Строительство частного дома как рассчитать фундаментную плиту

Строительство частного дома как рассчитать фундаментную плиту

Расчет сплошного фундамента, представляющего собой монолитную железобетонную плиту, если верить современным нормативным строительным документам, занятие довольно сложное и без компьютеров и современного программного обеспечения трудно реализуемое. Большинство сайтов, висящих в топе по запросу: «расчет фундаментной плиты», размещают несложные таблички, позволяющие определить расход материалов на фундаментную плиту в зависимости от ее размеров, а за расчетом по прочности фундаментной плиты советуют обращаться к специалистам.

Между тем древние цивилизации, создавшие величайшие культуры, и в частности памятники архитектуры, много тысяч лет назад, как-то обходились не только без компьютеров и программ, но даже и без бетона, тем более железобетона. И хотя я нисколько не хочу умалить важность нормативных документов, которыми действительно нужно пользоваться при расчете разного рода фундаментов, тем не менее хочу привести пример упрощенного расчета фундамента — монолитной ж/б плиты, так сказать для ознакомления.

Характеристики грунтов, важные для плитного фундамента

Расчет бетонной конструкции, какой является фундамент, учитывает характеристики грунта.

Поэтому необходимо понимать общее количество обозначений всех величин, которые могут потребоваться.

Схема гидроизоляции плитного фундамент.

Из всего многообразия характеристик грунтов укажем их виды и некоторые особенности, которые важны, чтобы рассчитать плитный вариант:

1. Глинистый грунт. Это связный грунт.
2. Песок. Несвязный грунт, в котором более 50% частиц имеют размеры, не превышающие 2 мм.
3. Крупнообломочный грунт. Несвязный грунт, в котором более 50% частиц имеют размеры, превышающие 2 мм.
4. Ил и сапропель. Насыщенный водой осадок с содержанием частиц менее 0,01 мм.
5. Грунт торфованный. Песчаный и глинистый, содержащий до 50% и более (по массе) торфа.
6. Набухающим называют грунт, который в условиях свободного набухания при замачивании водой, увеличивает объем и имеет относительную деформацию более 0,04.
7. У некоторых видов грунта при замачивании водой даже собственный вес может дать относительную вертикальную просадку более 0,01.
8. Пучинистый дисперсный грунт. Вследствие образования кристаллов льда имеет относительную деформацию более 0,01.

Требования к бетону для плитного фундамента

Бетон для строительной бетонной конструкции – это идеальный материал, так как он хорошо выдерживает сжимающие нагрузки. Но он очень плохо работает на растяжение. Этот недостаток стараются компенсировать за счет армирования бетона металлическим каркасом, помещая его внутрь. По прочности на сжатие бетон делят на классы (В3-В80) и марки М50-М1000.

Для фундаментов подходят марки не ниже М200. Это значит, что предел прочности на сжатие будет не менее 200 кгс/см². Нормируемой прочности бетон достигает примерно через 28 дней. С течением времени прочность имеет тенденцию к увеличению.

Схема устройства плитного фундамента с ребрами жесткости.

Плита требует как можно больше бетона для одноразовой заливки, поэтому ручной способ приготовления не подойдет. Необходим раствор, приготовленный на бетонном заводе, который хорошо перемешан, что очень важно для его прочности.

По морозостойкости бетон делят на марки F50-F1000, где число обозначает количество циклов замораживание-оттаивание, которое должна выдержать изготовленная из него конструкция.

Очень важной характеристикой является водонепроницаемость бетона. По этому показателю его разделяют на марки W2-W20, где число определяет давление воды (в МПа), которые выдерживает образец установленного размера. Для фундаментов рекомендуют бетон марки W6. Необходимо отметить, что для любой марки бетона гидроизоляция не помешает. Особенно это актуально для такой плитной конструкции.

Прочность основания зависит от соблюдения технологии заливки бетона. Заливать плиту следует на хорошо очищенную поверхность слоями. Для ленточного основания толщина очередного слоя не должна превышать 40 см. Плиту достаточно залить одним слоем. В нем после затвердевания не должно быть пустот, поэтому заливать бетон необходимо с высоты, не превышающей 1,5 м, и его следует хорошо утрамбовывать.

Преимущества монолитного фундамента

Разметка котлована под плитный фундамент.

1. Плитный фундамент применяют на пучинистых, глинистых и грунтах с высоким залеганием грунтовых вод. Учитывая, что к глинистым относятся все грунты, содержащие глину, то получается, что каких-либо инженерно-геологических исследований в пределах стройплощадки проводить нет необходимости.
2. Экономия на земляных работах. Для убедительности сравним с ленточным фундаментом, который необходимо заглублять ниже уровня промерзания грунта.

Например, в Подмосковье этот уровень составляет примерно 1,35 м. Фундамент необходимо заглублять на 20 см ниже этого уровня, то есть глубина траншеи составит примерно 1,6 м.

Для дома размером 10×10 м с двумя внутренними несущими перегородками общая длина ленточного основания составит 55,5 м. Если траншею рыть шириной 0,5 м, то общий объем извлекаемого грунта составит примерно 44 м³, не считая плодородного слоя (почвы), который обычно убирают.

Для монолитной плиты, возможно, придется убрать только плодородный слой или заглубить не более чем на 0,25 м (примерная толщина плиты). Это всего 25 м³ грунта, то есть вес грунта будет примерно в 1,8 раза меньше.

1. По прочности плитный фундамент, каким является монолитная плита, не уступает другим видам, но двойное армирование, увеличивая вес, делает такую конструкцию надежной в суровые зимы (не боится пучности грунтов) и при низком залегании грунтовых вод.
2. Создает намного меньшее давление на грунт. Указанный выше ленточный вариант при толщине 0,4 м будет иметь площадь основания равную S_ф =55,5·0,4=22,2 м², а площадь плитного 100 м², то есть равный вес создаст как минимум в 4,5 раза меньше нагрузку на основание.

Расчет основания по деформациям

Схема возведения плитного фундамента по этапам.

Такой расчет необходим для определения и ограничения абсолютного перемещения плитного фундамента и стоящего на нем сооружения. Из всех видов деформаций рассмотрим осадки грунтов, возникающие по причине уплотнения грунта под воздействием внешних сил. Деформации могут быть также из-за изменения влажности или замерзания и оттаивания льда в порах грунта. Более сложный расчет связан с определением и ограничением горизонтальных перемещений.

В итоге расчета необходимо проверить выполнение условия

где s – деформация, которые даст расчет, то есть осадка основания;
s_u – допускаемое предельное значение деформации.

Схема распределения нормальных напряжений по слоям соответствует изображению 1, в котором необходимо учесть изменения обусловленные особенностью плитного фундамента. На изображении обозначено:

• DL – отметка планировки;
• NL – поверхность рельефа;
• FL – уровень подошвы;
• WL – уровень грунтовых вод;
• BC – нижняя граница сжатия грунта;
• d, d_n – глубины заложения от соответствующих уровней;
• b – ширина;
• р – среднее давление подошвы;
• р – дополнительное давление на грунт;
• σ_zg, σ_{zg 0} – дополнительные напряжения (по вертикали) на глубине Z и на уровне подошвы;
• Н – глубина сжимаемой толщи.

Будем считать, что отметка планировки и поверхность рельефа совпадают, и, как следствие, уровень подошвы плитного фундамента будет не больше его толщины.

В соответствие с указанной схемой общая деформация определяется суммированием осадки отдельных слоев по формуле:

где σ_zp. σ_zp.с– среднее значение дополнительного напряжения (по вертикали) в i‑том слое; определяется как полусумма напряжений на границах этого слоя;
h_i – толщины i-го слоя;
E_i – модуль деформации i-го слоя кПа (кгс/см²).

Значение дополнительного напряжения по центру фундамента определяется по формуле:

а в угловых точках фундамента по формуле:

Коэффициент а определяется в зависимости от формы фундамента (по подошве) и от соотношения сторон (если форма прямоугольная), или от диаметра (если форма круг) и от относительной глубины х=2z/b (z – глубина залегания слоя, b – ширина фундамента).

Расчет осадки под плитным фундаментом

Учтем допущения и особенности плитного варианта:

1. Пусть отметка планировки и поверхность рельефа совпадают, а d_n (уровень подошвы) определяет его толщину.
2. Основание в плане имеет форму прямоугольника 10×10 м.
3. Для фундамента, ширина которого больше или равна 10 м, и с указанным заглублением значение р=р.

В таблице 1 приведены значения коэффициента для двух отношений сторон фундаментов прямоугольной формы

Примечание. Для значений входных параметров, отличающихся от табличных, коэффициент а определяют методом интерполяции.

Предположим, что под фундаментной плитой расположены два слоя. Первый слой имеет толщину 1,5 м (150 см), представляют рыхлые пески, второй слой имеет толщину 2 м (200 см) – полутвердые глины. В таблице 2 приведены значения модуля деформации некоторых оснований.

Чтобы определить значение дополнительного напряжения по центру монолитной плиты в первом слое находим отношение х=2z₁/b=2·1,5/10=0,3; , то же для второго слоя х₂=2·(1,5+2)/10=0,7. Методом интерполяции получаем для первого слоя:

Значение дополнительного напряжения по центру плиты по формуле (3) равно:

По таблице 2 находим значение модуля деформации для рыхлых песков Е₁=15 Мпа (150 кгс/см²)(берем среднее значение) и для полутвердых глин Е₂=35 Мпа (350 кгс/см²).

По формуле (2) определяем суммарную деформацию:

Величины р и Е определяем в одинаковых единицах. Например, если общий вес сооружения с фундаментом равен 150 т =150000 кг, а фундамент имеет размеры 10×10 м или 10 6 см 2 , то р=15·10 -2 кгс/см 2 . То есть это всего лишь 150 г/см 2 . Значения h подставляем в см. Тогда суммарная деформация будет равна:

• s=116,4·15·10 -2 /150+134,4·15·10 -2 /350 ≈ 0,17 см.

Монолитную фундаментную плиту характеризует прочность и надежность. Однако об этих свойствах забывают, считая такой тип фундамента самым затратным вариантом, что не совсем соответствует действительности. При основательном подходе для любого фундамента, кроме плитного, необходимо проводить квалифицированный анализ состояния грунта, что влечет за собой финансовые затраты.

Виды фундаммента

Ленточный фундамент

Ленточный фундамент – это железобетонная полоса, идущая по периметру всего здания. Ленту закладывают под все внутренние и наружные стены застройки, сохраняя одинаковую форму поперечного сечения по всему периметру фундамента.

Ленточный фундамент – один из основных видов фундамента. Он позволяет возводить на своем основании как деревянные дома, так и монолитные. Ленточный фундамент является наиболее распространенным типом основания под здания в малоэтажном индивидуальном строительстве. Он обеспечивает достаточную несущую способность, надежность и долговечность сооружения.

Ленточные фундаменты применимы:

• для домов с бетонными, каменными, кирпичными стенами (плотность которых больше 1000-1300 кг/куб.м);
• для домов с тяжёлыми перекрытиями (монолитные или сборные железобетонные, металлические);
• в случае, если существует угроза неравномерных осадок фундаментов, из-за неоднородности грунтов на участке (к примеру, участок сложен в одной части песками, а в другой пучинистыми суглинками). Ленточный армированный фундамент сработает как одно целое, перераспределит усилия и стены дома не дадут трещин и деформаций;
• если в доме планируется подвал или цокольный этаж, при этом стены ленточного фундамента образуют стену подвального помещения.

Допущенные ошибки на данном этапе могут привести к очень печальным результатам впоследствии: перекосы фундамента, перерасход материалов, вертикальные и горизонтальные деформации, неравномерные осадки, трещины в несущих конструкциях.

Помните, что от надежности фундамента в огромной степени зависят многие качества постройки, а также ее капитальность и долговечность.

ОсноваСТРОЙ! — оперативный, детальный расчет стоимости фундамента — бесплатно!

Специалисты компании «ОсноваСТРОЙ» выполняют работы по устройству фундаментов всех типов любой сложности по всей территории Калининградской области.

Просто оставьте заявку на расчет стоимости фундамента, и наш специалист свяжется с Вами в самое ближайшее время и отсетит на все интересующие Вас вопросы!

Заказать расчет фундамента

Плитный фундамент

Что делать если почва неоднородная, а при выкапывании ямы грунт то каменный, то податливый и мягкий, а иногда представляет собой настоящее болото? А если при этом грунтовые воды еще и залегают достаточно высоко? Что в этом случае поможет изготовить прочное основание для Вашего дома?

Плитный фундамент – это монолитная железобетонная плита, которую возводят под одним или несколькими строениями. Его назначение такое же, как и у прочих видов фундамента – передача и распределение нагрузки от строительных конструкций на основание. Очевидно, что этот тип фундамента располагает наибольшей опорной площадью, какая только возможна. По этой причине удельное давление на основание от постройки, возведенной на плитном фундаменте, гораздо меньше, чем при использовании прочих вариантов фундамента.

Достоинством плитных фундаментов является их великолепная способность противостоять силам пучения. Под их воздействием плита может подниматься, а затем снова опускаться вниз. Этот факт послужил причиной второго названия плитного фундамента: «плавающий».

Сборный фундамент из ФБС

Фундамент из блоков ФБС — это разновидность ленточного фундамента. Блоки ФБС выпускаются различных размеров как по ширине так и по длине. Строительство сборных фундаментов достаточно часто применяется под тяжелые каменные дома. При определенных условиях построить сборный фундамент из блоков ФБС может обойтись дешевле монолитного фундамента.

Преимуществами сборного фундамента являются:

1. Экономия времени на монтаже.
2. Высокие характеристики влагостойкости, морозоустойчивости, теплопроводности.
3. Значительная экономия средств
4. Высокая экологичность, не подвержен гниению, коррозии, старению и другим процессам распада.

Помните, нулевой цикл возведения здания (подготовка основания, сооружение фундаментов) — это дорогой процесс и составляет, как правило, треть стоимости всей постройки. Лучше заказать проект опытным проектировщикам, а монтаж фундамента опытным строителям.

Специалисты компании «ОсноваСТРОЙ» выполняют работы по устройству фундаментов всех типов любой сложности.

Обратившись в нашу компанию, вы получите профессиональные услуги на всех этапах работ: наши специалисты помогут определить, какой вариант фундамента наилучшим образом подходит именно в вашем случае, при необходимости спроектируют и рассчитают все возможные варианты.

Мы оперативно и по доступной цене выполним все работы по возведению фундамента на вашем участке.

Для заказа расчета фундамента звоните по телефону +7 (4012) 90-47-84 или заполните форму.

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.

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».

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.

Основная формула для вычислений имеет следующий вид:

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.

где P — табличное значение несущей способности грунта.

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

где t — толщина заливки бетона, а 2500 кг/м 3 — 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.

Железобетонные фундаменты как лидирующая технология в загородном домостроении

Если касательно выбора материалов для стен и кровли у застройщиков идет извечный спор: что лучше, а что хуже, то, как только вопрос касается фундамента здания — здесь разногласий нет. В этой сфере абсолютный лидер сегодня — это бетон.

Хотя, еще недавно, в прошлом веке, фундаменты иногда строили из кирпича или плотного ракушечника, то сейчас никому и в голову не придет ставить свой дом на основу, выполненную из этих материалов.

Для этих целей в настоящее время применяется армированный бетон (железобетон). По всем характеристикам это и самый дешевый, и самый прочный, и самый долговечный материал, и иного выбора просто нет.

Однако если в выборе материала для фундамента здания проблем сегодня не существует, то существуют споры в выборе его конструкции.

Так, на рынке частного домостроения выделяют четыре основных типа фундаментов:

• ленточный;
• плитный;
• столбчатый;
• свайный.

Фундаменты на столбах или сваях годятся только для небольших деревянных дач и приусадебных построек: сараев, бань и т. п. Жилой дом для постоянного проживания построить на них довольно трудно, так как они плохо «держат вес» тяжелых стен и перекрытий.

Очевидно, что для более серьезных коттеджей: в 2 или 3 этажа, с площадью от 150 кв. м. лучше рассматривать ленточный и плитный фундаменты. Рассмотрим их преимущества и недостатки более подробно.

Производим расчет плитного фундамент

Самым важным моментом в расчете является определение толщины плиты основания здания. Полный и наиболее точный расчет производит профессиональный строитель, имеющий соответствующий уровень знаний, опыта проектирования. Но на это нужно время, деньги и наличие профессионала. Частному непрофессиональному застройщику с небольшим превышением материалоемкости и меньшей точностью может быть достаточно более простого расчета фундаментной плиты.

Пример расчета плитного фундамента

1. Начинается расчет с определения типа грунта под будущим зданием.

Например, у вас пески мелкие со средней плотностью. Они выдерживают удельное давление фундамента в 0,35 кг/см2.

2. Рассчитываем общую массу будущего дома

• Зная размеры дома, места окон, дверей, проемов, материал стен, перекрытий, их конфигурацию и толщину конструкций и, учитывая удельный вес материалов, определяем вес отдельных частей здания.
• Просуммировав найденные величины, получаем общую массу здания.
• Имея площадь здания, рассчитываем его снеговую нагрузку, связанную с углом наклона крыши и региона строительства.

3. Рассчитываем удельное давление здания на грунт

Рассчитанная общая масса здания делится на площадь фундаментной монолитной плиты. Получаем удельное давление здания на грунт (без веса фундамента). Определяем необходимый вес плиты.

4. Рассчитываем оптимальный объем и толщину фундамента

Массу плиты делим на плотность железобетона, равную примерно 2500 кг/куб. м. Объем делим на площадь плиты, получаем ее толщину.

5. Округляем полученную толщину

Округляем полученную толщину до большего и меньшего значений, кратных размеру строительного шага 50 мм. Выбираем подходящее значение и, учитывая его, пересчитываем массу фундаментной плиты. Сложив полученную массу с массой дома, рассчитываем удельное давление на грунт.

Затем сравниваем полученные цифры с табличными характеристиками грунта площадки. Разброс должен быть менее ± 25%.

6.Выбираем марку бетона

По результатам расчетов выбираем необходимую марку бетона.

Упростить расчеты плитного фундамента можно, применив калькулятор фундамента.

Область применения плитных фундаментов

Благодаря цельности и простоте своей конструкции, монолитные плитные фундаменты обладают очень высокой степенью надежности. Они не боятся никакой деформации и перемещений грунта, а также подземных вод. Это позволяет применять их при строительстве домов любого типа на самых различных типах грунта. Наиболее идеальными постройками на монолитном плитном фундаменте считаются дачи и частные дома в 1-2 этажа.

Свайно-плитный фундамент

Строительная компания Эталон – опытный и ответственный застройщик, который успешно работает в сфере загородного домостроения с 2005 года. Перед проектированием фундамента мы обязательно проводим анализ гидрогеологических условий местности и тщательный расчет. Это позволяет учесть все объективные факторы и возвести надежный фундамент для любого строения.

На территориях со сложными грунтами, в областях с повышенной сейсмоопасностью рекомендуем возводить свайно-плитный фундамент для коттеджа. Конструктивно он представляет собой комплекс свай и плит, между которыми нагрузка распределяется в соотношении примерно 85:15. Наши инженеры выполнят точный расчет распределения нагрузки, чтобы фундамент на сваях для частного дома был максимально прочным, надежным и долговечным. Цены на наши услуги всегда обоснованы и конкурентны в СПб и Ленобласти – работать с нами не только удобно, но и выгодно.

Монолитная плита на сваях – лучшая альтернатива для строительства домов:

• в местности со слабыми, насыпными грунтами;
• в случае плотного примыкания к уже построенному фундаменту;
• при необходимости нивелировать неравномерную осадку отдельных плит;
• когда точные сведения о гидрогеологических условиях недоступны.

Цена строительства фундаментной плиты (плитного фундамента) на участке с уклоном

В стоимость входят следующие работы с материалами:

• Геодезическая разбивка, разметка, вынос высотных отметок
• Механизированная выемка грунта с перемещением до 40 метров с планировкой или погрузкой на самосвалы (глубина выемки 300 мм)
• Укладка нетканного геотекстиля
• Устройство песчаной подушки под фундамент 300мм, послойное уплотнение с проливкой
• Установка закладных инженерных коммуникаций (вода, канализация)
• Монтаж свай
• Монтаж/демонтаж опалубки
• Укладка пленки п/э технической
• Вязка (без сварки) арматурного каркаса плиты из стальной арматуры Ф12 АIII ш 200*200 в 2 слоя
• Бетонирование плиты с уплотнением глубинными вибраторами и уходом за бетоном

В стоимость строительства плитного фундамента входит доставка необходимых материалов в радиусе 30 км от КАД.

При необходимости, дополнительно выполняем работы по монтажу дренажных систем, устройству оклеенной гидроизоляциии и теплоизоляции плит, а также бурим скважины на воду, монтируем очистные станции, строим и отделываем дома под ключ и и т.п.

* Цены материалов взяты по состоянию на 12.01.2017 г. Прайс лист носит ознакомительный характер и не является публичной офертой. Конечная стоимость определяется на основе геологии, проекта и сметного расчета. На стоимость строительства могут влиять такие параметры, как удаленность, наличие на участке водоснабжения и электричества, наличие подъездов, наличие уклонов участка, некоторые другие. Цена зависит от количества необходимых подготовительных грунтовых работ, высоты грунтовых вод, массы и толщины стен будущего дома и материала перекрытий, прочих параметров.

Вывод

В целом устройство монолитной фундаментной плиты своими силами несложный процесс, выполнить который может практически каждый. Главное выдерживать технологические нормы и строго следовать инструкциям. В остальном, хоть это и один из наиболее дорогих типов фундамента, он способен обеспечить надежную опору на любом типе грунта.