Руководство по проектированию плитных фундаментов

Расчет монолитной фундаментной плиты: пример, количество арматуры

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.

• 1 Преимущества фундаментной плиты
• 2 Изучение характеристик грунта
• 3 Расчет толщины плиты
• 4 Пример расчета
• 5 Расчет арматуры

Особенности проектирования плитных оснований

Итак, проектирование плитных фундаментов производится на основе действующего Стандарта «Руководство по проектированию фундаментных плит каркасных зданий» от 1977 г. Данный Документ прописывает основные требования, которые должны быть учтены при создании проекта фундамента. Данный тип конструкции фундамента создается для домов, площадь которых превышает 100 кв. м., часто используется для промышленных строений и сооружений хозяйственного назначения.

Основной расчет проекта производится при помощи современных программ, что позволяет правильно рассчитать следующие факторы:

• Высокая точность размерного ряда:
• Учитывает различные деформационные нагрузки в условиях определенной местности;
• Учитывает статические и дополнительные динамические нагрузки от готового строения;
• Учитывает факторы механики грунтов, что, в свою очередь, помогает правильно определить конфигурацию фундамента;
• Правильно рассчитать расход строительных материалов, необходимо получить минимальный расход и минимальные трудозатраты. Как результат – получение жесткой конструкции.

Техническая сторона вопроса

Проектирование плитного фундамента производится с учетом определенных факторов. Все характерные особенности устанавливаются при помощи проведения инженерно-геологических изысканий. Кроме того, расчет включает определение технико-экономических показателей (проект обязательно должен оправдывать вложенные средства). Для этого выполняются сравнительные характеристики нескольких однотипных вариантов. В расчеты проекта дополнительно включают чертежи особенностей деформирования железобетона.

Проектирование плитного фундамента включает еще ряд особенностей. Так, например, производится расчет диафрагм, в проект включается расчет армирования основания (создание рамного каркаса для фундаментной конструкции), расход строительных материалов, определение кренов, деформаций прочих смещений и многое другое. Расчет также должен учитывать условия эксплуатации фундаментной группы.

Кто проводит расчеты?

Самостоятельно все это выполнить качественно – невозможно. Именно поэтому доверить проектирование необходимо только профессиональной организации. Это обеспечит получение правильно обустроенного плитного основания. Заметьте, что некоторые конструкции данного типа имеют не только прямоугольную или круглую формы, но и более сложные полигональные конфигурации.

Как мы видим, расчеты и проектирование требуют наличие определенных знаний и навыков. Только в этом случае есть возможность получить долговечную и прочную конструкцию фундамента.

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:

• шурфы;
• скважины.

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.

*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.

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.

Особенности конструкции плитного монолита

В чём заключается суть работы сплошной фундаментной плиты? В том, что она наиболее равномерно распределяет нагрузки от веса здания по поверхности нестабильного грунта. Это сравнимо с хождением по сугробам: ноги проваливаются, а если надеть лыжи или широкие снегоступы, можно без проблем удержаться на поверхности.

На заметку! Если на проблемных грунтах применение плитных оснований является необходимым условием, то в нормальных условиях (при наличии сухого плотного грунта), их устройство нецелесообразно экономически.

Существует несколько инженерных решений таких фундаментов, о которых мы и расскажем далее.

Поверхностный (плавающий)

Термин «плавающий» применяется к малозаглублённой плите на том основании, что при подвижках грунта, связанных с явлениями пучения, она может изменять своё пространственное положение, сохраняя в целостности всё то, что на неё опирается. Плита может быть сплошной, ребристой или решётчатой, собираемой из пересекающихся сборных ЖБ балок.

Последний вариант более жёсткий и чаще проектируется в промышленном строительстве, поэтому подробности его устройства мы опустим. Наша статья ведь не пособие для проектировщиков, а рассчитана на обычного любознательного читателя, затеявшего строительство на своём участке.

Плиту в сплошном исполнении, с малым или нулевым заглублением (когда снимается только плодородный слой почвы), проектируют на грунтах, наиболее подверженных просадке и пучению – в том числе и насыпных.

Чем больше вес здания, тем меньше под ним будет деформироваться грунт. При этом исполнение плитной базы монолитное, из высокомарочного бетона, аримируемого профильными стержнями диаметром не менее 10 мм.

Тем не менее нужно понимать, что хоть грунтовое основание и может быть подверженным пучению, но ни в коем разе не должно находиться в зоне оползней. Говоря языком строителей: вертикальная подвижность земляного пласта может быть и существенной, но сильные горизонтальные подвижки нежелательны.

Верх плиты может выполнить и функцию цокольного перекрытия, но когда нужен высокий цоколь, его можно предусмотреть как в монолитном варианте (ещё на стадии бетонирования плиты), так и возвести из фундаментных блоков или кирпича. Соответственно, цокольное перекрытие в этом случае будет обустраиваться отдельно, поверх этой стенки.

Определение параметров

Профессиональное проектирование фундамента (как и всего дома), для индивидуальных застройщиков не всегда доступно в виду высокой стоимости данных услуг. Поэтому параметры конструкций чаще всего принимаются ими приблизительно, учитывая лишь «неснижаемый минимум».

В первую очередь возникает вопрос, какой должна быть толщина плиты.

Таблица 1. Варианты армирования и толщина основания

В таблице приведены параметры, которые можно брать во внимание при строительстве на грунтах с достаточной прочностью. Если же вы строите, к примеру, в заболоченной местности или на торфянниках, нужно увеличить и толщину плиты, и диаметр арматуры (не 10-12, а 14-16 мм).

1. Диаметры арматуры в каркасе могут быть комбинированными. В таком случае, большие стержни располагают ближе к подошве фундамента, а меньшие – в верхнем ряду. Пруты могут применяться не только стальные, но и композитные, из стеклопластика.
2. Мелкозаглубляемую плиту обычно заливают заподлицо с поверхностью грунта. Глубина котлована складывается из суммарной толщины всех слоёв – в том числе: песчано-щебёночного подстилающего слоя, который занимает основную часть объёма котлована; подбетонки; гидроизоляционных прослоек.
3. В среднем получается пирог толщиной 65-75 см. Заглубляют его только в том случае, когда проектом предусмотрен цокольный этаж или подвал. Высота его стен и определяет уровень заложения фундамента.
4. Площадь плиты должна с каждой стороны выходить за пределы контуров стен. Объём бетона рассчитывается путём перемножения её длины, ширины и толщины. Для основной заливки используются смеси класса В20, на подбетонку – В7,5.

Имея в собственности участок в 10 соток важно внимательно отнестись к его планировке – выбору места под строительство дома и хозяйственных построек, размещению основных зон на оставшейся территории. Все это необходимо сделать так, чтобы каждый сантиметр земли был задействован с пользой. О том, как распланировать участок 10 соток, схема расположения основных элементов и правила зонирования будут даны в специальной статье.

Пошаговая инструкция по устройству плитного фундамента

Пошаговая схема устройства плитного основания

Изыскания и расчет

Взятие проб грунта

При проектировании монолитной плиты необходимо учесть опыт аналогичных конструкций в регионе, результаты изысканий (УГВ, характер грунта, несущая способность пласта), условия технического задания (этажность, стеновые, кровельные материалы). Изыскания включают в себя минимум пять геологических шурфов (углы + середина плиты).

Результатом изысканий становятся характеристики прочности, деформации разных пластов почвы в пятне застройки, прогнозирование изменений химического состава при эксплуатации жилища, степень агрессивности грунтовых вод.

Необходимо сравнить несколько вариантов решений для выявления лучшего сочетания бюджета строительства, технических характеристик. Пошаговая инструкция расчета:

• марка бетона – М200 и выше для плиты, М50 для подготовки, согласно СНиП 2.02.01 для оснований сооружений, зданий;
• глубина УГВ – антикоррозионные мероприятия при наличии верховодки;
• при расчете сборных нагрузок вес плиты не учитывается на песчаном грунте;
• вычисляется несущая способность, деформации, способные разрушить конструкцию.

Для этого используются специальные программы, доказавшие работоспособность изготовленных по их результатам фундаментов в реальных эксплуатационных условиях. Основными документами на этом этапе являются:

• классификация грунтов – ГОСТ 25100;
• конструкции ограждающие, несущие – СП 70.13330;
• антикор силового каркаса здания – СП 28.13330;
• проектирование, изготовление МЗФ – ВСН 29-85; 37-96.

В отличие от ленточных оснований, плита обладает увеличенной площадью опирания, сборные нагрузки от здания распределяются равномерно, прочностной запас очень большой.

Разметка и земляные работы

Убираем плодородный слой грунта

Плиту запрещено заливать по плодородному слою. Схема разметки дома имеет вид:

• оси – выносятся в пятне застройки шнуром, закрепленным на колышках, установленных дальше периметра дренажной системы;
• котлован – на 0,5 метра больше плиты с каждой стороны (для устройства дренажа), плита выступает за габариты здания минимум на 10 см (зависит от проекта).

Ввиду небольшого объема работ по удалению плодородного слоя (20 – 40 см) для жилого дома, работы производятся своими руками без привлечения спецтехники. На этом этапе необходимо обеспечить защиту монолитной конструкции от почвенной влаги (верховодка). Для этого по периметру укладываются дрены:

• геотекстиль, заходящий на края канавы;
• слой уплотненного щебня;
• перфорированная труба (гофра или гладкая в дорнитовом фильтре) с уклоном в сторону подземного резервуара;
• засыпка природным фильтром (щебень фракции 10/20);
• укрывание оставшимся геотекстилем.

Дрены запрещено прокладывать под бетонной подготовкой или фундаментной плитой. Высота обратной засыпки должна находиться вровень с щебневой подушкой основания.

Кроме того, после заливки плиты в здание невозможно осуществить ввод коммуникаций, поэтому трубопроводы ХВС, канализации укладывают на этом же этапе. Их не обязательно заглублять ниже отметки промерзания, так как теплоизоляция подошвы плиты сохранит геотермальное тепло, земля промерзать под коттеджем не будет. Достаточно глубины 1 – 1,2 м.

Подложка

Устраиваем песчаную подушку. Уплотнение обязательно.

Еще одним мероприятием по снижению сил пучения является подложка. Ее изготавливают своими руками по технологии:

• послойное уплотнение песка – 10 см засыпка, обильное увлажнение, трамбовка виброплитой, второй слой аналогичной толщины;
• послойное уплотнение щебня – фракция 10/20, аналогично.

Укладываем слой щебня.

Вместо щебня, песка может использоваться смесь ПГС на глубину 40 см с уплотнением указанным методом. Лишь в этом случае монолитное основание дома получит надежное опирание на нижний пласт.

Бетонная подготовка и гидроизоляция

Делаем бетонную подготовку.

Для монолитной плиты необходима нижняя гидроизоляционная отсечка, предупреждающая коррозию бетона и арматуры внутри него. Укладка ковра гидроизоляции из рулонных материалов по слою щебня не удовлетворяет эксплуатационным условиям:

• острые края камней прорывают материал;
• швы невозможно качественно герметизировать.

Поэтому при строительстве фундамента дома своими руками часто используется бетонная подготовка. Это обычная стяжка, решающая две задачи:

• обеспечение ровной поверхности, на которую легко наклеить битумную основу Бикроста, Линокрома, Техноэласта, надежно герметизировать швы;
• создание ровного основания плиты, усиления ее прочности, стабилизации геометрии.

Методика заливки в опалубку стандартная, толщина стяжки 5 см, армирование не требуется. Рулонные материалы обеспечивают минимальный бюджет строительства, пропитки, праймеры здесь не используются. Рекомендуемый нахлест полос составляет 15 – 20 см, швы обрабатываются горячими или холодными мастиками на битумной основе. Края гидроизоляционного ковра выпускаются за периметр бетонной подготовки, чтобы после заливки плиты запустить их на бока и верхнюю поверхность.

Утепление

Укладываем утеплитель под всей площадью здания.

В качестве теплоизолятора используется экструдированный пенополистирол XPS. Он укладывается в два слоя (10 + 10 см) вплотную для гладких плит. Если в проекте предусмотрены ребра жесткости, первый слой укладывается своими руками впритык, во втором создаются зазоры по ширине ребер:

• по периметру;
• перпендикулярно длинной стене через 3 м.

В этом случае монолитная плита обладает большим запасом прочности, дом избавлен от перекосов в процессе эксплуатации.

Армирование

Создаем арматурный каркас в соответствии с проектом.

Усиление плиты армопоясами производится, согласно нормативной документации для железобетонных, бетонных конструкций СП 63.13330. схема армирования имеет вид:

• изготовление хомутов – гладкий 6 мм пруток, загнутый в виде квадрата, треугольника;
• создание арматурных сеток – продольные, поперечные прутки периодического профиля диаметром 12 – 16 мм, связанные вязальной проволокой или соединенные сваркой (ячейка 15 х 15 см);
• армирование ребер жесткости – четыре продольных прутка, связанные хомутами;
• укладка нижнего пояса – устанавливается на бетонные прокладки (толщина 15 – 25 мм, сечение 10 х 10 см) для обеспечения защитного слоя (арматура должна быть в бетоне утоплена);
• установка верхнего пояса – на нижней сетке размещаются хомуты, на них крепится верхняя карта.

С торцов плита армируется П-образными хомутами.

Не желательно использование отдельных прутков внутри армопояса. Их необходимо изгибать на криволинейных участках, в местах узлов ввода коммуникаций с общими картами сеток. Для экономии арматуры ячейку в некоторых случаях укрупняют до 20 х 20 см.

Опалубка

Устанавливаем и укрепляем опалубку.

Для заливки монолитной конструкции своими руками по периметру необходимо установить опалубку. Ее сооружают из плит ОСБ, ДСП, фанеры либо обрезной доски в виде щитов. Внутреннюю поверхность обшивают рубероидом или пленкой для исключения откалывания бетона при распалубке. Основным документом при строительстве опалубки являются стандарты ГОСТ Р 52085; 52086.

Щиты монтируются по периметру, для защиты конструкции от промерзания внутрь них вертикально может закладываться 10 см пенополистирол. Под отмостку дома так же закладывается этот утеплитель для предотвращения бокового промерзания. Его укладывают на уровне подошвы плиты, вровень с нижним или верхним слоем теплоизолятора внутри опалубки.

Заливка и уход за бетоном

Заливаем бетон в опалубку и выравниваем поверхность. Уплотнение обязательно.

Требования по проектированию, изготовлению МЗФ указаны в нормативах ВСН 29-85; 37-96, согласно которым и производятся работы. При заливке необходимо выполнить условия:

• заполнение опалубки бетоном за один прием;
• максимальный интервал между подачей смеси миксером после виброуплотнения предыдущего участка 2 часа в теплую погоду;
• запрещено перегонять бетон лопатами по всему периметру из одного места – необходимо переставлять миксер либо применять бетононасос;
• виброуплотнение производится до появления цементного молочка, скрытия щебня и отсутствия пузырьков;
• шаг опускания насадки глубинного вибратора не может превышать его радиус действия;
• в зимний период используется подогрев смеси проложенным внутри опалубки кабелем, укрыв пленочными материалами, обогрев паром;
• насадки вибраторов запрещено прислонять к сеткам армопоясов;
• распалубка возможна на пятый – седьмой день в нормальных условиях;
• зеркало бетона необходимо предохранять от осадков, следует укрывать мешковиной, смачивать из лейки в жару.

При соблюдении технологий, рекомендаций по выбору материалов, сечений арматуры плитный фундамент не потребует реставрации, прослужит трем поколениям владельцев недвижимости, как минимум. Все приведенные технологии соответствуют требованиям указанных нормативных документов, имеют опыт эксплуатации в регионах РФ.

Подготовка участка

Технология производства плитного фундамента предполагает предварительную подготовку участка. На этом этапе необходимо провести ряд работ:

• Предварительная разметка. Особое внимание уделяется геометрии фундамента, правильной выдержке его углов.
• Выборка грунта. Производится по заранее выполненной разметке. Важно выдержать необходимую глубину, которая зависит от толщины фундаментной плиты. Для фундамента с ребрами жесткости дополнительно понадобятся отдельные траншеи. Их глубина – больше основания плиты.
• Подсыпка грунта. Технология зависит от вида фундамента. При основании с ребрами жесткости сначала проводится засыпка траншей, укладка гидроизоляции. После проводят подсыпку грунта. При классическом варианте подсыпка грунта проводится сразу по всей площади.

Подготовка участка под фундамент

Правила армирования плитного фундамента

Основные требования для монолитной плиты приведены в 52-101-2003. В них указано, как правильно располагать и вязать арматурные сетки, какие использовать подставки для обеспечения нижнего защитного слоя. Не допускается применение прутков с отслаивающейся ржавчиной.

Стержни периодического сечения обеспечивают высокую адгезию, вязальная проволока надежнее пластиковых хомутов. Однако начинать армирование следует поэтапно: выбор рациональной схемы, расчет сечения прутков, фиксация каркасов в пространстве с помощью специальных элементов.

Схемы армирования

В рекомендациях СП 63.13330 для ж/б конструкций имеется специальный раздел по изготовлению основных несущих конструкций (10.4). В частности, для плитного фундамента указаны требования:

• арматуру укладывают в двух направлениях (сетка с ячейкой 30 х 30 см максимум), соединяют методом вязки проволокой либо сваркой;
• сетки располагают, как можно ближе к верхней и нижней граням с учетом защитного слоя 3 см;
• П-образными хомутами стержни сеток перевязывают между собой по торцам;
• в местах установки монолитных стен и колонн производится выпуск вертикальных стержней либо анкеровка крючками для усиления плиты;
• под несущими стенами шаг ячейки уменьшается по сравнению с остальной частью плиты;
• допускается разряжение ячейки сетки в центральной части до минимально допустимого процента армирования (0,3%).

Правильно расположить сетки можно с учетом боковых защитных слоев (минимум 4 см между прутком и опалубкой), расположения узлов ввода коммуникаций (актуально для незаглубленных плит).

На практике, для малоэтажных коттеджей используется схема:

• сетка из 6 мм проволоки в верхнем слое;
• аналогичная сетка в нижнем слое;
• усиление ребер УШП или гладкой плиты (толщина 30 см и боле) каркасами по периметру из 10 – 14 мм стержней периодического сечения.

Это обусловлено отсутствием сил пучения при использовании теплой отмостки, кольцевого дренажа вокруг фундамента, заменой грунта нерудными материалами на глубину от 40 см. Рекомендуемый размер ячейки в разряженной части не больше 1,5 от толщины плиты, под стенами 10 х 10 – 20 х 20 см. В отсутствие подбетонки нижний защитный слой увеличивается до 5 – 7 см.

В незаглубленных плитах невозможно обойтись без проемов в монолитной конструкции для ввода инженерных систем. Данный вопрос весьма слабо описан в специальной литературе. Индивидуальному застройщику следует ориентироваться на руководство по проектированию ж/б зданий:

• вырезание отверстий в сварных сетках с загибом стержней вверх;
• окаймление проемов больше 30 см диагонально расположенными к ячейкам сетки прутками 10 – 14 мм;
• не требуется усиление периметра отверстий меньше 15 см.

В плитах глубокого заложения узлы ввода коммуникаций отсутствуют по умолчанию. Для повышения ремонтопригодности инженерных систем канализацию и водопровод запускают через стены подвала.

Сопряжение плита/лента

Правильно смонтировать прутки арматуры в опалубке заглубленного плитного фундамента с подвалом можно с учетом условий:

• стены на заглубленной плите запрещено размещать вплотную к ее краям, минимальный отступ по периметру равен толщине ленты фундамента (от 10 до 40 см);
• схема анкеровки узла сопряжения ленты и монолитной стены подвала имеет несколько вариантов.

Выпуски арматуры в плите под стены.

Например, из плиты можно выпустить вверх П-образный хомут, расстояние между стержнями которого соответствует размеру каркаса ленты, чтобы связать впоследствии две этих конструкции. Кроме того, можно привязать к нижней и верхней сетке плиты изогнутые под прямым углом прутки, выпустить их на 40 – 60 см наружу аналогично предыдущему варианту.

Если в проекте отсутствует жесткая связь ленты и стены с плитой глубокого залегания, в этих местах сетки усиливаются П-образными хомутами во избежание продавливания.

Виды плитного фундамента

Для каркасных домов используют разные виды плитного фундамента: «чаша», «перевернутая чаша», «плита с кессоном», УШП. Фундаменты различаются распределением нагрузки, формой плиты, наличием «ребер», способом установки арматуры и опалубки.

Полнотелая плита

Полнотелая монолитная плита делается без ребер, поэтому выполнить постройку опалубки и армирование достаточно просто, это наиболее подходящий способ для новичков. Арматуру вяжут непосредственно на месте, размер ячейки легко «подогнать» под расположение инженерных систем и стен. Для выемки грунта не нужна спецтехника.

Основной минус — увеличение бюджета из-за большого объема бетонных работ. При самостоятельном строительстве необходимо учитывать, что столько бетона невозможно замесить за один раз.

Решение о толщине фундамента плиты для каркасного дома принимают после геологических исследований. В большинстве случаев для стандартного каркасника 6х6 достаточно толщины 200 мм, для 8х8 — 250 мм, 10х10 — 300 мм. Располагать дом ниже 200 мм не рекомендуется, чтобы деревянные части строения не страдали от капиллярной влаги.

Фундамент — «перевернутая чаша»

Для легких домов плита «перевернутая чаша», с опущенными вниз ребрами, — популярное и практичное решение. С помощью ребер поднимают уровень пола, не делая толстого слоя бетона под всей площадью дома.

Основная нагрузка, которая в случае классической монолитной плиты распределяется на всю площадь, при «перевернутой чаше» приходится на ребра. Внутри устанавливают несъемную опалубку, полости засыпают песком, весь фундамент заливают за один прием. Достоинство «перевернутой чаши» — скорость возведения и относительная дешевизна из-за экономии бетона.

Плита — «чаша»

В этом типе фундамента ребра подняты вверх, играют роль цоколя и придают конструкции дополнительную прочность. Получается своеобразное «корыто», нагрузка распределена по всей площади.

Пустоты заполняют керамзитом, песком, сверху монтируют утепление и пол. Способ считается универсальным, подходящим для разных видов домов, но обходится дорого из-за необходимости поднимать засыпкой уровень пола и утеплять его.

Плита с кессоном

Плита с кессоном (углублением) удобна, если нужен небольшой погреб. Когда копают котлован под основную плиту, в нужном месте делают углубление под кессон. Каменистый грунт может стать проблемой, так как нужно копать на большую глубину.

Плюс плиты с кессоном — организация места хранения урожая, минус — сложный монтаж арматуры и необходимость качественной гидроизоляции. Необходимо наличие точного проекта, чтобы после возведения перегородок не оказалось, что доступ к хранилищу организован в неудобном месте.

УШП — новая технология

УШП, утепленная шведская плита, — технология, активно продвигаемая многими застройщиками. При этом способе контуры теплого пола прокладывают прямо в плите. Основное достоинство — энергоэффективность, снижение затрат на отопление. Однако для конкретного проекта каркасного дома на УШП следует сравнить разницу в бюджетах при различных типах фундаментов и рассчитать, когда окупится полученная экономия тепла.

• большие затраты;
• сложная технология строительства;
• возможность повреждения утеплителя грызунами;
• все коммуникации проводятся в плите, поэтому нужно быть уверенным в расчетах и координатах вывода;
• обычно для УШП используют композитную арматуру, для которой пока не накоплено достаточной статистики по сроку службы и эксплуатации.

Как было оговорено выше, фундаментная плита в SCAD будет рассчитываться под башню, расстояние между башмаками которой составляет 3,5 м. Соответственно, задаемся (для примера) общими габаритами квадратной в плане плиты с шириной стороны в 4,5 м с консолью практически в 0.5 м.

Шаг 1. Создание очертания плиты

Для того, чтобы создать очертание плиты, необходимо создать в SCAD 4 граничных узла. Как вставлять узлы и добавлять другие на расстоянии можно узнать в п. «Создание узлов» в этой статье.

Рекомендую строить расчетную схему симметрично осям, то есть, если длина плиты 4,5 м, то отступ точек от центра будет составлять 2,25 м (рис. 1). После того, как все четыре узла будут введены в SCAD (рис. 2) , необходимо замкнуть их контуром, называемой пластиной.

• Рис. 1. Ввод узлов
• Рис. 2. Введенные узлы

Чтобы ввести пластину, необходимо на панели инструментов в закладке «Узлы и элементы» перейти в сверток «Элементы» и выбрать «Ввод 4-ех узловых пластин» (рис. 3). При активированном инструменте ввода пластин выделяются 4 созданных ранее узла и нажимается галочка «ОК». Итог представлен на рис. 4.

• Рис. 3. Ввод пластин
• Рис. 4. Созданный контур фундаментной плиты

Напомню, что SCAD — программа для расчета по методу конечных элементов, поэтому созданную пластину требуется разбить на множество маленьких пластинок, причем чем больше их будет, тем точнее расчет. Но для оптимального расчета достаточно задаваться шириной ячеек, равной предполагаемой толщины плиты.

Для примера можно взять разбиение контура плиты на участки по 0.3 х 0.3 м. Для этого нужно выбрать инструмент «Дробление 4-ех узловых пластин» (рис. 5) и задать количество дроблений. Как указывалось выше, количество дроблений равно: 4,5 м / 0,3 м = 15 шт (рис. 6). Полученный вид триангулированной (так называется процесс разбиения на мелкие элементы) плиты представлен на рис. 7.

• Рис. 5. инструмент «Дробление 4-ех узловых пластин»
• Рис. 6. Ввод характеристик дробления
• Рис. 7. Триангулированная плита

Шаг 2. Вставка опорных узлов башни на плиту

Если ранее производился расчет башни или мачты, то опорные узлы (рис. 8) с той схемы нужно вставить на проектируемую фундаментную плиту. Так как расстояние между узлами равно 3.5 м, то новые узлы вставляются с расстоянием 1,75 м от центра плиты. Расставленные точки на плите представлены на рис. 9.

• Рис. 8. Узлы башни, которые надо добавить на плиту
• Рис. 9. Добавленные опорные узлы на плиту
• Рис. 10. Кнопка «Дробление пластин с учетом промежуточных узлов»

Следует отметить, что добавленные узлы на плиту никак с ней не связаны, их нужно включить в разбивочную сетку. В SCAD существует специальный инструмент для того, чтобы осуществить это: «Узлы и элементы» — «Элементы» — «Дробление пластин с учетом промежуточных узлов» (рис. 10). Чтобы все сработало, надо просто выделить пластину, на которой лежит узел, нажать «ОК» и образуются треугольные пластины (рис. 11).

• Рис. 11. Фундаментная плита в SCAD с учетом опорных узлов башни

Шаг 3. Назначение жесткости опорной плите

Для пластин жесткость задается нажатием кнопки «Назначение жесткостей пластинам» (рис. 12). В появившемся окне (рис. 13) выбираются характеристики проектируемой плиты — «ОК» — выбор всей плиты и осуществляется применение новых свойств.

• Рис. 12. Кнопка «Назначение жесткостей пластинам»
• Рис. 13. Окно настройки жесткостей пластинам

Шаг 4. Создание загружений при расчете фундаментной плиты в SCAD

В текущей расчетной схеме можно задать два загружения:

• собственный вес;
• нагрузка от опоры антенной.

Собственный вес прикладывается SCADом автоматически, аналогично тому, как описано в этой статье. Нагрузка от опоры антенной предоставляются от отдельного расчета. В данном случае нагрузки показаны на рис. 14, а приложенные усилия на рис. 15.

• Рис. 14. Нагрузки от ОА
• Рис. 15. Приложенные нагрузки от ОА

Шаг 5. Создание комбинации загружений

В древе управления расчетным проектом в подразделе «Специальные исходные данные» выбрать «Комбинации загружений». В этом окне нужно создать совокупность одновременно действующих на фундаментную плиту нагрузок (рис. 16).

• Рис. 16. Комбинации загружений
• Рис. 18. Связи на фундаментной плите

Шаг 6. Назначение связей на плиту

В качестве упрощения, можно задать ограничение плиты в двух диаметрально противоположных узлах (углах), где в первом будут ограничения по X и Y, а во втором по X (рис. 18). Но лучше всего использовать связи конечной жесткости.

В следующей части «Фундаментная плита в SCAD» речь пойдет о работе программы КРОСС и формировании коэффициентов постели.

Технология возведения плитного фундамента

Как и любой тип фундамента, монолитный плитный возводиться в несколько этапов. Рассмотрим каждый из них детальнее.

Подготовительные работы

На данном этапе необходимо подготовить участок под строительство. Для этого нужно очистить территорию от различных загрязнений и мусора, а также снять верхнюю часть грунта (около 10 см). После этого выполняют разметку будущего фундамента. Как правило, для этого потребуются колышки и леска, первые забивают по углам будущего основания, а между ними по периметру натягивают леску. При разметке важно проверять правильно углов, для этого можно воспользоваться угольником.

Подготовка котлована

Когда разметка территории проведена, можно приступать к рытью котлована. Для этого можно воспользоваться специальной техникой или сделать это вручную. Глубина котлована, как правило, составляет около 30-40 см.

Далее необходимо сделать песчаную подушку, которая будет распределять нагрузку по всему периметру фундамента. Песок необходимо засыпать в несколько слоев, при этом каждый из них нужно хорошо поливать водой и утрамбовывать до тех пор, пока на поверхности подушки не перестанут оставаться следы. Толщина подушки составляет обычно 15-20 см. Также чтобы предотвратить повреждение подушки во время работ, ее можно покрыть 100 мм цементной стяжкой.

Когда все работы с котлованом завершены, необходимо проложить все коммуникации (водопровод, канализация и пр.), иначе в дальнейшем это сделать будет значительно тяжелее.

Выполнение опалубки

Для изготовления опалубки чаще всего используют доски или фанеру. Толщина досок обычно составляет около 25 мм и выше. Доски необходимо сбить в щиты и установить по всему периметру будущего фундамента. Чтобы опалубка не лопнула во время заливки фундамента, с внешней стороны устанавливаются распорки. Более детально вы можете ознакомиться у нас на сайте в разделе опалубки.

После возведения опалубки выполняют гидроизоляцию фундамента, а при необходимости и утепление, после чего приступают к армированию.

Армирование фундамента

Для армирования фундамента используется стальная арматура периодического профиля, диаметр которой составляет от 12 мм. Диаметр зависит от толщины самого фундамента и от типа постройки. К примеру, для фундамента толщиной около 30-40 см под одноэтажный или двухэтажный дом достаточно будет арматуры диаметром 14 мм, которую укладывают в два уровня вдоль и в поперек с ячейками около 20х20 см. Арматуру связывают вязальной проволокой специальным крючком, или сваривают.

Заливка бетона

Выполнять заливку бетонного раствора лучше всего за один раз с помощью бетономешалки, поскольку делать самостоятельно бетонную смесь очень трудоемко и требует большого количества людей. Бетонный раствор в процессе заливки необходимо обрабатывать глубинным вибратором, чтобы выгнать из раствора весь воздух, который может повлиять на прочность конструкции. После полной заливки бетона, поверхность фундамента нужно выровнять и разгладить.

Через 12 часов после заливки бетонного раствора, поверхность фундамента нужно облить водой, и если работы проводятся в жаркое время, то фундамента накрывают полиэтиленовой пленкой.

Завершающие работы

Через 7 дней после заливки бетона, когда его прочность достигает около 70 %, опалубку можно снять, а гидроизоляционный материал завернуть на поверхность фундамента и закрепить. Возводить стены можно будет не раньше через 3-4 недели, поскольку именно за это время фундамент достигнет своей максимальной прочности.

В завершение необходимо сказать, что выполнить плитный фундамент можно самостоятельно, важно только соблюдать технологию его изготовления.