Порядок действий и формула для расчета монолитной плиты фундамента

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.

Объем бетона находят по обратной формуле:

При этом нужно учитывать свойства бетона и условия его затвердевания. На практике делают запас в размере 20% от расчетного параметра.

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.

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.

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:

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.

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/см 2
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.

Принцип работы и требования

Столбчатый фундамент представляет собой несколько столбов, объединенных с помощью ростверка (горизонтальная обвязка). Ростверк необходим для совместной работы отдельно стоящих конструкций. Чтобы обеспечить устойчивость и предотвратить опрокидывание, столбы заглубляют в землю. Глубина заложения зависит от нагрузки от здания и характеристик грунта.

Несущая способность обеспечивается за счет опирания на грунт и поверхностного трения. В случае с фундаментом небольшой глубины трение возникает незначительное. Лучше всего данный тип конструкции подходит для возведения деревянного или каркасного дома с высотой два и более этажа. Возведение тяжелых каменных домов на таких фундаментах невозможно. Удельная масса стен здания не должна превышать 1000 кг на метр кубический.

Из-за небольшой несущей способности требуется, чтобы уровень грунтовых вод находился глубже подошвы фундамента минимум на 50 см. При наличии на участке слоя насыпных грунтов, их необходимо удалить и заменить песком средней крупности с послойным виброуплотнением (максимальный слой уплотнения 20 см).

Порядок операций при вычислении толщины монолитного основания

Чтобы выполнить плитного фундамента расчет толщины, следует вычисления проводить поэтапно. В процессе необходимо учитывать справочные показатели. Последовательность действий такова:

• изучают свойства грунта участка и по справочным таблицам определяют его несущие показатели;
• по проекту высчитывают массу возводимого здания, снеговую нагрузку на него, квадратуру фундаментной плиты;
• делением веса постройки на площадь основания рассчитывают удельное давление на почву;
• высчитывают массу, объем монолита;
• определяют размеры песчаной подушки;
• считают количество требуемой для создания металлического каркаса арматуры;
• высчитывают толщину монолитной плиты.

Подушка из песка предназначена для защиты основания от действия почвенных вод. Она, запрессовываясь, создает достаточно крепкий слой

При определении нужной ее высоты принимают во внимание ряд особенностей:

• высота подушки зависит от отметки промерзания, типа почвы, уровня залегания грунтовых вод на строительном участке и составляет 0,15-0,6 м;
• тщательная утрамбовка песка вызывает его усадку на несколько сантиметров;
• можно засыпать дополнительно всю площадь слоем мелкого щебня толщиной 0,05-0,1 м (этот прослоек входит в общую высоту подушки).

Устройство монолитного фундамента

Получается, что при промерзании грунта более чем на метр, наличии нестойких, пучинистых почв (с близким к поверхности расположением подземных вод), для создания фундаментов используют слой песка в 60 см. В других более стабильных условиях подушку делают толщиной 0,2-0,3 м.

Арматурный каркас создают из двух слоев, которые уложены в виде сетки. Расстояние между ними около 50 мм.

На высоту монолитной плиты фундамента оказывают влияние такие факторы:

• размер промежутка между слоями арматурной сетки;
• диаметр армирующих стержней;
• под металлическую сетку и на нее укладывают достаточно толстые защитные слои бетона (минимум 5 см).

Сумма этих показателей даст необходимую (по минимуму) толщину фундаментной плиты. Для определения общей высоты основания к ней прибавляют уровень песчаного слоя.

Расчет стройматериалов

На следующем этапе необходимо оценить объем строительных материалов, который потребуется для возведения основы дома: количество бетонной смеси, арматуры, опалубки – в отдельных случаях даже необходимо провести расчет кирпича на фундамент. Грамотный подход позволит избежать лишних транспортных расходов и существенно сэкономит время на возведение фундамента.

Арматура

Специфику расчета арматуры на фундамент мы описывали в соответствующей статье. Там же вы найдете подробное описание расчетов для разных типов железобетонных оснований. Для ленточного фундамента обычно используют каркас из двух поясов продольной арматуры по 2 прутка в каждом с шагом поперечной (горизонтальной и вертикальной) арматуры 0,3-0,5 м. В качестве примера расчета фундамента рассмотрим все то же основание дома 6×9 м с одной внутренней стеной, примем высоту ленты равной 1,5 м, ширину – 0,4 м.

Поперечное сечение ленты имеет площадь: 0,4×1,5=0,6 м2=6000 см2. Из них 0,001% должна занимать арматура, а это 6 см2. По таблице ниже определяем нужный диаметр прутков – 14 мм.
Количество метров такой арматуры примерно равно: (6×3+9×2)×4=144 м
Гладкой арматуры, которая, по сути, играет лишь роль связующего звена для продольных прутков, при шаге в 0,5 м потребуется: (36/0,5)×(0,4×2+1,5×2)=273,6 м, где (36/0,5)- количество соединений гладкой арматуры, (0,4×2+1,5×2) – периметр элемента прямоугольной формы, образованного гладкой арматурой.

Бетон

Неважно, планируете ли вы заказывать бетонную смесь на заводе-изготовителе, либо думаете над его самостоятельным приготовлением – прикинуть объем бетона просто необходимо! Сделать это очень легко, воспользовавшись простейшими математическими формулами и учитывая геометрию фундамента. О том, как рассчитать объем бетонной смеси, мы говорили в одной из статей, но на всякий случай приведем пример расчета для нашего случая: дом 6×9 с одной внутренней стеной, ширина ленты – 0,4 м, высота – 1,5 м.
Объем нашего фундамента, он же – объем бетона, составит: (9×0,4×2+(6-0,8)×0,4×3)×1,5=20,16 м3 или 21 куб раствора

О том, как рассчитать объем бетонной смеси, мы говорили в одной из статей, но на всякий случай приведем пример расчета для нашего случая: дом 6×9 с одной внутренней стеной, ширина ленты – 0,4 м, высота – 1,5 м.
Объем нашего фундамента, он же – объем бетона, составит: (9×0,4×2+(6-0,8)×0,4×3)×1,5=20,16 м3 или 21 куб раствора.

То же самое касается ситуаций, в которых вы решили своими силами готовить бетон. В этом случае вам поможет информация по характеристикам бетонной смеси для фундамента, а также статья о том, как рассчитать количество цемента на бетон. В них просто и доступно описан порядок работ и представлены все необходимые вычисления.

Расчет опалубки для фундамента

Конечно, если вы собираетесь заливать бетон в трубы – использовать буронабивной свайный фундамент, то вопрос с опалубкой решится сам собой. А вот при возведении ленточного или плитного железобетонного фундамента без опалубки обойтись проблематично. Можно арендовать строительные комплекты опалубки, но это дорого, особенно при непонятных сроках строительства. Поэтому в ряде случаев приходится делать опалубку самостоятельно – из пиломатериалов. Причем делать нужно таким образом, чтобы доски после распалубки можно было использовать, например, для чернового пола или строительных лесов. Дешевле всего обойдется покупка обычных дюймовых досок, которые можно сбить в достаточно надежные щиты. В статье, посвященной расчетам опалубки на фундамент, мы описали несколько примеров того, как можно подобрать опалубку: исходя из толщины досок и расстояния между раскосами – так, чтобы она была устойчива к нагрузкам со стороны бетонной смеси.

Надеемся, что представленная информация поможет вам решить непростые задачи строительства!

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.

Расчет параметров плиты для фундамента

При расчете фундамента, необходимо учесть следующие параметры:

• толщина плиты;
• площадь плиты;
• глубина залегания плиты.

Лучше делать плиту немного больше, чем размеры будущего здания. Это немного затратнее, но вероятность проседания снизится в несколько раз.

Для обычных загородных построек формула такова: площадь плиты относится к весу здания и весу фундамента. При этом нужно учесть несущую способность грунта. На сухих грунтах эта цифра равна 2 кг на 1 см2.

При расчете веса здания учитывается все: вес стен, перекрытий, крыши, мебели, жильцов и даже снега, который может выпасть зимой. Поэтому к получившемуся результату прибавляем 150 кг на 1 м2. После проведения всех расчетов делим получившуюся цифру на площадь строения и соотносим к несущей способности грунта.

Для примера можно сказать, что двухэтажный дом площадью 10х10 м при толщине плиты 20 см и толщиной стен в два кирпича создает давление в 300 грамм на 1 см2.

Бетон М 510 выдерживает давление в 150 кг на 1 см2. Выводы: это очень хороший фундамент.

Теперь нужно рассчитать объем бетона, который нам нужно заказать.

При расчете количества бетона для фундамента, нужно перемножить длину, ширину и толщину будущей плиты. Затем можно вычесть объем арматуры и получится заветная цифра. На самом деле, объем арматуры лучше не вычитать. Так, у вас останется небольшой запас на всякий случай. Вроде все просто, но тут кроется небольшая хитрость.

При расчете объем бетона, который необходим для заливки фундамента, необходимо учитывать тот факт, что небольшие (несколько сантиметров) неровности опалубки или подушки основания будущей плиты могут привести к тому, что у вас либо не хватит бетона, либо он останется.

В качестве примера, неровности в 1 см то там, то здесь, для фундамента размером 6*10 м и толщиной 25 см могут привести к расхождению с расчетами в 0,5 куба бетона. Кстати, этим зачастую пользуются недобросовестные застройщики.

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 СНиП «строительная климатология».	1,4

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.

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.

Помимо толщины потребуется подобрать подходящий диаметр армирования, а также выполнить расчет количества арматуры для бетона.

Виды железобетонных фундаментных плит, устройство плоской и ребристой

Основным критерием отличия ж/б плитных фундаментов является их внутреннее устройство. По этому признаку силовые конструкции делят на два типа:

1. Монолитные.
2. Сборно-монолитные.

Первая методика представляет собой классическую последовательность технологических операций по заливке бетона в опалубку на подготовленную подушку из нерудных материалов. При этом заливка плиты производится с армированием для увеличения жесткости и стойкости фундамента к растягивающим и другим моментам.

Технология устройства сборно-монолитного основания предполагает использование готовых ж/б плит, которые укладываются на песчано-щебневую подложку, а затем заливаются бетонным раствором. Прочность и несущая способность фундамента в этом случае обеспечивается заводскими блоками.

По форме поверхности плиты могут плоскими и ребристыми.

Возведение плитного ребристого основания своими руками заключается в дополнительном рытье траншей. Пространство, которое образуется между рельефными изгибами, заполняют смесью из нерудных материалов.

Функции онлайн калькулятора

Онлайн калькулятор монолитного плитного фундамента помогает рассчитать такие параметры:

• габариты опалубки;
• объем кубов бетона;
• диаметра арматуры.

Система предлагает внести уже известные показатели, на основании которых и производятся вычисления. Все расчеты позволят получить приблизительные результаты, ведь вводимые пользователем данные не всегда корректны.

Погрешность в расчетах искусственного интеллекта присутствует, но она будет определенно меньше, чем у человека, выполняющего такие действия впервые. С максимальной точностью просчитать все показатели сможет только эксперт-строитель, предварительно изучив местность и выслушав пожелания заказчика.

Глубина размещения

Как плавило, плиточная основа будущего дома закладывает на небольшой глубине. Если строительство не предполагает создания подвала или подземного этажа, плиту нужно заливать вровень с поверхностью земли.

При создании подвала или подземного этажа, глубина размещения плиты определяется размерами этого помещения и его высотой.

Глубина котлована определяется самостоятельно и выполняется достаточно просто. Для этого потребуется самостоятельно подсчитать количество слоев:

1. Слой геотекстиля, размещаемый первым ярусом при проведении строительства на илистых грунтах, в ином случае такой слой не требуется.
2. Песчаная подушка.
3. Слой бетонного основания, формирующий ровную поверхность для укладки геотектиля, может не укладываться в случае, когда выполняется строительство небольших по площади жилых домов.
4. Слой гидроизоляции в два слоя, поперек и вдоль.

В типовых случаях глубина котлована для укладки всех слоев рассчитывается с учетом суммарной толщины всех слоев до 750 мм.

Все расчеты лучше всего произвести перед началом проведения строительства. Это упростит успешное выполнение всех этапов дальнейших работ.

Пошаговая инструкция по монтажу

Рассмотрим порядок действий при строительстве сборной ленты. Все этапы работ выполняются в строгой последовательности, никаких изменений или исключений быть не может.

От точности и тщательности выполнения действий зависит прочность, надежность и долговечность основания, поэтому отнестись к ним надо максимально ответственно.

Подготовка траншеи

Рытье траншеи производится по обычной для ленточного фундамента технологии.

Производится разметка участка, при необходимости — планировка и удаление верхнего слоя грунта.

Глубина соответствует заданным проектным показателям, принятым с учетом толщины слоя песчаной подготовки.

Ширина траншеи должна превышать размеры ленты для удобства укладки блоков.

Чем глубже, тем более пологими делаются стенки чтобы исключить осыпания грунта.

Подушка под основание

Песчаная подушка необходима для коррекции дна траншеи.

Рытье производится с помощью строительной техники, не способной создавать идеальную поверхность. Слой засыпки выравнивает ее и корректирует горизонталь, требования к которой достаточно высоки.

Для создания слоя засыпки используется чистый речной песок, лишенный посторонних включений (особенно, глинистых).

Минимальная толщина слоя составляет 10 см, при необходимости его можно увеличить, но слишком усердствовать в этом нельзя.

Как бы качественно подушка ни уплотнялась, некоторое оседание неизбежно. Чем толще слой, тем сильнее будет заметно оседание ленты.

Уплотнение производится ручной трамбовкой или строительной виброплитой. Рекомендуется смачивать слой засыпки, чтобы добиться максимальной плотности укладки.

Укладка блоков

Монтаж блоков производится в два приема:

• Укладка трапециевидной подушки. Опорная линия для ленты устанавливается на подготовленную песчаную поверхность и тщательно выравнивается по оси траншеи.
• Укладка ФБС. На поверхность бетонной подушки устанавливаются блоки. Первые из них располагаются по углам, выравниваются по осям, после чего укладывают остальные элементы. Для контроля положения устанавливается шнур-причалка, ориентируясь на который производят монтаж. Стыки блоков располагают вразнобой, чтобы не уменьшать прочность ленты и устойчивость к вертикальным нагрузкам. Укладку производят на песчано цементный раствор, который наносят как на горизонтальные, так и на вертикальные торцовые участки.

ВАЖНО!
Если размеры ленты не позволяют использовать целое число блоков (что бывает чаще всего), используются дополнительные доборные элементы нужного размеры.

Завершающие этапы работы

После укладки необходимого количества рядов производятся завершающие этапы работ. В них входят нанесение слоя гидроизоляции и утепление поверхности ленты.

Для этого используются специальные материалы — гидроизоляцию чаще всего делают с помощью битумной мастики, а утепление выполняют путем наклейки плит пеноплекса.

После окончания этих работ засыпают пазухи траншеи и переходят к дальнейшим строительным работам.

Теория расчета фундаментов

Расчет фундамента для любого здания начинается выбора типа будущего фундамента. Для того чтобы выбрать тип фундамента необходимо определить геометрию будущего фундамента, которая зависит от технологических свойств используемых материалов.

Для определения геометрии и размеров будущего фундамента, нужно выполнить следующее:

Рассчитать глубину заложения основания фундамента, на которую влияет:

1. расчетная глубина промерзания грунта;
2. технологические решения;
3. конструктивные решения (наличие подвала, наличие отдельных фундаментов под колонами, сборные или монолитные фундаменты и пр.);
4. геологические изыскания (характер грунтов: пучинистость, просадочность и пр.);
5. гидрогеологические изыскания (уровень грунтовых вод);
6. массивность будущего здания (количество этажей);
7. сейсмичность района постройки (в сейсмичных районах принято заглублять до 10% от всего здания исходя из государственных нормативов и опыта проектирования);
8. наличие вблизи будущего здания других зданий и сооружений;
9. наличие подземных коммуникаций и пр.;
10. рельеф местности.

Определить размеры фундамента:

1. рассчитать нагрузки на фундамент и на основание под ним;
2. использовать предварительную площадь фундамента, используя для этого справочник по строительным правилам.

Рассчитать прочность материала фундамента:

1. рассчитать будущий фундамент на продавливание.

Рассчитать основание:

1. рассчитать песчаную подушку (для искусственного основания);
2. рассчитать глубину уплотнения.

Рассчитать конечную осадку фундамента:

1. рассчитать величину конечной осадки фундамента и сравнить ее с величиной абсолютной осадки;
2. рассчитать осадку фундаментов расположенных рядом;
3. рассчитать абсолютные осадки;
4. рассчитать средние осадки;
5. рассчитать средние осадки.

Рассчитать устойчивость фундамента:

1. рассчитать фундамент на опрокидывание (расчет величины отрыва подошвы фундамента);
2. рассчитать фундамент на сдвиг;
3. рассчитать фундамент на выгиб, крен, закручивание, относительный прогиб и относительную разность осадок.