2720 м.
• Общая масса материала: 2720*1,210=3292 кг.

Видео по теме: Фундамент под дом – монолитная плита, расчет и армирование

Публикации по теме

Особенности вязки арматуры под ленточный фундамент

Варианты фундаментов на болотистой почве

Принципы расчёта расхода арматуры на 1 м³ бетона