Как правильно рассчитать толщину плитного фундамента

Устройство подушки

Подушка под фундаментом служит для того, чтобы здание не оседало, а также для нормального обращения грунтовых вод под строением. Как уже отмечалось, стандартная подушка имеет такие показатели: высота гравийного основания составляет порядка 20 см, а песка около 30 см. Подушка равномерным слоем укладывается по дну всего основания, после чего ее поверхность тщательно выравнивается. В итоге выходит дренаж приблизительно около 50 см. Что касается типа материала, то рекомендуется использование речного песка, его структура наиболее подходящая для данного типа работ. Гравий рекомендуют брать средней фракции.

Данный показатель является средним и уместен для большей части построек. Но строительство — процесс индивидуальный, а это значит, что для каждой постройки необходимо производить индивидуальный расчет дренажа.

Для деревянных конструкций достаточно будет и 15-сантиметровой подушки. Для блочных или кирпичных гаражей ее ширина должна быть не менее 25 см. А показатель в 50 см применяется для массивных монолитных или кирпичных построек.

Отказываться от подушки ни в коем случаи не стоит. Щебень снижает зыбкость почвы и выполняет дренажную функцию. А песок служит неким балансиром, который способствует равномерному распределению всей массы основания.

Порядок расчета фундамента

Для того чтобы правильно рассчитать толщину всех элементов фундамента под строительство дома, необходимо действовать поэтапно, и первое с чем необходимо определиться — это песчаная подушка.

Функция песчаной подушки состоит в том, что она оберегает основание от воздействия на него излишней влаги и подземных вод, а также песок, прессуясь, создает крепкий почвенный слой.

1. По общим строительным нормам, под монолитную плиту фундамента всегда делается песчаная подушка. Чтобы произвести расчет ее высоты, нужно учитывать следующие особенности:
   • Ее высота может колебаться в размерах от 15 до 60 сантиметров, и будет зависеть это от глубины промерзания почвы на данном земельном участке, где происходит строительство дома, типов и глубины расположенных почв, которые тут преобладают, и наличие подземных вод;
   • Песок необходимо хорошо утрамбовать, для этого его необходимо поливать. Это может забрать несколько миллиметров или сантиметров в качестве усадки;
   • Некоторые специалисты также рекомендуют поверх песка насыпать слой щебня мелкой фракции, толщина которого не должна превышать 5-10 сантиметров от общей высоты песчаной подушки. Исходя из этого, можно прийти к такому выводу. В местах, где глубина промерзания грунта высокая (более одного метра), имеются подземные воды, а почвы нестойкие и подвергаются постоянному пучению, то толщина песчаной подушки должна быть до 60 сантиметров. В местах с меньшей глубиной замерзания почвы, отсутствия грунтовых вод, и наличия плотных слоев земли, можно сделать подушку от 20 до 30 сантиметров. Имея данные размеры можно произвести расчет количества необходимого материала.
2. Следующий этап это расчет количества арматуры, которая понадобится для создания армирования бетона, чтобы основание было жестким и долговечным. Общие правила по определению количества арматуры на квадратуру описаны в данном разделе. Стоит отметить, что такая сетка должна быть выполнена в два слоя. Расстояние между ними составляет не более 50 миллиметров. То есть основание будет состоять из двух секций арматурной сетки.
3. Далее производим расчет плиты, минимальная толщина плиты должна составлять не менее 150 миллиметров, но размер может быть увеличен если глубина промерзания почвы более 1 метра. По общим правилам бетон должен не только залить слои армирующей сетки, но и выступать за них по 50 миллиметров как вверху, так и внизу. Плюс в общие параметры фундамента добавится песчаная подушка.

Устройство монолитной плиты в разрезе

Разберем как производится расчет материалов для плиты 8 на 8 метров. Армирование будем производить с шагом 20 сантиметров, пруты диаметром 14 в два слоя, для вертикальных стержней 8 миллиметров, шаг такой же. Используемые бетон для плиты берем класса В20 (по прочности соответствует марке М250), на подготовку класса B7,5. Толщину плиты возьмем 25 см.

• Бетон для плиты В20: 8,2 х 8,2 = 67,24 м²;
• Рассчитаем кубатуру, то есть объем необходимого бетона: 67,24 м² х 0,25 м = 16,81 м³;
• Расход количества материала для армирования с учетом обеспечения защитного слоя плиты: 8200 — 60 = 8140 миллиметров длина стержня. Из расчета шага в 20 см, рассчитаем их кол-во для 1 направления делим 8200 на 200 = 41 штука х 2 стороны = 82 штука х 2 слоя всей плиты = 164 стержня;
• Высчитаем общую длину: 164 х 8,14 = 1334,96 метра. Масса 1 метра арматуры 14 диаметра равняется 1,2 килограмма. Таким образом масса всего рабочего армирования: 1334,96 метра x 1,2 = 1601,252 килограмма;
• Перейдем к вертикальным стержням арматуры, ее длина будет равняться разнице 25 см и 6 см = 19 см. Возьмем шаг в 40 сантиметров, получаем 21 шт х 21 шт = 441 единица, массу получаем из выражения 441 х 0,19 х 0,395 = 33,1 кг;
• Расход бетона класса B7,5 для подготовки считаем как: 8,2 х 8,2 х 0,05 (заданная толщина) = 3,3 метра³
• Геотекстиль и гидроизоляцию плиты считаем, как площадь плиты добавив немного запаса: 67,24 метра²
• Песчаную подушку считаем перемножением сторон плиты и высоты подушки с учетом того, что он выходит за ее границы на 0,1 метр с каждой стороны, то есть 8,4 х 8,4 х 0,5 = 32,5 куба песка.

Отметим, что для двухэтажных домов из газобетона (газосиликата), каркасных и гаражей (из кирпича) толщина плиты будет составлять 20-25 сантиметров. Для болея тяжелых построек, а так же двухэтажных домов из кирпича, бетона, бруса толщину необходимо брать 25-30 см. Для легких сооружений, например гаражей, беседок достаточно брать толщину плиты фундамента в 10-15 сантиметров.

Армирование фундамента толщиной в 10-15 см производится в один слой сетками, толщиной 20-30 см производится в два слоя (объемное).

Какой толщины должна быть плита монолитного фундамента?

Плитный фундамент считается самым надежным и выбирается при строительстве домов на неустойчивых и подтапливаемых почвах. Этот тип оказывает минимальное воздействие на грунт и обеспечивает равномерное распределение всех весовых нагрузок. Технология заливки сама по себе простая, основной акцент делается на расчете параметров плиты, а именно: глубины заложения, высоты подушки, марки и толщины бетона, сечения арматуры, потребности в утеплении. Диапазон варьируется от 15 до 35 см, если расчетная величина отличается, то рассматриваются другие варианты основ.

Особенности плитного фундамента

Представляет собой бетонный монолит с двумя рядами сетки из арматуры, размещаемый поверх утрамбованной песчаной подушки, в особо сложных случаях – усиленный ребрами жесткости снизу. Величина затрат на его строительство зависит от степени заглубленности основания: на устойчивых почвах оно практически сравнивается с землей и требует минимальных вложений и усилий. На плывущих грунтах или при необходимости организации подвального пространства на плитный фундамент уходит до 1/3 общестроительного бюджета, так как закладка проводится ниже уровня промерзания.

Существуют нормы, согласно которым слой армосетки размещается на расстоянии не менее 5 см от края плиты, 7 – между собой, минимальное сечение арматуры – 12 см. С учетом укладки двух прутьев в решетку итоговая толщина составляет 21,8 см. Но использовать его по умолчанию нельзя, точные параметры монолитного фундамента определяет расчет. Полученное значение сравнивают с рекомендуемым с учетом веса здания и геологических условий участка:

Толщина плиты для деревянного дома зависит от этажности, при использовании хорошо просушенных материалов их удельный вес не превышает 600 кг/м 3 , что в 2,5-3 меньше, чем у кирпича. Как следствие рекомендуемое значение составляет 30 см.

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»

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. Общую площадь всех конструкций умножают на массу, приведенную в таблице и коэффициент, после чего, складывая, получают суммарный вес дома без учета фундаментов

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:

P1= M1/S,

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.

Δ=P-P1

где P — табличное значение несущей способности грунта.

M2 = Δ*S,

где М2 — требуемая масса фундамента (больше этой массы строить фундамент нельзя), S — площадь плиты из бетона.

Следующая формула:

t = (М2/2500)/S,

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.

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

Особенности при вычислении объема бетона

Подсчёт необходимого объёма бетона. Сколько бетонной смеси потребуется для заливки данного основания, результат получить просто. Параметры плиты (длина, ширина, высота) перемножаются между собой. Иногда, фундамент может иметь некоторые отклонения. Они непосредственно могут влиять на расход бетона.

Например

Для устойчивости и твердости плиты, по ее краям делают ребра жесткости. Они размещаются на нижней поверхности основания, чтобы верхняя ее часть была гладкой. Для них тоже необходим бетон. Определить его объем можно, зная площадь сечения и общую протяженность ребер жесткости. К такой плите необходим другой подход. К уже известной величине объема необходимо добавить произведение общей длины, высоты, ширины ребер жесткости. По каждому случаю расчет надо проводить индивидуально.

Определение размеров основания: пример

Вычисления включают в себя следующие шаги:

• подбор геометрических параметров;
• расчет бетона на фундамент;
• и расчет армирования ленточного фундамента.

Для расчета фундамента возьмем двухэтажный кирпичный дом с наружной стеной 510 мм, суммарная высота наружной стены —4,5 м. Внутренних стен нет. Он расположен в г.Москва, грунт на участке — среднезернистый песок (R = 5 кг/см2). Перекрытия (2 шт., над подвалом и над первым этажом) из плит ПК, перегородки гипсокартонные высотой 2,7 м и общей протяженностью 20 м.

Тип нагружения	Вычисления
Фундамент монолитный (предварительно шириной 0,6 м по периметру здания, равному 36 м)	36м*0,6м*2м*2500кг/м3*1,3 = 140400 кг
Стена из кирпича	6м*4,5м*4шт.*920 кг/м2*1,3 = 129168 кг
Гипсокартонные перегородки	20м*2,7м*30кг/м2*1,1 = 1782 кг
Перекрытия	2шт*6м*6м*625 кг/м2*1,2 = 54000 кг
Крыша	6м*6м*60кг/м2*1,05 = 2268 кг2268 кг/cos30° = 2607 кг
Полезное	2 перекрытия*36м2*150кг/м2*1,2 = 12960 кг
Снеговое	36м2*180кг/м2*1,4 = 9072 кг
Сумма	349 989 кг

В = Р/(L*R) = 349989кг/ (36000см*5кг/см2) = 1,94м. Конструкция рассчитана.

Рассчитанный размер ширины округляем до 2 м. Для ширины по всей высоте это много, достаточно будет 50 см под стены 51 см. Свес 1 см допускается (максимальный составляет 4 см в одну сторону). Ширина подошвы больше той, которая использована в расчете, но по всей высоте размер меньше первоначального. По этой причине нет необходимости переделывать вычисления с новой массой подземной конструкции.

Подсчет бетона

Перед покупкой смеси должна быть вычислена ее необходимая кубатура. Для этого потребуется просто найти объем ленты. К количеству бетона для ленточного фундамента рекомендуется прибавить запас в 5—7%.

Армирование

Арматура для ленточного фундамента нужна, чтобы скомпенсировать изгибающие воздействия. Какую арматуру использовать правильно для армирования? Здесь все зависит от высоты подземной части и ее длины. Чтобы понять, какая арматура нужна в качестве рабочей, делают простые вычисления. Расчет количества арматуры выполняется так, чтобы ее суммарное сечение составляло 0,1% от сечения бетонной конструкции. При этом есть минимальные конструктивные требования:

• Какая арматура нужна для конструкции с длиной стороны менее 3 м? Ответом будет сечение 10 мм.
• При длине стороны более 3 м потребуется 12-ти миллиметровая арматура для фундамента.

Армирование фундамента компенсирует изгибающие воздействия

Дальше требуется рассчитать количество для хомутов. Они соединяют рабочие детали каркаса между собой. Раскладка арматуры в ленточном фундаменте предполагает наличие вертикальных и горизонтальных хомутов. Их изготавливают из стержней диаметром 8 мм. Шаг назначают в пределах 20—30 см. В углах шаг уменьшают в два раза.

Вычисление количества арматуры для ленточного фундамента помогает сэкономить время и деньги. Зная точное количество арматуры для каждого диаметра и ее шаг можно легко выполнить усиление ленты и закупить материалы.

Схема с размерами ленточного основания

Теперь можно приступать к расчету необходимого для заливки фундамента бетона. Количество арматуры чаще всего не считают, так как ее пойдет минимум, учитывая массу бани. Поэтому принимают за единственно верный показатель − объем бетона. Для бани площадью 100 м 2, ширина бетонной ленты 0,4 м и глубина 0,6 м, необходимое количество бетона будет составлять 100 х 0,4 х 0,6=24 м 3. Это тот объем бетона, который нужно изначально подготовить, чтобы одновременно залить ленточный фундамент для бани.

Нередко используют несъемную опалубку, которая обеспечивает дополнительную несущую способность основанию и делает поверхность максимально гладкой. В этом случае, вертикальные прутья должны быть спрятаны в бетоне, интервал между поясами составляет 50−60 см. Все соединения следует делать только с помощью проволоки или зажимов, сварку лучше не использовать.

Рекомендуется делать расчеты ленточных оснований для любого здания, даже небольшого гаража или хозяйственной постройки. Так как только после правильного расчета нулевого уровня, выбора оптимальных строительных материалов и конструкций будет гарантия того, что сооружение прослужит максимально возможный срок.

Расчет материалов Вы так же можете произвести на нашем онлайн калькуляторе доступном в меню.

Схема армирования

Когда выполняется армирование плитного фундамента, схема расположения арматуры должна составляться строго по технологии. Кроме того, схемы армирования монолитной плиты перекрытия фундамента, при необходимости, предполагают неравномерный порядок размещения прутков. Участки, где планируется возведение несущих перегородок и колонн дополнительно усиливаются. Такие места называют зонами продавливания. Арматуру укладывают в один слой при толщине железобетонной плиты 15 см и меньше. Если план монолитного фундамента предполагает величину слоя больше 15 см, рекомендуется производить армирование каркасами. Для плитно-свайного фундамента расчеты нужно производить отдельно — в зависимости от расположения и материала свай. В любом случае, чтобы правильно выполнить армирование фундаментной плиты, чертеж надо составлять на основании тщательных предварительных расчетов.

Схема расположения усилений фундаментаИсточник pingru.ru

Основные параметры плиты

Рассмотрим на примере основные узлы конструкции. На схеме изображена сетка с постоянными размерами ячеек. Расстояние между прутками должно быть одинаковым. С расчетом нагрузок, шаги прутьев делают через каждые 20-40 см. Для построек из кирпича подходит 20 см, а для легких каркасных домов допускается делать укладку арматуры реже. В любом случае, по строительным правилам из пункта про «бетонные и железобетонные конструкции» указано, что расстояние между прутьями не должно превышать толщину основания в 1,5 раза.

Распространенный метод укладки – в два ряда. Их совместное действие будет обеспечено монтажом вертикальных стержней. Отступы между такими прутами должны равняться шагам основной стальной конструкции также допускается в два раза большее расстояние. По правилам плиту перекрытия на торцах следует армировать П-образными хомутами, длина которых должна равняться двум толщинам основания и более. Обвязка стержней должна охватить верхние и нижние ряды. Такая методика обеспечивает надежное восприятие крутящих моментов у края фундаментной основы и позволит произвести анкеровку концов продольных прутков.

Армирование плиты фундамента по краям и укладка в два рядаИсточник ufa.masterdel.ru

Зоны продавливания

В местах, где об фундамент будут опираться несущие вертикальные конструкции, раскладку следует производить, уменьшив шаги армирования. В случае, когда по основной ширине плиты арматура укладывается через 20 см, значит, под перегородками следует перейти на расстояние в 10 см. Такой метод позволяет предупредить возникновение продавливания и образования трещин.

Если зона сопряжения совпадает с монолитной стеной подвала, глубина закладки будет производиться в соответствии с высотой планируемого помещения. В таком варианте работы ведутся с привязкой основания к стенам.

При армировании фундаментов, рекомендуется производить совместную обвязку каркасов монолитных стен и плиты. Во время заливки фундаментного основания нужно оставить части вертикальных стержней, которые послужат связующими звеньями. Эти концы запускают в основу, производят загиб края, примерно на две части высоты плиты, после осуществляют привязку к основной части каркаса.

После заливки и застывания бетона, вертикальные стержни используют для «привязки» стен к основаниюИсточник dvamolotka.ru

Чтобы произвести грамотный расчет стройматериалов и армирование плитного фундамента понадобится схема и чертеж. Должны быть внесены данные о шагах между рядами арматуры и ее диаметр.

Особенности плитного фундамента

Плитный фундамент является универсальным основанием и используется для стройки домов из кирпича, дерева, газобетонных блоков, а также для каркасных сооружений.

На сегодняшний день существует несколько видов плиточного фундамента:

• «Русский плиточный фундамент» отличается особой прочностью и долговечностью. Особенность данного основания заключается в толстой плите и массивных ребрах, что обеспечивает конструкции стойкость на долгие годы. Минусом такого фундамента можно назвать длительность выполнения работ, поскольку заливать фундаментную плиту необходимо в 2 этапа. На первом- заливаются ребра, на втором- собственно плиту. Также без дополнительного утепления основания придется выкладывать немалые суммы за отопление.
• «Финский фундамент» отличается продуманностью и практичностью. Особенность данного вида основания заключается в специфической конструкции, разработанной специально для дальнейшего установления системы нагрева пола.
• «Шведский плитный фундамент» напоминает предыдущий вариант, но всё же есть и характерные отличия: данный фундамент не требует последующей стяжки основания, поскольку трубы систему тёплого пола устанавливаются в фундаментную плиту. По мнению специалистов, такое основание менее эффективное, чем «Финское», но все-же имеет место быть.

В наших краях предпочтительнее используют «Русский тип фундамента», в большей степени из-за долговечности, но в последнее время многие начали обращать внимание на рациональность и практичность.

Особенности и плюсы плитного фундамента

Основной особенностью плитного фундамента является большая область опоры, что позволяет значительно снизить давление на грунт. Благодаря этому исключается осадка здания и деформация несущих стен.

Основные преимущества плитного фундамента:

• несложный монтаж;
• долговечность и прочность;
• предотвращения возможного движения грунтовых пород;
• стойкость к грунтовым и наземным водам;
• можно использовать как пол цокольного этажа;
• применение фундаментной плиты вместо пола на первом этаже.

Недостатки

Одним, но самым главным недостатком плитного фундамента является его высокая стоимость, по сравнению с иными вариантами оснований. Однако все расходы на строительство фундамента оправдываются за счет устойчивых свойств основания перед внешними факторами.

Калькулятор плитного фундамента позволяет самостоятельно высчитать стоимость основания, не прибегая к услугам строительных фирм.

Специальная программа рассчитана как на профессионалов своего дела, так и на людей с минимальным строительным опытом, поэтому воспользоваться калькулятором может каждый.