Как сделать расчет монолитного фундамента

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.

Армирование бетона – почему это необходимо?

Армирование фундамента – это обязательный процесс, при котором происходит усиление конструктивных особенностей бетона и повышение его эксплуатационных характеристик. Арматура – это важнейший защитный компонент, количество которого рассчитывается по определенной схеме с учетом всех факторов, главными из которых выступает правильная организация хода строительных работ и выбор материала.

Армирование фундамента

Бетонный раствор, который состоит из воды, цемента и песка, после застывания представляет собой достаточно прочный материал с хорошими характеристиками. Однако в процессе эксплуатации возникает постоянное вспучивание грунта и перепады температурного давления. Эти факторы негативно влияют на бетон, который трескается и теряет форму и постепенно разрушается под их воздействием. Для предотвращения этих явлений в процессе строительства используется стальная арматура различного класса и размера, которая интегрируется в структуру бетона на стадии заливки фундамента.

Таким образом, при проектировании важно четко и правильно провести расчет арматуры для фундамента определенного типа и следовать этим расчетам во время строительства здания.

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.

Факторы, влияющие на толщину плитного фундамента

Этот тип основания относится к «плавающим», т.е. способным воспринимать и равномерно перераспределять нагрузки. В частных постройках толщина варьируется от 15 до 35 см, изменение в меньшую сторону не допускается по причине риска раскола плиты под воздействием собственного веса здания, в большую – из-за экономической нецелесообразности, увеличения общей массы и потери подвижности. Главным критерием влияния служит тяжесть конструкций, при использовании кирпича или плотных стройматериалов высота плитного фундамента возрастает на 5-10 см в сравнении с домами с газобетонными или каркасными стенами.

Вторым учитываемым фактором идут размеры будущей постройки. Следует помнить, что все фундаменты выдерживают не только нагрузку на сжатие, но и на изгиб, экстремум приходит на середину. Чем больше длина наружных стен, тем выше риск раскалывания монолитной плиты. Частично эта проблема решается увеличением числа внутренних перегородок с несущими способностями, но для полного исключения риска приходится наращивать толщину самого фундамента. Как следствие, при строительстве на узких участках составление проекта и выбор основания лучше доверить специалистам.

Помимо веса и типа здания при расчете фундаментной плиты (в том числе для проверки ее целесообразности) учитываются особенности грунта: глубина промерзания, несущие способности, однородность и уровень подземных вод. При высокой плотности слоев подбирается мелкозаглубленный вариант, в этом случае для его заложения достаточно вынуть около 50-70 см земли, единственным недостатком такого исполнения является отсутствие подвала. На неустойчивых грунтах фундаментная плита размещается ниже глубины промерзания на 60 см, тогда увеличивается вес постройки и на конструкцию действуют повышенные нагрузки.

Интенсивность влияния подземных вод учитывается при подборе марки бетона, материалов гидроизоляции и толщины дренажной подушки, при значительных рисках подтапливания целесообразно выбрать другой тип основания или провести его утепление влагостойкими материалами.

Схема каркаса

Схема армирования фундамента – это правила, по которым собирается каркас. Для каждой конструкции выбирается своя схема, поэтому и расчет армирования проводится для каждого варианта по отдельности. На основе схемы рассчитываются:

  • количество арматуры;
  • ее вес;
  • параметры сетки;
  • способы соединения стержней;
  • направленность конструкции (горизонтально или вертикально);
  • сечение арматуры.

Чтобы провести все эти расчетные действия, необходимо понять, из каких элементов собирается каркас. Фундаментная сетка состоит из продольных и поперечных прутков, уложенных с определенным шагом. Соединяются они между собой сваркой, вязальной проволокой или муфтами.

В ленточных фундаментах схема – это несколько рядов продольных прутков, установленных друг над другом и связанных между собой поперечными элементами. В плитных конструкциях может быть уложен один ряд сетки или несколько.

В столбчатых фундаментах устанавливаются вертикальные прутки, соединенные между собой горизонтальными поперечными элементами. Сечение каркаса может быть треугольным, квадратным или круглым. Арматура в сваях буроналивных устанавливается вертикально по окружности.

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.

Для фундамента плиты расчет толщины сводится к простым действиям. Следует учитывать, что минимальная высота монолита должна составлять 0,15 м, а максимальная – не должна превышать 0,35 м (иначе это будет неэффективный пример создания фундамента).

Что такое плитный фундамент?

Люди во все времена старались строить свой дом на прочном каменном основании. Именно этот подход давал надежность и долговечность построенным зданиям. И именно он привел к проектированию и строительству на плитных фундаментах.

Плитным фундаментом принято называть конструкцию основания под здание, имеющую вид железобетонной монолитной плиты, располагающейся в границах периметра здания, а чаще несколько выходящую за них.

Существует два вида таких фундаментов:

  • сборные, собранные в единую плиту из готовых заводских блоков или плит;
  • монолитные, изготовленные непосредственно на стройплощадке и представляющие цельную жесткую конструкцию из армированного бетона.

Оба вида этих оснований имеют свои плюсы и минусы, и применяются при разных условиях строительства.

Сборная фундаментная плита сооружается из готовых железобетонных плит, произведенных на ЗЖБИ – заводе железобетонных изделий. Для изготовления могут применяться плиты типа:

  • ПД – плита дорожная;
  • ПДП – дорожная для покрытий;
  • ПДГ – дорожная с рифленой поверхностью;
  • ПДН – дорожная с напряженной арматурой;
  • ПАГ – аэродромная и мн. др.

Сборный фундамент из плит хорошо держит нагрузку на сухих, прочных и непучинистых грунтах. А лучше всего они работают на грунтах с мелко- или крупнообломочной каменной структурой. Для этого вида оснований желательна небольшая глубина промерзания грунтов. Поэтому чаще сборные плиты используются для строительства в южных районах страны, где грунт не замерзает или глубина промерзания незначительная.

Но стоит только супесчаному, глинистому, а особенно лессовому грунту немного подмокнуть, например, от тающего снега или затяжных осенних дождей, так немедленно начинаются проседания отдельных плит и после этого трещат стены и перекрытия дома.

  • Плитный монолитный фундамент является огромным искусственным плоским камнем высокой прочности. Прочность монолитного фундамента на сжатие обеспечивается использованием соответствующей марки бетона, а на изгиб – его арматурным каркасом.
  • Конструкцию каркаса изготавливают из арматурных стержней нужного диаметра и марки стали, пользуясь данными ГОСТ 5781. Можно делать каркас из композитных материалов – стекло или углепластика. Часть композитной арматуры изготавливается на основе базальтового волокна.
  • На месте стальной каркас сваривается электросваркой или связывается мягкой стальной проволокой. Композитный каркас только вяжется проволокой, точно так же, как и стальной.
  • Арматурный каркас имеет вид пространственной конструкции, в которой арматура расположена во взаимно перпендикулярных направлениях и образует две плоскости в виде горизонтальных сеток. Его схема определяется при проектировании.
  • Размер ячейки этих сеток рассчитывается при проектировании и находится в пределах 200 х 200 – 300 х 300 мм. Арматуру используют диаметром 12 – 16 мм.

Каркас устанавливается на пластиковых «стульчиках» – опорах. Их высота обеспечивает точное расстояние от нижней и верхней плоскостей фундамента, и составляет 50 мм. Каркасы монтируются так, что бы расстояние от их краев до опалубки так же было по 50 мм. Этот промежуток при заливке и уплотнении бетона образует специальный слой, защищающий арматурный каркас от коррозии. После застывания бетона и набора им прочности, заданной расчетом при проектировании монолитный фундамент готов к возведению здания.

У застройщиков бытует мнение, что монолитная плита фундамента подходит для любого вида грунта. Это не так. Ведь для болотистых и сильно промерзающих, а значит пучинистых грунтов, лучше использовать сваи. Слабо и среднесыпучие грунты монолитные плиты фундамента выдерживают хорошо.

Что необходимо для армирования фундаментной плиты

Для устройства фундамента на основе армированной плиты, потребуются:

  • Арматура, диаметром от 12 мм;
  • Цементная масса;
  • Гидроизоляционный материал;
  • Песок для засыпки основания плиты;
  • Гравий. Является вторым слоем в засыпке основания;
  • Опалубка.

Теперь стоит отдельно разобрать каждый из элементов, все они имеют ряд требований при заливке фундамента.

Армированная плита

Арматура должна соответствовать проектируемому сооружению.

Если сооружение небольшое, и нагрузка на плиту будет достаточно низкой, то диаметр арматуры может быть и 12 мм. Однако, если сооружение крупное, и подразумевает несколько этажей, то и толщина арматуры должна быть гораздо больше. То же самое и с количеством прутов, его можно рассчитать исходя из площади конструкции.

Здесь тоже многое зависит от самого здания и от грунта основания – именно они определяют размер ячейки в сетке каркаса.

Помимо толщины, арматура должна соответствовать еще одному требованию – быть ребристой. Это является очень значимым пунктом, поскольку именно пруты с неоднородной текстурой прочно связываются с бетоном и обеспечивают максимальную устойчивость фундамента.

Цементная масса применяется в стандартных пропорциях.

Марку цемента для такого сооружения стоит выбрать не менее М350, а лучше, если это масштабное строительство, М400. Также стоит обратить внимание на показатели влагостойкости – не менее W8, и морозостойкости – не менее F200.

Гидроизоляционные материалы также во многом зависят от региона строительства.

При нормальном грунте с глубоким залеганием грунтовых вод достаточно использовать специальную рулонную гидроизоляцию. Ее размер можно рассчитать, умножив площадь плиты на два, не забыв прибавить запас на толщину конструкции. А вот при наличии большого количества воды в грунте, стоит применить более надежный способ. К таким способам сегодня относят два вида гидроизоляций – обмазочную и проникающую. Первая обеспечивает высокую влагостойкость плиты за счет использования битумных мастик. Вторая – за счет химических веществ, которые при столкновении с влагой отталкивают ее, не давая проникнуть в бетон.

Арматура для фундамента

Остальные материалы не требуют отбора по особым критериям, достаточно просто хорошего качества продуктов и их пригодности для строительства.

Алгоритм расчета, основанный на несущей способности почвы

Когда определены габариты фундаментной плиты, можно осуществить расчет этой конструкции исходя из несущей грунтовой способности. Цель этой операции – оценка состояния грунта и его способности выдерживать суммарный вес всех стен перекрытия и прочих элементов внутри здания.

Пример: сильное давление на почву приведет к чрезмерной осадке фундаментной плиты и смещению слоев грунта. Все это в комплексе станет причиной развития катастрофических последствий.

Площадь фундамента считается надежной, если она превышает следующее условие:

  • S > Kн × F / Kр × R,

в котором S – подошва основания дома в кв. см;

Kн – коэффициент, определяющий надежность опоры (принимается равным 1,2);

F – суммарная масса всех плит перекрытия (включая эксплуатационные нагрузки) на фундамент в кг;

Kр – коэффициент, который определяет условия работ;

R – условное значение расчетного почвенного сопротивления в кг/

Алгоритм расчета, основанный на несущей способности почвы

Армирование монолитного основания

Условия работы на каждом грунте принимают различное на коэффициент Кр оказывает влияние тип возводимого здания. К примеру, необходимо построить тяжелый дом на почве, основа которой – пластичная глина. Кр в этом случае будет равен 1. Слабоглинистые и мелкопесчаные почвы – Кр равняется 1,2. Легкая постройка на крупнопесчаной почве определяет значение Кр как 1,4. Данные значения коэффициента, определяющего условия строительства, можно взять из специальных таблиц. Найденная цифра подставляется в вышеприведенный расчет.

Таблица 2. Значения коэффициентов, определяющих условия работ при строительстве фундамента на почвах с органическими компонентами

Тип и параметры грунта Коэффициент условий работы грунтового основания
Мелкозернистые пески, имеющие высокое водонасыщение и степень заторфованности

0,03 < Iот ≤ 0,25 0,25 < Iот ≤ 0,40

0,85 0,80
Пески пылеватые водонасыщенные при степени заторфованности: 0,03 < Iот ≤ 0,25 0,25 < Iот ≤ 0,40 0,75 0,70
Глинистые грунты водонасыщенные при степени заторфованности 0,05 < Iот ≤ 0,25 с показателем текучести: IL ≤ 0,5 IL > 0,5 1,05 1,0
То же, при степени заторфованности 0,25 < Iот ≤ 0,40 с показателем текучести: IL ≤ 0,5 IL > 0,5 0,90 0,80

Как видно из таблицы, на значение Кр оказывает влияние не только тип почвы, а также его уровень водонасыщения и пористости структуры.

Итак, расчет произведен и приведенное в формуле условие выполняется. Значит, вес перекрытия и всех несущих конструкций на плиту фундамента гарантирует безопасность эксплуатации здания. Если расчетные данные противоречат требуемому условию, необходимо увеличивать площадь бетонной опоры или изменять какой-то иной параметр.

Важно: данный расчет по несущей способности грунта должен претворять этап проектирования будущего дома. Только после завершения расчетных данных с фундаментом можно конкретно определять габариты здания.

Онлайн калькулятор расчета размеров, арматуры и количества бетона монолитного ленточного фундамента

Онлайн калькулятор монолитного ленточного фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа фундамента, обязательно обратитесь к специалистам.

Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП и ГОСТ Р 52086-2003

Ленточный фундамент представляет собой монолитную замкнутую железобетонную полосу, проходящую под каждой несущей стеной строения, распределяя тем самым нагрузку по всей длине ленты.

Предотвращает проседание и изменение формы постройки вследствие действия сил выпучивания почвы. Основные нагрузки сконцентрированы на углах.

Является самым популярным видом среди других фундаментов при строительстве частных домов, так как имеет лучшее соотношение стоимости и необходимых характеристик.

Существует несколько видов ленточных фундаментов, такие как монолитный и сборный, мелкозаглубленный и глубокозаглубленный. Выбор зависит от характеристик почвы, предполагаемой нагрузки и других параметров, которые необходимо рассматривать в каждом случае индивидуально. Подходит практически для всех типов построек и может применяться при устройстве цокольных этажей и подвалов.

  • Проектирование фундамента необходимо осуществлять особенно тщательно, так как в случает его деформации, это отразится на всей постройке, а исправление ошибок является очень сложной и дорогостоящей процедурой.
  • При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация
  • Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта.

Общие сведения по результатам расчетов

  • Общая длина ленты
  • — Длина фундамента по центру ленты с учетом внутренних перегородок.

  • Площадь подошвы ленты
  • — Площадь опоры фундамента на почву. Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.

  • Площадь внешней боковой поверхности
  • — Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.

  • Объем бетона
  • — Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.

  • Вес бетона
  • — Указан примерный вес бетона по средней плотности.

  • Нагрузка на почву от фундамента
  • — Распределенная нагрузка на всю площадь опоры.

  • Минимальный диаметр продольных стержней арматуры
  • — Минимальный диаметр по СП 52-101-2003, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.

  • Минимальное кол-во рядов арматуры в верхнем и нижнем поясах
  • — Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.

  • Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)
  • — Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СП 52-101-2003.

  • Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов)
  • — Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.

  • Величина нахлеста арматуры
  • — При креплении отрезков стержней внахлест.

  • Общая длина арматуры
  • — Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.

  • Общий вес арматуры
  • — Вес арматурного каркаса.

  • Толщина доски опалубки
  • — Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.

  • Кол-во досок для опалубки
  • — Количество материала для опалубки заданного размера.

Как перевести вес погонного метра арматуры в тонны?

Это значение равносильно 1 м изделия, независимо от высоты и ширины. Наиболее простой метод определения линейных размеров— это от цельного куска отрезать 100 см элемента и определить массу. Для определения сколько в 1 т погонных метров необходимо разделить тонну (или 1000 кг) на определенный вес 1 метра необходимого вида металла, опираясь на нормативные документы.

Таблица соотношения веса и погонного метра арматуры

Как перевести вес погонного метра арматуры в тонны?

Количество метров в тонне арматуры зависит и от ее диаметра. Если арматурные элементы тонкие, то тем их больше в переводе на большой вес. Пример: Задача решается путем умножения массы и количества метров. После математических вычислений получим килограммы определяемого материала, таким образом, стальные прутки Ø 12 мм умножаем на вес 0,617 кг. В результате получаем 74,04 кг на м. Переводим эту цифру в тонны делением на 1 тыс.: 74,04/1000=0,07404 т. Выполняя все подсчеты согласно существующим правилам можно точно определять количество арматуры на 1 м3 бетона фундамента.

Читайте также:  10 правил в технологии обвязки каркасного дома