Толщина монолитной плиты фундамента под газобетонный дом

Обустройство монолитных опорных систем широко распространено в частном и промышленном строительстве. Такой выбор является оптимальным, а иногда и единственным, когда возведение зданий приходится осуществлять на неустойчивых, рыхлых и сильноувлажненных почвах, когда закладка глубокой ленты или свайного поля не представляется возможной. Железобетонная фундаментная плита под дом из газобетона является отличным решением в подобных ситуациях. Сооружение характеризуется высокой прочностью, надежностью и долговечностью.

Описание монолитной плиты и технические характеристики

Чем тяжелее материалы стен, тем толще должна быть монолитная плита для фундамента
Монолитное основание представляет собой железобетонную плиту, форма которой соответствует конфигурации внешних стен дома.

Если смотреть на это сооружение схематически, его внутреннее устройство в разрезе выглядит следующим образом:

1. Котлован. Оборудуется во всех случаях, независимо от глубины заложения опорной системы. Предназначен для размещения всех ее элементов.
2. Дренажное полотно. Укладывается на дно ямы для предотвращения размывания амортизационной подсыпки.
3. Подушка. Изготавливается из песка и щебня. Толщина варьируется в пределах 30-50 см в зависимости от типа грунта и массы знания.
4. Изоляционный слой. Как правило, делается сочетание рубероида и пенопластовых плит. Защищает бетон от холода, влаги и находящихся в земле активных химических соединений.
5. Стальной каркас. Служит для принятия нагрузок на растяжение, сжатие, скручивание и изгиб. Предотвращает появление трещин, обеспечивает равномерное распределение веса здания по всей площади и передачу его на грунт.
6. Бетон. Для заливки делается смесь марки М300 и выше. Толщина бетонной плиты рассчитывается в каждом случае отдельно с учетом сопутствующих выполняемой задаче условий. Минимальная толщина бетонной плиты — 20 см для строения из газобетона и 30 см из кирпича.

Плавающее основание целесообразно заглублять на толщину подушки, плюс 3-5 см для плиты. Больше утапливать фундамент не стоит, так как его может затопить талыми и ливневыми водами, что крайне нежелательно для стен.

По форме нижней плоскости плитные основания бывают ровными и с ребрами жесткости. Последние применяются при возведении этажных сооружений и на слабом грунте.

Когда высоты первого уровня недостаточно для создания слоя теплоизоляции, делают цоколь. Целесообразно строить его не ниже 150 см, чтобы иметь возможность обустроить в пространстве между плитами технический этаж для размещения коммуникаций, приборов отопления, водоснабжения и фильтрации.

Условия для плитного фундамента

Плитный фундамент отличается от всех других удивительной универсальностью. Монолитная бетонная плита, несмотря на массивность, сохраняет устойчивость на самых проблемных грунтах.

Плиты, как фундаментные основания, незаменимы в условиях вечной мерзлоты, на болотистых немелиорированных землях, на торфяниках, на подвижных лессовых грунтах.

Бетонная монолитная подушка имеет большую площадь, поэтому не проседает на любых почвах. Более того: если такое основание соорудить на пучинистом грунте, то оно будет воспринимать все нагрузки:

• при замерзании почвы, когда ледяное крошево увеличится в объеме, плита приподнимется вместе с домом;
• во время оттаивания земли плита займет прежнее положение – также вместе с домом.

Благодаря такому свойству фундамент из монолитных плит получил название «плавающего».

Устройство монолитной плиты фундамента

Классическая конструкция монолитного фундамента состоит из следующих элементов:

• песчаная подложка толщиной 100–300 мм – слой песка, выполняющий функцию амортизирующей подкладки;
• гравийная или щебеночная прослойка высотой 200 мм – массив, распределяющий нагрузку;
• подбетонка – тонкий слой, не более 20–50 мм, – черновая основа для бетонного массива;
• утеплитель – 100-миллиметровая прокладка из полистирольных плит; может выступать и в роли гидроизоляции;
• гидроизолирующий слой – полимерный или рубероидный настил;
• монолитная плита, армированная объемной двухуровневой стальной сеткой: ее толщина может достигать 600 мм.

Зачем нужно рассчитывать толщину монолитной плиты фундамента

Расчет позволяет достичь двух целей:

• максимальной прочности и функциональности сооружения;
• минимизации затрат.

Прочность – характеристика, которая описывает способность фундамента противостоять сдавливающим и изгибающим нагрузкам: ведь плита должна удерживать двухэтажную газобетонную конструкцию с кровлей, и при этом обязана обеспечивать ее целостность.

Функциональность подразумевает удобство эксплуатации. От качества фундамента зависит не только устойчивость здания, но и теплозащита. Известно, что треть тепла из помещений уходит через полы. От того, насколько правильно собрана монолитная плита, зависит количество влаги, проникающей в помещения: если ее уровень превысит норму, в доме невозможно будет жить.

Экономичность – критерий, который способен существенно украсить жизнь владельцу дома. Если при строительстве фундамента размером 10 х 10 метров удастся уменьшить сечение плиты хотя бы на 5 см, то в наличии останутся деньги, равные по стоимости 5 кубометрам или более чем 10 тоннам бетона.

Как правильно рассчитать фундамент

Удерживающую способность определяют следующим образом:

1. Находят площадь основания;
2. Вычисляют объем бетонной плиты – перемножают между собой значения длины, ширины и высоты;
3. По справочнику устанавливают величину удельного веса железобетона данной марки и высчитывают общую массу конструкции;
4. Определяют вес дома. Вычислить величину массы можно двумя способами:
   Первый: составляют перечень всех элементов конструкции, затем рассчитывают их объем и массу;
5. Второй: в справочниках находят числовое выражение нагрузки, которую оказывает двухэтажное здание из газобетона заданной площади.
6. Из таблиц с нормативными значениями определяют удерживающую способность грунта.
7. Сравнивают полученные значения. При выборе толщины плиты учитывают, что параметры сопротивления почвы должны быть на 20% выше.

Показатели теплопроводности определяют по СНиПам. Их величина должна соответствовать уровню комфортного микроклимата для проживания.

Экономические параметры определяют таким образом:

• рассчитывают стоимость материалов;
• рассчитывают стоимость транспортировки и хранения;
• добавляют стоимость выполнения работ;
• полученную сумму умножают на коэффициенты потерь, перерасхода и пересортицы.

Какая марка бетона нужна для плитного фундамента

При изготовлении бетонной конструкции следует учесть требования, которые предъявляются не только к марке бетона, а и к способу заливки монолита.

1. Чтобы получить качественный фундамент, следует использовать бетоны с маркой от 300 и выше. Кроме того, следует уделить внимание заполнителям. Лучше отдавать предпочтения мелкофракционным материалам. Строители знают: чем меньше гранулы, тем легче уплотнить бетонную смесь до заданных показателей.
2. Чтобы монолитная плита оправдывала свое название, заливать бетон следует в один прием – без перерывов.

Если выполнить два этих условия и произвести грамотный расчет толщины плиты, фундамент простоит одну-другую сотню лет.

Что влияет на расчет толщины монолитной плиты фундамента

Монолитный фундамент возводится на нестабильных пучинистых глинистых почвах
Толщина фундаментной плиты для двухэтажного дома из газобетонных блоков рассчитывается путем сопоставления следующих данных:

• Масса строения. Слагается из материала стен, перекрытий, окон, дверей, мебели и бытовой техники.
• Тип грунта. Определяется его плотность, степень пучинистости, уровни содержания щелочи и кислот. Глубина промерзания не учитывается.
• Влажность почвы и глубина залегания подземных вод. Определяет вероятность проседания и деформации грунта, подмывания основания фундамента.
• Средняя и максимальная зимняя температура, необходимость использования утеплителя и его тип.
• Несущая способность грунта. Определяется в тоннах на единицу площади. Если эти показатели низкие, монолитная железобетонная плита может иметь большие размеры, чем стены здания.

После сопоставления всех данных делается расчет площади и толщины перекрытия.

Целесообразность проведения расчетов

Монолитная фундаментная плита рассчитывается как сложная конструкция, в которой бетон и арматура работают совместно. Основные цели расчета любого элемента в здании — проверка несущей способности и экономия материала. Благодаря предварительным вычислениям находится оптимальный вариант, обеспечивающий необходимую прочность с минимальными затратами.

Наиболее грамотное решение способен принять только специалист. Плитные фундаменты достаточно новая технология, поэтому далеко не каждый инженер-строитель способен грамотно их запроектировать. Вычисления выполняются в специальных программах, предварительно выяснив расчетные характеристики грунта. Под частный дом допустимо принимать толщину и процент армирования без расчетов, ориентируясь на нагрузку от вышележащих конструкций.

Сбор нагрузок

Исходными данными для проектирования монолитного фундамента, помимо характеристик грунта, служит сбор нагрузок. В расчете учитываются следующие значения:

1. постоянные нагрузки от стен, кровли, перекрытий;
2. временные нагрузки: (кратковременные — снеговая и длительная — нагрузка от мебели и людей).

Определение постоянной нагрузки

Важно учесть все элементы здания. Согласно пункту 1.23 «Руководства по проектированию каркасных зданий и сооружений башенного типа» на песчаных грунтах собственный вес плиты не учитывают, на глинистых его делят пополам, а на плывучих неустойчивых основаниях заводят в расчет полностью. Массу стен берут за вычетом проемов.

Получение из нормативных нагрузок расчетных производится путем умножения на коэффициенты надежности. Коэффициенты принимаются по таблице 7.1 СП «Нагрузки и воздействия». Коэффициенты, которые могут понадобиться для расчетов индивидуального дома, приведены в таблице.

Тип конструкции	Коэффициент надежности по нагрузке
Металлические	1,05
Бетонные и железобетонные средней плотностью выше 1,6 т/м3, каменные, кирпичные, деревянные	1,1
Бетонные и железобетонные средней плотностью 1,6 т/м3 и ниже (например, плиты перекрытий), изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые в заводских условиях	1,2
Бетонные и железобетонные средней плотностью 1,6 т/м3 и ниже (например, плиты перекрытий), изоляционные слои, засыпки, стяжки изготавливаемые на строительной площадке	1,3

Определение временных нагрузок

Масса снегового покрова зависит от типа местности строительства. Нормативные значения для каждого приведены в таблице 10.1 СП «Нагрузки и воздействия». Чтобы получить расчетную величину нагрузку умножают на коэффициент надежности, для снега он составляет 1,4.

Равномерно распределенные нагрузки приведены в таблице 8.3 СП «Нагрузки и воздействия». Для жилых зданий значение принимается 150 кг/м². В эту величину включена масса мебели и оборудования. Если планируется размещение тяжелых предметов, значение принимают в индивидуальном порядке. Коэффициент надежности 1,2.

Видео по расчету плитного фундамента:

Определение толщины фундаментной плиты

Если плита проектируется с выполнением расчетов в полном объеме, то их ведут по l группе предельных состояний (расчеты по прочности) и по ll ГПС (расчеты по деформативности). Для индивидуальной застройки услуги квалифицированных специалистов зачастую недоступны из-за высокой стоимости, поэтому значения принимаются «на глаз» с учетом минимальных требований.

Приблизительные значения, какая толщина принимается для зданий из разных материалов удобнее свести в одну таблицу.

Тип здания	Толщина фундаментной плиты, мм	Армирование
Небольшие постройки (веранды, гаражи, помещения для хранения инвентаря)	100-150	сетками в один ряд
Жилые двухэтажные дома из легких материалов (каркасные, газобетонные)	200-250	объемное в два ряда
Жилые двухэтажные дома из бревен, бруса, бетона или кирпича с массивными перекрытиями	250-300	объемное в два ряда

Значения, приведенные в таблице, подходят для грунтов с достаточной несущей способностью. При плывучих болотистых основаниях толщину следует увеличить.

Минимальный диаметр арматурных стержней принимается 10 мм для легких строений на хороших фундаментах. Для армирования фундаментной плиты под кирпичный двухэтажный дом оптимально принимать пруты диаметром 12-16 мм. Ячейку сетки принимают от 10 см. Для вертикального армирования минимальное значение диаметра — 8 мм.

При использовании стержней разных диаметров, большие располагают в нижнем ряду, поскольку там плита испытывает большие нагрузки на изгиб.

Определение глубины заложения и глубины котлована

Фундаментная плита чаще относится к мелкозаглубленным фундаментам. Если планируется подвал, глубина заложения зависит от высоты помещения, в остальных случаях плиту заливают вровень с землей.

Глубину отрывки котлована можно определить, посчитав толщину подстилающих слоев.

1. Слой геотекстиля. Только для илистых грунтов, для предотвращения перемешивания песка и грунта.
2. Песчаная подушка принимается в среднем толщиной 30-50 см, при насыпных грунтах значение увеличивается. Необходимо приобрести песок средней крупности, мелкий может дать большую усадку. Обязательно послойное виброуплотнение песка слоями не более 40 см.
3. Бетонная подготовка выполняется для выравнивания и удобства укладки гидроизоляции. Для небольших строений можно ее не использовать. Для двухэтажного кирпичного дома оптимальным вариантом станет подбетонка толщиной 5-10 см из бетона B7,5.
4. Гидроизоляция фундамента. Удобнее выполнять с помощью рубероида, гидроизола и линокрома в два слоя, сначала вдоль затем поперек.

Суммарная толщина всех слоев с учетом плиты для массивного дома в среднем составляет 650-750мм.

Минимальная толщина

Размеры монолитной плиты для фундамента
Пенобетон относится к классу легких пористых стеновых материалов, однако готовая конструкция создает ощутимую нагрузку на опорную систему. К весу блоков добавляются перекрытия, массивные окна и двери, довольно тяжелая кровельная система.

С противоположной стороны на опорную систему воздействуют нагрузки от пучинистого, разбухающего и ссыхающегося при изменении влажности грунта. Из-за этого возникает эффект плавающей плиты, когда она приподнимается и опускается синхронно с деформирующимся грунтом.

Исходя из анализа таких факторов получается, что основным критерием расчета параметров основания является сила скручивания и изгибания. Чтобы этому эффективно противостоять, монолитная плита фундамента для дома из газобетона должна иметь толщину не менее 20 см при условии возведения одного этажа, и по 5 см дополнительно на каждый новый этаж или мансарду. Тонкая плита просто треснет из-за разницы в нагрузках по площади, а более тяжелое основание повлечет неоправданные расходы.

Расчет толщины плитного фундамента

Существенным недостатком, который имеет фундамент плита, является отсутствие полноценного цоколя. Поэтому используется две разновидности плавающих плит с ребрами жесткости:

• чашеобразная плита – ребра жесткости направлены вверх, напоминают балки ростверка, жестко связанные с основной конструкцией вертикальной арматурой

• перевернутая чаша – ребра жесткости направлены вниз, за счет чего, сама плита приподнята над грунтом, конструкция используется в утепленных плитах УШП

Ребра жесткости армируются каркасами по аналогии с ростверком, МЗЛФ. Это позволяет снизить толщину плиты в центральной части. Например, в УШП она составляет 10 – 15 см вместо стандартных 25 – 40 см, что позволяет снизить расход бетона на 20%.

Внимание: Ребра жесткости проходят по периметру плиты, под внутренними несущими стенами, через каждые 3 м вдоль короткой стены жилища.

Кроме того, расчет толщины конструкции должен учитывать:

• минимальное расстояние между арматурными сетками – 10 см, согласно СП 63.13330
• защитный слой бетона – нижний у подбетонки 2 – 5 см, верхний 3 – 7 см

Таким образом, еще до начала вычислений минимальное значение толщины плавающей плиты без ребер жесткости можно выбрать предварительно:

• трехэтажный кирпичный коттедж – от 40 см
• двухэтажный бетонный, кирпичный дом – 25 – 35 см
• двухэтажный сруб, жилище из газобетона – 30 – 40 см
• каркасная конструкция, СИП-панели – 20 – 30 см
• надворные постройки, пристрои к дому – 10 – 15 см

Если в проект заложен фундамент плита с ребрами жесткости, толщину центральной части снижают до 10 – 15 см. Расчет несущей способности плитного фундамента для малоэтажного строительства всегда показывает запас 200 – 300%. Однако, запрещено эксплуатировать подобный фундамент на свежих насыпях, торфяниках, пылеватых песках:

• расчетное сопротивление этих грунтов недостаточно
• здание будет просаживаться ежегодно

Единственным вариантом для строительства плавающей плиты на не стабильных грунтах является укрепление основания. Например, на торфяниках изготавливаются вертикальные дрены, пятно застройки нагружается песчаной насыпью. Вода выдавливается сквозь дрены, подстилающий слой уплотняет грунт. Строить фундамент по этой технологии можно через 6 – 12 месяцев.

Внимание: Если вместо стен коттеджа используются колонны (например, для панорамного остекления нижнего этажа), необходим расчет на продавливание плиты колонной. Для стен подобные вычисления не нужны, однако цоколь должен отстоять на 30 см минимум от края плитного фундамента внутрь.

Это требование обусловлено тем, что нагрузки от веса силовых конструкций, распределяемые стенами, действуют, не только вертикально вниз, но и под углом 45 градусов наружу. Поэтому вектор сил должен располагаться внутри железобетона, а не выходить из плиты наружу. Таким образом, габариты плитного фундамента на 30 см больше размера коробки коттеджа с каждой стороны. Дополнительный расчет в этом случае не требуется.

Толщина подстилающего слоя не зависит от этажности дома, веса стеновых материалов. При высоком УГВ необходимо использовать щебень, который создает разрыв слоя капиллярной юбки. В песках почвенная влага способна подниматься вверх к бетонным конструкциям при отрицательном давлении. Поэтому песчаная фундаментная подушка применяется на участках, где горизонт грунтовых вод находится ниже 1 м от подошвы фундамента.

Необходимость расчета

Пенобетон трескается, если плита-основание тонкая и прогибается
При планировании строительства дома из газоблоков следует учитывать особенности этого материала. Он отличается низким удельным весом, высокими теплоизоляционными качествами и ровными гранями, что способствует получению ровной и аккуратной кладки. Вместе с тем блоки очень хрупкие. Если железобетонная плита изгибается, то пенобетонная стена трескается. Кроме этого нужно помнить, что материал гигроскопичный и нуждается во внешней отделке.

Вышеперечисленные факторы определяют требования к основанию для пенобетонного дома:

• Достаточная прочность, чтобы противостоять вертикальному давлению конструкций дома.
• Устойчивость к нагрузкам на изгиб и скручивание, которые исходят со стороны нестабильного грунта.
• Низкая теплопроводность, если не планируется строительство цокольного уровня. Использование дренажа, тепло- и гидроизоляции.
• Длительный срок службы. Дома из пенобетона рассчитаны на 60-75 лет, опорная система должна ему соответствовать.
• Устойчивость в пространстве. Для этого плита слегка заглубляется, а для дополнительной стабильности оборудуется ребрами жесткости.
• Достаточная площадь. На особо нестабильных грунтах целесообразно вынести края плиты на 100-120 см за внешние стены. Это способствует снижению давления на почву и устранению риска проседания. Кроме этого, выступающая часть фундамента будет выполнять роль отмостки. Данная полоса бетона придает зданию законченный вид, защищает его от грязи и воды, может использоваться, как пешеходная дорожка и стоянка для мелкого колесного транспорта.

Проектируя опорную конструкцию плитного типа, не следует основываться на минимальных нормах прочности. Следует предусмотреть запас 5 см, который может потребоваться при наращивании здания дополнительными уровнями в перспективе.

Примеры расчета

Под пенобетон толщина плиты минимальная. Прочность достигается армированием
Поскольку газобетон даже вместе с отделкой имеет небольшой вес, для такого дома в один этаж нужна несущая система минимально допустимой толщины. Чтобы достичь нужной прочности, следует использовать арматуру 16 мм и бетон марки М300.

В основу вычислений берутся следующие данные:

1. Максимальное расстояние между рядами горизонтальных прутков 100 мм.
2. Слой бетона между арматурой и краями плиты — 50 мм (× 2 = 100).
3. Резерв 5 см.

Итого получается, что для одноэтажного особняка из газоблоков потребуется несущая плита толщиной 250 мм. Остается составить чертеж и на его основании провести расчеты. В среднем, для заливки 1 м² плиты требуется 0,25 м³ бетона и 25 п.м арматуры.

Рассчитываем толщину и размер основания

Расчет толщины плитного фундамента производят, чтобы определить количество заливаемого бетона – для этого высоту основания умножают на ее площадь. Для большей наглядности можно привести реальный пример расчета.

На дачном участке строится квадратный домик с размером стены в 10 м, под который кладется плиточный фундамент с толщиной 0,25 м. Объем бетона для заливки составит 25 метров куб. (10 м длины умножить на 10 м ширины дома и умножить на высоту фундамента в 0,25 м). Такое же количество бетона уйдет на заливку фундамента.

Не забывайте про ребра жесткости, установка которых придаст конструкции прочности и поможет ей сохранять свою форму: ребра ставят с шагом в 3 м в длину и ширину плиты. Чтобы рассчитать фундамент, выясняют их показатели длины и высоты: длина рассчитывается по длине стороны фундамента (10 м), а ребер на такой дом нужно 8, значит, их общая длина будет равна 80 м.

Поперечное сечение выполняют в виде прямоугольника с шириной ребра в 0,8 от его высоты. Объем прямоугольного ребра – 16 метров куб. (0,25 умножаем на 80 и на 0,8). Так, чтобы залить плиту фундамента своими руками для дома с ее толщиной в 25 см и размером в 10м на 10 м, нужно взять 25 метров куб. бетона.

Процесс бетонирования фундаментной плиты толщиной 300 мм показан в видео:

Источник: furnilux.ru