Расчет количества арматуры для плитного фундамента

Железобетонная плита, заглубленная в почву или смонтированная на ее поверхности, распределяет создаваемую зданием нагрузку на большую площадь. Благодаря этому не деформируются постройки даже на подвижных грунтах. Чтобы основание было надежным и при этом не пришлось тратить лишние ресурсы, важно правильно произвести расчет фундаментной плиты.

Выгоды фундаментной плиты

При возведении малоэтажных построек плитный вариант имеет преимущества перед ленточными и свайными конструкциями. При реализации работ придется потратиться на бетон и армирование, однако можно сэкономить на ряде других статей расходов. Например, поскольку плитная поверхность служит черновым полом нижнего этажа, не возникает необходимости в монтаже перекрытия. На подготовку щитков для опалубки здесь уходит значительно меньше досок, чем при обустройстве ленточного фундамента.

Такой фундамент хорошо подходит для обустройства водяного теплого пола – в этом случае систему прокладывают внутри плиты (вместо подготовки для нее специальной стяжки).

Из технических агрегатов для монтажных работ потребуется автобетономешалка. Тратиться на экскаваторы и грузоподъемные машины при строительстве не придется.

Преимущества конструкции

Помимо экономичности, большой плюс этого типа основания – значительная площадь поверхности плиты. За счет этого уменьшается давление на каждый квадратный сантиметр грунта, что предотвращает деформационные процессы и неравномерность осадки. Среди других плюсов можно выделить:

• Возможность монтажа на разных видах грунтов, включая те, что отличаются повышенной подвижностью или высоким подъемом вод. Если приходится возводить дом на «неудобных» почвах, плиты являются отличным вариантом. Однако на склоне сделать надежное основание этого вида сложно, здесь лучше выбрать сваи.
• Отличная способность к изоляции. Если фундамент сделан с соблюдением технологии, достигается хорошая защита от потерь тепла. Также он не пропускает влагу.
• Долговечность: цельная плита может прослужить более века без признаков разрушения.
• Жесткая конструкция благодаря армированному каркасу, большим габаритам и строению, не предусматривающему шовных элементов. Это делает ее подходящей для построек из кирпича, газобетона и других материалов, негативно реагирующих даже на минимальные подвижки.

Если грунт отличается очень выраженной пучинистостью, в качестве основания хорошо подойдет цельная плита с малым или отсутствующим заглублением. Под ней должна быть организована подушка. Материал подбирают так, чтобы он нивелировал пучинистость почвы.

Особенности строения

Технология обустройства такого основания проста и не требует большого опыта в строительных работах. Этому способствует и строение используемой опалубки. При выполнении работ надлежит опираться на СП 50-101-2004. Перед монтажом плиты требуется подготовить песчаную подушку.

Такой фундамент не подвержен местным изгибам и способен перемещаться вместе с почвой без нарушения структуры. За счет этого он хорошо нивелирует диспропорциональные воздействия веса постройки, способные привести несущие конструкции в негодность. При использовании утепленной плиты также ликвидируется неравномерность вымерзания под домом.

Фундамент может быть цельным или составным. В первом случае, когда монолитную плиту заливают непосредственно на участке, основание получается надежнее, к тому же работы выполняются проще. Второй вариант предполагает, что фундамент состоит из нескольких элементов промышленного производства, объединяемых на стройплощадке. Реализация потребует заказа специальных машин, чтобы доставить и правильно уложить фрагменты, и приготовления стягивающего раствора. Реализуется этот способ быстрее из-за отсутствия необходимости в опалубке, армировании и продолжительной выдержке залитого бетона для его высыхания.

Перед началом строительных работ нужно исследовать состав грунта и рельеф поверхности. Если имеются выраженные наклоны и иные перепады высоты, лучше предпочесть свайный фундамент. В идеале для монтажа плиты поверхность должна быть максимально ровной.

Если грунт достаточно «беспроблемный» (нет потребности в объемной подушке и утепляющих конструкциях), удаляется лишь слой плодородной поверхности. В ином случае почва вынимается в требуемом объеме и организуется заменяющая ее подушка. Материалом обычно служит щебенка, смешанная с песком. Такой состав хорошо справляется с дренажом, не склонен к пучинистости, слабо сжимается. Каждые 10 см присыпки нужно утрамбовывать, используя виброплощадку.

Песчаную подушку требуется поливать водой. Используемая фракция не должна быть слишком мелкой, иначе возможна неожиданная усадка здания вследствие недостаточного сопротивления ужиманию. Обычно насыпают слой песка в 0,2-0,3 м.

Расчет толщины фундаментной плиты

При расчете бетонной плиты основную трудность представляет детальное моделирование нагрузок, создающих изгиб, и наиболее вероятных направлений крена. Опираясь на такие данные, можно точнее всего оценить размеры конструкции и сказать, нужно ли ее армировать. Наиболее качественные вычисления получаются при использовании заточенных под эти задачи программных комплексов. Чтобы их получить, нужно заказать расчет плитного фундамента в профильной фирме.

На практике в частном строительстве этим могут пренебрегать, ориентируясь на приблизительные значения. Наибольшую опасность представляет ситуация с недостаточной толщиной плиты: в этом случае изгибающий момент настолько высок, что фундамент может треснуть. Избыточность габаритов приводит к перерасходу ресурсов.

Зачастую оказывается, что для того или иного здания возможны разные значения размеров фундамента, если гибко варьировать параметры армирования. К примеру, для одноэтажного дома при толщине 0,2 м требуется дополнительное укрепление областей, несущих наибольшую нагрузку, а при 0,3 м расходуется много бетона. При этом во втором случае сэкономить на арматурных прутьях не выйдет, но плиту вполне можно сделать немного тоньше без ущерба для надежности конструкции. При показателе 0,25 м и равномерной плотности расположения прутьев эксплуатационные качества не пострадают, при этом не будет и перерасхода ресурсов.

Последовательность операций при расчете нагрузки на основание

Для возведения плитного фундамента требуется расчет толщины и армирования. При этом принимаются во внимание нагрузка, создаваемая зданием, и особенности местного грунта.

Определение размеров бетонной плиты

Толщину плиты определяет масса здания, ведь от нее зависит нагрузка на основание. В общем случае оптимальный показатель для загородного одноэтажного дома – 0,25-0,3 м. Для гаража, бани и подобных легких построек достаточно будет 0,15-0,2 м. Если в доме два этажа, нужен более толстый фундамент, но показатель не должен превышать 0,5 м, иначе теряется подвижность плиты.

Учитывается также изгибающая нагрузка. Максимальное значение она принимает в центральной части постройки. Если у здания большая длина и мало несущих стен, основание будет изгибаться. Чтобы предупредить возникновение трещин, нужно сделать фундамент толще. Это относится ко всем случаям сильной разнесенности несущих стен.

Расчет, базирующийся на определении несущей грунтовой способности

После выяснения толщины производится расчет фундаментной плиты под дом, учитывающий несущую способность грунта. Это делается, чтобы оценить состояние почвы и определить, сможет ли она выдержать общую массу стен перекрытия и других конструкций. Повышенное давление на грунт вызывает сильную осадку основания со сдвигом нижележащих слоев, что способно вызвать разрушение здания. Именно поэтому важно правильно рассчитать ключевые параметры.

Для оценки надежности площади основания используется следующее выражение:

S > F * K1 / R * K2, где:

• S – рассматриваемая площадь (в квадратных сантиметрах);
• F – вес эксплуатационных нагрузок и компонентов перекрытия (в кг);
• R – расчетное сопротивление грунта (кг/см²);
• К1 – коэффициент надежности;
• К2 – коэффициент, описывающий условия строительства.

Если выражение оказывается верным, эксплуатация постройки с такими нагрузками будет безопасной. Когда оно не выполняется, нужно увеличивать площадь плиты.

Для показателя надежности обычно берется значение 1,2 (при работах на суглинке и мелкопесчаных грунтах). Если строится не дом, а легкое здание хозяйственного назначения, а в почве много грунта, цифру можно увеличить до 1,4. Когда работы ведутся на пластичной глинистой почве, параметр равен единице.

Показатель, описывающий условия, характеризует состав почвы. Его значение можно посмотреть в таблице. Наибольшие цифры – у глинистых грунтов, насыщенных водой, наименьшие – у пылеватых песков.

Определение необходимого объема бетонного раствора

При расчете монолитной плиты фундамента нужно вычислить, сколько бетона необходимо для заливки. Объем основания (в см³) определяется путем простого перемножения значений толщины, длины и ширины (все показатели берутся в сантиметрах). Когда фундамент представляет собой не параллелепипед, а сложную конфигурацию, ее мысленно расчленяют на простые элементы. Подсчитав объем каждого из них, значения складывают. При использовании ребер жесткости для них проводят отдельные вычисления и суммируют результат с общим.

Расчет требуемого количества арматуры

При расчете арматуры для плиты во внимание берутся проектные габариты постройки и плотность каркаса. Обычно шаг сетки равен примерно 0,2 м. Базируясь на этих цифрах, рассчитывают количество арматуры и ее массу. Как правило, металлический каркас составляет 0,05-0,1 от общего веса фундамента.

Конструкция плитного основания обеспечивает равномерность нагрузки и ее снижение на единицу площади. При проектировании фундамента важно правильно произвести расчеты.