Расчет плитного фундамента для дома: как рассчитать толщину монолитной плиты

При строительстве зданий проводят различные исследования – почвы, ландшафта, на основе которых специалисты рекомендуют тип будущего основания, в зависимости от назначения и вида постройки. В этой статье рассмотрим виды опор, в каких случаях используются, и как проводят расчет железобетонной (ЖБ) плиты фундамента под дом.

Принцип строения плитного основания

Если здание или строение имеет в высоту два-три и больше этажей, а вес его от 20 – 25 тонн на 1 кв.м., целесообразно применять плитный вид фундамента. Это железобетонная монолитная плита толщиной 30-40 см, лежащая под всей площадью возводимой постройки. Для конструкций сложных геометрических форм эту основу обычно разделяют на более мелкие по размеру части, оставляя деформационные швы.

Такие бетонные монолиты бывают 2-х типов:

1. Мелкозаглубленные – относительно бюджетный вариант. Строительно-монтажные работы составляют срез плодородного слоя почвы и уплотнение нижележащего слоя грунта. Такой тип применим для строительства зданий и сооружений небольшой площади, а также для домов из дерева или бревен.

2. Глубокозаглубленные. При возведении построек с большим подвалом или цокольным этажом следует применять глубокозаглубленный фундамент. Материальные и трудовые затраты при этом увеличиваются, так как становится больше и объем земляных работ (нулевого цикла). Для монтажа требуется котлован, на дне которого лежат более плотные грунты. За счет этого выигрывает устойчивость конструкции, так как почвы практически не деформируются под нагрузкой постройки.

Воспользуйтесь рекомендациями специалистов при выборе типа основания, чтобы в ходе эксплуатации будущей постройки не возникло непредвиденных деформаций.

Преимущества плитных фундаментов

Использование такого основания предполагает наличие достоинств и недостатков. К плюсам относят:

• большую площадь опоры, позволяющую монтировать ее на любой грунт;

• отличную жесткость и высокую надежность – минимальна возможность размытия грунтовыми водами, деформирования;

• отсутствие трещин, усадки постройки, так как цоколь – это единая конструкция с фундаментом и плитой первого этажа;

• увеличение полезной площади за счет подвального помещения, подземного гаража;

• долговечность – срок службы составляет до 150 лет;

• при подвижках грунта дает равномерную осадку, что позволяет пользоваться им даже в сейсмически активных и зонах с глубоким промерзанием почвы;

• расчет нагрузки плитного фундамента проводят для мало- и многоэтажного строительства.

При выборе такого вида основания рассматривают и его недостатки. К ним относят:

1. Высокие материальные и трудовые затраты (для глубокозаглубленного типа). Технология возведения требует качественных дорогих материалов и большого количества рабочих – на строительство уходит около 50% всего бюджета.

2. Обязательна солнечная и сухая погода для быстрого схватывания бетона.

3. Дополнительные расходы – при возведении на участке, где имеется склон, нужно заливать одновременно с плитой еще дополнительные железобетонные ребра или сваи с целью предотвращения сползания его по склону.

Расширение помещения в дальнейшем за счет сооружения технического подпола или подвального этажа – это сделать будет невозможно.

Так что стоит сразу обратить внимание на предпроектный этап – оценить расположение участка, его рельеф, а также создать предварительный план дома, чтобы учесть все нужды на те или иные помещения.

Принцип работы плитного фундамента

В связи со все большим ростом населения и расширением среды его обитания, все чаще возникает необходимость возводить постройки на слабых, постоянно влажных, пучинистых, мерзлых и других видах грунтов. Загородные дома имеют все более сложную архитектурную конструкцию, которая включает в себя и различные виды встроенных гаражей, разновысокие этажи, нестандартные решения лестничных маршей и т.д. Несущие стены распределяются по площади фундамента неравномерно, давят на опору с разной силой. Современные строения становятся все больше, выше и тяжелее.

Фундамент постоянно подвергается воздействию извне. Деформация и разрушение несущих конструкций могут появиться вследствие многих факторов, например:

1. Неравномерное воздействие постройки сверху.

2. Движение, деформация грунтов снизу.

Чтобы предотвратить это, нужно не только правильно произвести расчет монолитной плиты фундамента на нагрузку под дом. Также можно заранее:

• перераспределить давление «сверху-вниз» путем усиления пространственной жесткости фундамента;

• снизить нагрузку здания на грунт путем увеличения опорной площади фундамента;

• устранить неравномерность промерзания почвы путем разделения его и отапливаемой площади теплоизолятором.

Эти требования удовлетворяет использование плитного основания. Представляя собой единую платформу под строением, при грамотном проектировании он не подвержен локальным изгибам и без деформаций «плавает» вместе с грунтом. Почва под ним не промерзает из-за высоких теплоизоляционных свойств материалов.

Особенности проектирования плитного фундамента

При создании проекта будущей постройки инженеры учитывают множество факторов, таких как:

• особенности грунта, на котором будут производиться строительные работы;

• масса будущих конструкций;

• давление осадков;

• эксплуатационный вес, согласно СП 20.13330.2011.

Но проектирование плитного фундамента имеет значительные отличия, так как это – единая, совместно работающая конструкция «плита – надфундаментная часть».

Он не должен быть меньше площади возводимой постройки, все консольные части также должны учитываться. Это значит, что при планируемой облицовке тяжелыми материалами, например, кирпичом, нужно проектировать закладку плиты больших размеров для обеспечения опорной площади.

Большое значение при этом имеет изучение отдельных узлов здания и его несущих конструкций. На чертежах указывается эпюры распределения нагрузок и их направление. Важно грамотно смоделировать изгибающие нагрузки, возможные крены, действующую на плиту во время эксплуатации. Для этого специалисты используют компьютерные технологии с возможностью 3D-моделирования. Популярный софт для проектирования в строительстве – ZWCAD – аналог зарубежного ACAD, но менее дорогостоящий;

С помощью таких программ можно произвести расчет толщины монолитного плитного фундамента, пример плиты которого выводят на экран в виде трехмерной модели.

Технология строительства

Чаще всего этот тип основания используют в сложных геологических условиях. Поэтому к проектированию и строительству «плавающих» конструкций предъявляют серьезные требования, подробно описанные в нормативных документах, основными из которых являются:

• СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции»;

• СП 50-101-2004 Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений».

Схема строительства предполагает:

1. Проведение разных видов изысканий – геологических, гидрологических и других.

2. Изучение результатов исследований.

3. Сбор необходимой документации.

4. Проектирование.

5. Разметку местности.

6. Расчет толщины монолитной бетонной плиты под фундамент.

7. Удаление дерна, выборку грунта и другие манипуляции – дренаж, создание подушки.

8. Прокладку подземных сетей и коммуникаций.

9. Гидро-, теплоизоляцию.

10. Вязку, укладку арматуры для каркаса.

11. Сборку опалубки.

12. Непосредственно бетонирование.

Технология строительства такого типа основания не предполагает использования тяжелой техники. Закладку можно проводить самостоятельно, но во избежание ошибок лучше обратиться к специалистам. Они проведут работы согласно требованиям действующего законодательства, с соблюдением всех норм и техники безопасности.

Расчет объема бетонного раствора

Перед тем как рассчитать толщину монолитной плиты под фундамент, нужно провести вычисления необходимых материалов с учетом факторов:

• неустойчивость грунтов;

• склонность к вымыванию почвы;

• сейсмологическую активность;

• перепады температур и другие.

Определитесь с маркой бетона и проведите подсчет:

1. Измерьте длину, ширину и высоту плиты.

2. Перемножьте полученные данные между собой.

Учитывая возможные отклонения, закупайте материал с запасом.

Помните о том, что иногда по краям плиты делают ребра жесткости для ее упрочнения, для которых тоже необходим бетон. Тогда объем определяют таким образом – к полученной величине прибавляют произведение общей длины, ширины, высоты ребер.

Для трапециевидных укреплений площадь поперечного сечения умножают на общую длину ребер.

Вычисление количества арматуры

Это еще один важный элемент, который входит в расчет плиты фундамента под ТП. Его проводят с учетом требований СНиП 52-01-2003 по определению класса, сечения и количества прута.

Каркас делают перпендикулярно, если толщина основания больше 20 см, сетку закладывают в верхнем и нижнем слоях. Без этого бетон дает трещины при изменениях грунта, что приводит к деформации и разрушению постройки.

Нужное количество определяют по простой схеме:

1. Для плиты размером 8х8 м со стандартным размером ячеек 0,2 м число прутьев – 40 (8:0,2) + 1 = 41.

2. В сетке есть перпендикулярные штыри, значит, результат умножаем на 2, получаем 82.

3. Перед тем как рассчитать плитный фундамент с нужным количеством арматуры, учитывайте, что он состоит минимум из 2-х слоев. Поэтому 82 умножаем на 2 = 164. Если в будущей конструкции предполагается больше слоев, увеличиваете число на их количество, а не на 2. Получаем результат: для плиты 8х8 метров нужно 164 прута.

Не забудьте об определении длины соединительных стержней и их общего метража.

Для плитного типа оснований используют арматуру с ребристой поверхностью. Под конкретную постройку выбирают шаг армирования и толщину прута.

Чтобы сделать расчеты правильно, проектировщики используют программное обеспечение. В этом им помогают:

• СПДС Железобетон, СПДС Стройплощадка;

• CADProfi Архитектура и другие.

Подобный софт дает множество возможностей, таких как рассчитать нагрузку на плиту фундамента под дом, определить нужный объем материалов, создать и автоматически обновлять спецификацию материалов и 3D-прототип будущей конструкции и получить необходимую документацию.

Выбираем программы

Для проектирования и проведения вычислений, занесения результатов проведенных изысканий применяют САПР – различные системы автоматизированного проектирования. Во всех областях строительства и его этапах их используют для:

• разработки ПД с аннотациями, размерами деталей и элементов;

• визуализации структуры материалов;

• создания макетов;

• расчетов нагрузки на основание и выполнения многих других задач.

Компания ЗВСОФТ реализует программные продукты, разработанные для облегчения трудозатрат специалистов разных направлений. На сайте предложены базовые программы:  3 конфигурации ЗВКАД и приложения-надстройки к ним.

1. ZWCAD 2017,2018 Professional. Это софт с возможностью создания двух-, трехмерных макетов строительных объектов, редактирования графических файлов. Они поддерживают VBA /.Net; / ZRX, функцию отображения элементов CAD. Более простое ПО представлено версиями Classic, Standard. В каждой версии встроено много полезных опций. Облегчат работу простой интерфейс и понятный редактор, который под силу даже начинающему проектировщику.

2. VetCAD++ является приложением для основной программы ЗВКАД. Она увеличивает количество стандартных опций, которые включены в САПР, автоматизирует процесс разработки и заполнения сопутствующей строительству документации. Базу данных элементов можно пополнять. Вносить изменения можно вручную или автоматически при считывании информации с чертежей, находящихся в работе. Образец, который используется повторно, может быть дополнен с помощью введения новых параметров для соответствия ситуации моделирования. При расчете плитного фундамента для дома базовая программа с этим модулем облегчит выполнение задачи, выполняя действия по:

• вычерчиванию изделий – сеток, каркасов;

• указанию технических спецификаций металла;

• автоформированию спецификаций материалов, конструкций;

• оформлению чертежей соответственно установленных стандартов.

3. СПДС GraphiCS 10.х с локальной лицензией представляет собой встраиваемое приложение. Его используют для автоматического создания рабочей, технической, административной документации на основе действующего законодательства и установленных норм и правил в строительстве. Модуль содержит:

• большую базу архитектурных объектов;

• полезные утилиты оформления макета и необходимых бумаг;

• возможность использования специальных приложений – СПДС Стройплощадка, СПДС Железобетон.

Цены на представленный софт позволяют использовать его крупным фирмам и индивидуально, а функционал не уступает более дорогому зарубежному ПО.

Используйте лучшее для создания совершенных объектов.