Как правильно рассчитать толщину фундаментной плиты

Конструкция монолитного фундамента

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.

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

Котлован

https://www.youtube.com/watch?v=l_do1L_3Kp4

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.

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
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
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
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
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 бетона для фундамента
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
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
Схема теплоизоляции плиты фундамента пенополистиролом

Арматура

Схема возведения плитного фундамента по этапам

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
Схема армирования монолитной плиты

Спорная методика расчета нагрузки на фундамент

В качестве источника нагрузки на грунт возьмем двухэтажный дом 6 × 8 метров с внутренней силовой стеной.

Предлагаем ознакомиться  Подложка под инфракрасный теплый пол: как выбрать теплоизоляцию, инструкция к укладке
Конструктивные элементы дома Площадь элементов
Площадь кровли 70 м²
Площадь чердачного перекрытия 50 м²
Общая площадь перекрытия первого и второго этажа 100 м²
Площадь внешних стен 160 м²
Площадь внутренних силовых стен 50 м²
Общий периметр фундамента 34 м

В зависимости от конкретной планировки дома, конструкции фундамента и крыши, площади элементов будут различаться. Каждый проект дома необходимо тщательно анализировать и просчитывать элементы. Представленные расчеты носят рекомендательный характер и служат для раскрытия методики анализа.

Расчет веса каждого элемента производится с учетом параметров строительных материалов, из которых состоят эти элементы:

  1. 1 м² кровли с асбоцементными листами весит 50 кг. Соответственно, если площадь рассматриваемой крыши 70 м², то ее вес равен 70 × 50 = 3500 кг = 3,5 т.
  2. Вес 1 м² чердачного перекрытия из дерева 150 кг, соответственно общий вес 50 × 150 = 7500кг = 7,5 т
  3. Вес 1 м² бетонного чердачного перекрытия 350 кг, соответственно общий вес 50 × 350 = 17500 кг = 17,5 т.
  4. Вес 1 м² межэтажного перекрытия из дерева 200 кг, соответственно общий вес 100 × 200 = 20000кг = 20 т
  5. Вес 1 м² бетонного межэтажного перекрытия 400 кг, соответственно общий вес 100 × 400 = 40000 кг = 40 т.
  6. 1 м² внешней стены весит 250 кг. Соответственно, если площадь внешних стен 160 м², то общий вес равен 160 × 250 = 40000 кг = 40 т.
  7. 1 м² внутренней стены весит 240 кг. Соответственно, если площадь внутренних силовых стен 50 м², то общий вес равен 50 × 240 = 12000 кг = 12 т.
  8. Примерный вес погонного метра ленточного фундамента 1700 кг. Учитывая, что периметр фундамента 34 м, то его общий вес равен 34 × 1700 = 57800 кг = 57,8 т.
  9. Вес полезной нагрузки (люди, оборудование, мебель) 26 т.
  10. Вес снегового покрова 100 кг / м² кровли. Общий вес равен 50 × 100 = 5000 кг = 5 т. При расчете используется не площадь кровли, а площадь ее проекции (то есть площадь чердачного перекрытия). Также, величину снеговой нагрузки необходимо брать в зависимости от региона проживания.

Таблица определения снеговой нагрузки местности

Снеговой район I II III IV V VI VII VIII
Вес снегового покрытия Sg (кгс/м2) 80 120 180 240 320 400 480 560

Подсчитаем общий вес дома:

  • Вес дома с деревянными перекрытиями 171 т.
  • Вес дома с бетонными перекрытиями 201 т.

Для определения расчетной нагрузки увеличим общий вес на 30% и получим:

  • Вес дома с деревянными перекрытиями 220 т.
  • Вес дома с бетонными перекрытиями 260 т.

Теперь, зная тип грунта, можно определить и проанализировать площадь подошвы фундамента.

Грунт Глубина заложения фундамента, м
1 — 1,5 2 — 2,5
Щебень, галька с песчаным заполнением 4,5 6,0
Дресва, гравийный грунт из горных пород 4,0 5,0
Песок гравелистый и крупный 3,2 5,5
Глина твердая 3,0 4,2
Щебень, галька с глинистым заполнением 2,8 4,2
Песок средней крупности 2,5 4,5
Песок мелкий маловлажный 2,0 3,5
Суглинок 1,7 2,0
Глина пластичная 1,6 2,0
Супесь 1,5 2,5
Песок мелкий очень влажный 1,5 2,5
Предлагаем ознакомиться  При какой температуре можно обрабатывать пчел бипином

Возьмем для примера песок средней крупности с допустимым давлением на грунт 2,5 кг/см² = 25 т/м².

Получаем:

  • 220 т / 25 т/м² = 8,8 м² допустимая площадь подошвы фундамента дома с деревянными перекрытиями.
  • 260 т / 25 т/м² = 10,4 м² допустимая площадь подошвы фундамента дома с бетонными перекрытиями.

нагрузка на фундамент

8,8 м² / 34 м = 0,26 м = 26 см (для дома с деревянными перекрытиями).

10,4 м² / 34 м = 0,31 м = 31 см (для дома с бетонными перекрытиями).

Допускается, если толщина ленты будет больше рассчитанных значений. Изменение в меньшую сторону недопустимо.

«Нагрузка кровли распределяется между теми сторонами фундамента, на которые через стены опирается стропильная система. Для обычной двускатной крыши это обычно две противоположные стороны фундамента, для четырехскатной – все четыре стороны. Распределенная нагрузка кровли определяется по площади проекции крыши, отнесенной к площади нагруженных сторон фундамента, и умноженной на удельный вес материала.»

По такой же методике, где во внимание берутся только две стороны фундамента, предлагается просчитывать снеговые нагрузки и нагрузки от перекрытий. Но это не совсем верно:

  • Кровельная нагрузка (удельный вес материала) используется для определения оптимального шага и сечения стропил, обрешетки.
  • Нагрузка может распределятся на те участки стены или мауэрлат, где закреплены стропильные ноги, но далее, благодаря армированному поясу, стенам и фундаменту, она равномерно распределяется по всей подошве фундамента.

Поэтому, при определении нагрузок на фундамент, в том числе ветровых, снеговых и от перекрытий, нужно учитывать всю площадь опирания на грунт.

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
Расчет толщины плитного фундамента
Устройство плитного фундамента - размеры
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
Определение объема материалов на плитное основание

Последовательность расчета

Технология устройства плитного фундамента
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

Глубина ленточного фундамента
Глубина ленточного фундамента
  • менее 150;
  • от 150 до 350;
  • более 350.
Предлагаем ознакомиться  Польза и вред винограда для организма женщин и мужчин

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

Чертеж котлована

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
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
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
Пример расчета расхода материалов для фундамента на монолитной плите

Расчет необходимого количества основной арматуры

Расчет расхода арматуры для плитного фундамента
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.

Геотекстиль

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

  • Рассчитать высоту фундамента.
  • Определить расход материалов.
Расчет бетона на фундамент
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:

  • 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.
Загрузка ...
Adblock detector