Меню

Нагрузки выдерживающий плитный фундамент



Расчет плитного фундамента по нагрузке с примером

Существует только два типа фундаментов, которые подходят для строительства практически любых зданий: свайный и плитный. Они позволяют возводить здания на грунтах с плохими характеристиками с минимальными затратами. Монолитную плиту в качестве фундамента стоит выбрать по многим причинам, но чтобы она была прочной и надежной необходимо выполнить ее грамотный расчет.

Преимущества фундаментной плиты

К достоинствам конструкции можно отнести:

  • строительство на грунтах с плохими характеристиками;
  • возможность возведения крупных объектов;
  • возможность самостоятельной заливки;
  • высокая несущая способность;
  • предотвращение локальных деформаций;
  • устойчивость к воздействию сил морозного пучения.

К слабым сторонам такого типа фундаментов относят:

  • нецелесообразность использования на участках с уклоном;
  • большой расход бетона и арматуры;
  • по сравнению с готовыми элементами фундамента, устройство монолитной плиты требует дополнительного времени на набор прочности бетоном;
  • сложный расчет.

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.

Важно! При проведении мероприятий необходимо выбирать несколько точек для изучения. Они должны располагаться под пятном застройки. Это позволит наиболее тщательно изучить тип почвы.

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.

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/м 2 1,2
Кирпич 510 мм 920 кг/м 2
Кирпич 380 мм с утеплением 150 мм 690 кг/м 2
Брус 200 мм 160 кг/м 2 1,1
Брус 150 мм 120 кг/м 2
Каркасные 150 мм с утеплителем 50 кг/м 2
Перегородки гипсокартонные 80 мм 30-35 кг/м 2 1,2
Перегородки кирпичные 120 мм 220 кг/м 2
Перекрытия
Железобетонные 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм 625 кг/м 2 1,2 — для сборных и 1,3 — для монолита
Деревянные по балкам 150 кг/м 2 1,1
Крыша по деревянным стропилам
С металлическим покрытием 60 кг/м 2 1,1
С керамическим покрытием 120 кг/м 2
С битумным покрытием 70 кг/м 2
Временные нагрузки
Полезная для жилых зданий 150 кг/м 2 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
Читайте также:  Герметизация фундамента снаружи пенополиуретаном

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.

Пример расчета

Пример предусматривает следующие исходные данные:

  • одноэтажный дом с мансардой размерами в плане 8 м на 10 м;
  • стены выполнены из силикатного кирпича толщиной 380 мм, общая площадь стен (4 наружных высотой 4,5 м) равняется 162 м²;
  • площадь внутренних перегородок из гипсокартона равняется 100 м²;
  • кровля металлическая (четырехскатная, уклон 30ᵒ), площадь равняется 8 м * 10 м/cosα (угол наклона кровли) = 8 м * 10 м/0,87 = 91 м² (также понадобится при вычислении снеговой нагрузки);
  • тип грунта — суглинок, несущая способность = 0,32 кг/см² (получено при геологических изысканиях);
  • снеговая нагрузка — 180 кг/м²;
  • перекрытия деревянные, общей площадью 160 м 2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

Нормативная нагрузка Коэффициент надежности Расчетная нагрузка
Стены: 162 м 2 * 690 кг/м 2 = 111780 кг 1,1 122958 кг
Перегородки: 100 м 2 * 30 кг/м 2 = 3000 кг 1,2 3600 кг
Перекрытия: 160 м 2 * 150 кг/м 2 = 24000 кг 1,1 26400 кг
Крыша: 91 м 2 * 60 кг/м 2 = 5460 кг 1,1 6006 кг
Полезная нагрузка: 160 м 2 * 150 кг/м 2 = 24000 кг 1,2 28800 кг
Снеговая: 91 м 2 * 180 кг/м 2 = 16380 кг 1,4 22932 кг
ИТОГО: 210696 кг

Площадь плиты под здание принимается с учетом того, что ширина плиты больше, чем ширина дома на 10 см. S = 810 см * 1010 см = 818100 см² = 81,81 м 2 .

Удельная нагрузка на грунт от дома = 210696 кг/818100 см 2 = 0,26 кг/см 2 .

Читайте также:  Как выровнять фундамент без уровня

Δ = 0,32 — 0,26 = 0,06 кг/см 2 .

М = Δ*S = 0,06 кг/см 2 * 818100 см 2 = 49086 кг.

t = (49086 кг/2500 м 3 )/81,81 м 2 = 0,24 м = 24 см.

Толщину плиты можно принять 20 см или 25 см.

Выполняем проверку для 20 см:

  1. 0,2 м * 81,81 м 2 =16,36 м 3 — объем плиты;
  2. 16,36 м 3 * 2500 кг/м 3 = 40905 кг — масса плиты;
  3. 40905 + 210696 = 251601 кг — нагрузка от дома с фундаментом;
  4. 251601 кг/ 818100 см 2 = 0,31 кг/см² — фактическое давление на грунт меньше оптимального не более чем на 25 %;
  5. (0,32-0,31)*100%/0,32 = 3% Расчет арматуры

Вычисление количества арматуры для рассчитанной выше плиты:

  1. плита толщиной 20 см — две рабочих сетки;
  2. диаметр стержней — 12 мм, шаг — 150 мм;
  3. стержни укладываются так, чтобы обеспечить защитный слой бетона с каждой стороны 0,02-0,03 м. Длина стержней в примере = 8,1 м — 0,02*2 = 8,06 м и 10,06 м;
  4. количество стержней в одном направлении = (8,1 м (длина стороны)/0,15 м (шаг) + 1) *2 (два слоя) = 110 шт;
  5. количество стержней в другом направлении = (10,1 м (длина стороны)/0,15 м (шаг) + 1)*2 (два слоя) = 136 шт;
  6. общая длина стержней = 110*8,06 + 136*10,06 = 886,6 м + 1368,16 = 2254,76 м;
  7. общая масса арматуры 2254,76 м * 0,888 кг/м = 2002, 2 кг.

При покупке необходимо предусмотреть запас 3-5%, чтобы избежать необходимости докупать материал. Также потребуется рассчитать объем бетона. В рассматриваемом случае он равен: 8,1м*10,1м*0,2м = 16,36 м³. Это значение потребуется при заказе бетонной смеси.

Упрощенный расчет толщины фундаментной плиты и количества материалов на нее — несложная задача, которая не потребует большого количества времени. Но выполнение этого этапа позволит обеспечить надежность без перерасхода материалов, что сэкономит нервы и деньги будущего владельца дома.

Важно! Данная статья носит исключительно ознакомительный характер. Для точного расчета фундамента необходимо геологическое исследование. Доверяйте расчет только профессионалам.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Источник

Плитный фундамент.

Последнее время все большую популярность в частном домостроении набирает плитный фундамент, он же УШП и прочие его вариации. Все они сводятся к тому, что выравнивается поверхность, делается отсыпка не пучинистым грунтом с послойным уплотнением, после этого теплоизоляция и далее сам фундамент.

Честно признаюсь — я не сторонник такого рода фундаментов в частных домах. Но давайте объективно разберем все плюсы и минусы такого фундамента.

Начнем с плюсов:

1. При заливке фундамента — готовый черновой пол .

Да, действительно, данный фундамент является готовым черновым полом дома. Дальше достаточно будет только уложить трубы теплого пола и залить их стяжкой (либо даже трубы теплого пола можно заложить в сам фундамент, но это чуть сложнее технически, так как они будут мешать заливке), и можно будет делать финишное покрытие пола.

2. Распределение нагрузки от дома на большую площадь , что позволяет построить дом на относительно слабых грунтах.

Данный плюс плитного фундамента спорный, так как вес самого фундамента, способного выдержать изгибающие моменты на слабых грунтах будет примерно равен весу дома, а то и больше.

3. Большая теплоемкость фундамента.

Отнесу эту особенность к плюсам, так как при правильном утеплении и подогреве теплыми полами, фундамент будет играть роль теплоаккумулятора, что будет полезно например в случаях, когда отопление выполняется твердотопливными котлами или бывают перебои с энергоснабжением.

Продолжим недостатками данного типа фундаментов:

1. Цена, и еще раз цена!

Плитные фундаменты стоят дорого. Бюджет может отличаться от других типов фундамента в 2-3 раза. Связано это с тем, что для обеспечения прочности такого фундамента требуется огромное количество арматуры и бетона. Толщина такого фундамента начинается от 30 см и в обязательном порядке проверяется расчетом (иначе треснет плита, и ни чего вы с этим не поделаете). Кроме того сами работы по устройству такого фундамента стоят дорого (об этом чуть ниже) и в заключение первого пункта необходимо заранее заложить все коммуникации (да, должен быть проект с расстановкой всей сантехники, так как после заливки трубу под унитаз вы уже не переместите, так что людям с манией перестановок этот фундамент противопоказан).

2. Требовательность к основанию.

Для плитных фундаментов очень жесткие требования к основанию, на котором они устраиваются. Любая неоднородность может просто сломать фундамент (положите кусок пенопласта на ровную песчаную площадку и встаньте на него, пенопласту ничего не будет, но стоит посередине под пенопластом положить камень, и пенопласт просто сломается, так же и с бетоном) Причиной тому очень плохая работа бетона на изгиб. Частично эту ситуацию исправляет армирование, но основание все равно должно быть ровным и однородным, как минимум отсыпанным песком на пол метра с послойным уплотнением и накрытым соответствующей по прочности теплоизоляцией.

3. Сложность выполнения бетонных работ.

На первый взгляд кажется, что плитный фундамент залить на много легче: Пригнал бетононасос (или даже без него), залил бетон в опалубку, провибрировал глубинным вибратором, разровнял в отметку и готово, на самом же деле из за большого объема бетона необходимо во первых обеспечить необходимое количество бетоновозов (один бетоновоз не справится.. и даже двум это не под силу, особенно если расстояние до БРУ километров 20-40), во вторых нужен специфический инструмент и грамотные монолитчики (Стандартную длинную виброрейку не применить, так как будет много выводов инженерных систем, а значит придется пользоваться небольшими ручными виброрейками и работать по маякам)

4. Необходимость утепления

Плитный фундамент — хороший теплоаккумулятор, но если его не утеплить снизу и с боков, то все накапливаемое им тепло будет уходить в атмосферу. Проблемой при этом будет то, что утеплитель очень любят мыши, а значит поверх утеплителя необходимо выполнять отделку материалом, который мышам не по зубам.. И да, поскольку плитный фундамент сильно боится точечных нагрузок со стороны грунта — то для предотвращения морозного пучения и как следствие точечных нагрузок — отмостку на метр от фундамента тоже необходимо утеплять.

5. Замоноличивание всех коммуникаций.

Все коммуникации в плитных фундаментах мало того, что необходимо закладывать заранее до заливки фундамента, так еще и все инженерные сети оказываются замоноличенными, на даже чугунные трубы иногда лопаются и текут, не говоря уже о пластике, для которого износ и повреждения в порядке вещей (Пишите в комментариях у кого сколько прослужили до ремонта пластиковые трубы на сетях водопровода и канализации). Ремонт инженерных систем в домах с таким фундаментом как правило начинается с работы перфоратором. Немного спасает ситуацию прокладка всех коммуникаций в футлярах (например тот же водопровод).

В заключение пара слов о том, в каких случаях стоит применять плитный фундамент .

Плитные фундаменты имеет смысл применять на слабых грунтах (кроме торфа), на которых прочие виды фундамента либо сопоставимы с плитным по стоимости, либо вообще трудновыполнимы (обводненные пески, насыпные грунты с слоем отсыпки больше 2 метров и т.д.). Так же плитные фундаменты имеет смысл делать под строения, в которых нет подземных коммуникаций, либо они минимальны (например гараж).

Почти все написанное в этой статье — сугубо мое мнение, как инженера. Мнение рядового обывателя как правило отличается (спасибо маркетологам и рекламе).

Источник