Расчет количества арматуры для плитного фундамента

Особенности технологии

Ранее была описана общая схема возведения плитно-ленточного фундамента. В зависимости от того, планируется ли в доме цоколь, технология будет несколько отличаться.

Дом без цоколя

Принципиальное отличие таких сооружений состоит в том, что плита опирается на грунт всей площадью и выполняет роль опоры. Для домов без цоколя строительство основания проходит быстрее, поскольку не приходится повторно делать опалубку для монолитной плиты. Но строителям необходимо предусмотреть слой теплоизоляции в «пироге» основания.

Технологические этапы будут следующими:

Вначале возводят ленточный фундамент по технологии, описанной ранее Принципиально важно, чтобы концы арматурной сетки остались торчать на поверхности, поскольку в дальнейшей они послужат связующим звеном между лентой и плитой.Стоит обратить внимание, что внешняя опалубка должна быть выше ленты на высоту плиты. Когда бетон затвердеет, удаляют щиты внутренней части опалубки для ленты и подготавливают площадь для плитного основания. На дне котлована устраивается слой геотекстиля, а на нем – песчано-щебневая подушка

В отличие от предыдущей схемы, помимо гидроизоляции, необходимо разместить теплоизолирующий слой Как правило, для этого используют пеноплекс высокой плотности

На дне котлована устраивается слой геотекстиля, а на нем – песчано-щебневая подушка. В отличие от предыдущей схемы, помимо гидроизоляции, необходимо разместить теплоизолирующий слой Как правило, для этого используют пеноплекс высокой плотности

Когда бетон затвердеет, удаляют щиты внутренней части опалубки для ленты и подготавливают площадь для плитного основания. На дне котлована устраивается слой геотекстиля, а на нем – песчано-щебневая подушка. В отличие от предыдущей схемы, помимо гидроизоляции, необходимо разместить теплоизолирующий слой Как правило, для этого используют пеноплекс высокой плотности

Поверхность теплоизоляции должна находиться на одном уровне с ленточным монолитом. Стыки между листами пеноплекса затирают мастикой или заполняют монтажной пеной. Сверху возводят двухслойную обрешетку, которая не должна соприкасаться с утеплителем. Для этого используют подставки высотой 5 – 6 см. Связывают торчащие прутья ленточного основания с арматурой будущей плиты. Все свободное пространство между внешней опалубкой заливают бетонной смесью на одном уровне.

С цоколем

В таких зданиях железобетонная лента принимает на себя всю нагрузки, распределяет ее и передает на грунт, а монолитная плита выполняет роль нулевого перекрытия для первого этажа.

Этапы строительства следующие:

• разметка и рытье котлована;
• засыпка песчано-гравийной смеси на дне разработанного участка;
• установка опалубки под ленту;
• покрытие стен опалубки гидроизолирующим материалом;
• монтаж армирующего каркаса в траншеях;
• заливка раствора в траншеи;
• выжидание затвердевания смеси;
• установка опалубки по внешнему периметру ленты;
• укрепление щитов распорками, чтобы они не разошлись под действием массы бетона;
• монтаж каркаса из арматуры;
• заливка раствора, вибротрамбовка и ожидание затвердевания.

В этом варианте фундамента лента выполняет функцию ребер жесткости и берет на себя основную часть нагрузки сооружения. Это позволяет уменьшить высоту плиты и сократить расход стройматериала.

Теплоизолирующий слой для фундамента в домах с цоколем можно укладывать непосредственно перед монтажом напольного покрытия.

Глубина заложения фундамента – определяющие факторы

На какую глубину следует закладывать фундамент

Определяя тип будущего фундамента, и принимая решение о заглублении опорной конструкции, учтите условия, в которых будет эксплуатироваться здание.

Важно обратить внимание на следующие моменты:

• геологические аспекты;
• воздействие климатических факторов на глубину фундамента;
• влияние конструктивных особенностей здания на уровень заложения фундамента.

До начала выполнения расчетов и выбора типа фундамента необходимо:

• выполнить мероприятия по анализу почвы на участке строительства;
• изучить ландшафт, а также тщательно расчистить строительную площадку;
• разработать план строения и рассчитать массу строительных конструкций.

На стадии сбора информации об особенностях строительной площадки следует проанализировать ряд факторов:

• характер грунта на различной глубине;
• среднестатистический объем осадков на протяжении года;
• уровень расположение водоносных слоев;
• глубину замерзания почвы;
• колебания высоты и особенности рельефа на стройплощадке.

Виды фундаментов по способу заглубления

Решение о виде фундамента и уровне его закладки принимают с учетом следующих моментов:

• особенностей здания, заложенных в проекте;
• массы строения;
• наличия цокольного помещения;
• уровня расположения подземных коммуникаций.

Средняя температура в этой местности на протяжении года и особенности климата также влияют на размер приямка под основание.

Определяя, от чего зависит глубина закладки опорных конструкций, следует обратить внимание на климатические факторы:

• для зданий, строительство которых планируется в южных широтах, необходимо обеспечить минимальное смещение подошвы траншеи от уровня почвы на 0,6 м;
• при выполнении строительных мероприятий в условиях холодного климата уровень заглубления фундаментной подошвы в почву может достигать 1,5 м.

Для каждого вида грунта уровень замерзания отличается:

• сильнопучинистые грунты, к которым относятся супесчаные, суглинистые и глинистые почвы, промерзают до уровня 0,5–1 м;
• среднепучинистые песчаные почвы, содержащие включения глинистых частиц и песчаной фракции замерзают на глубину 0,6–2 м;
• не склонные к пучению почвы, содержащие песчаные частицы, супесь, суглинки и глинистые включения имеют повышенный до 1–3 м уровень промерзания.

Фактор глубины промерзания земли при закладке фундамента

На склонность грунта к морозному пучению влияют следующие факторы:

• концентрация влаги в почве;
• уровень расположения подземных вод во время промерзания.

Ошибка в выполнении расчетов может привести к деформации основания.

В результате этого возможны отрицательные моменты:

• усадка строения;
• появление трещин на стенах;
• нарушение общей устойчивости здания.

Наряду с характером грунта и уровнем промерзания, немаловажным фактором является рельеф местности. В строительных нормах содержатся требования по выравниванию площадки до начала строительства. Однако для участков, расположенных на наклонной местности, а также на скалистой почве не всегда имеется возможность разровнять участок застройки. В данной ситуации минимальный уровень заложения основания определяется по нижней точке наклонной площадки. Для таких условий отдают предпочтение свайной основе, а также винтовой, которая также не боится перепадов высот.

Проанализировав природные факторы, особенности здания и определив характер грунта, необходимо определиться с конструкцией фундаментной основы для будущего дома.

Факторы воздействующие на фундамент здания

Возможны следующие варианты:

• мелкозаглубленный или глубокозаглубленный ленточный фундамент;
• столбчатое основание в виде свай или железобетонных колонн;
• плитная конструкция основы строения.

Общий пример расчета для одноэтажного частного дома

Проведем пример. При расчете будем использовать следующие исходные данные об объекте:

1. Здание представляет собой конструкцию одноэтажного частного дом с небольшой мансардой и общей площадью 36 кв. м.;
2. Материал для возведения несущих стен – бруса, толщина которого 200 мм;
3. Общее значение площади стен (4 стены с наружной высотой равной 4,5 м) равно 108 кв.м.;
4. Внутренние перегородки выполнены из гипсокартона и составляют 75 кв.м. площади;
5. На крыше используется образец металлической четырехскатной кровли, с уклоном в 30ᵒ;
6. При исследовании грунт оказался пластичным, а качественный состав показал глину;
7. Значения снеговой нагрузки для выбранного региона равняется 180 кг/м²;
8. Перекрытия в частном доме будут из дерева, общая площадь составит 72 кв.м.

Пример сбора нагрузки для здания

Любой сбор нагрузки на будущее бетонное осуществляется с учетом всех конструкций, а также снеговой и ветровой нагрузки. Все данные заносятся в табличную форму. Посмотрите видео, как рассчитать все нагрузки, а также возвести монолитный фундамент.

При расчете необходимо учитывать нормативную и расчетную нагрузку в совокупности с коэффициентом надежности. Для нашего примера получим такие результаты:

1. Нагрузка от стен вычисляется: 108*160*1,1 = 19008 кг,
2. Нагрузка от гипсокартонных перегородок: 75*30*1,2 = 2750 кг,
3. Нагрузка от деревянных перекрытий: 72*150*1,1 = 11880 кг,
4. Давление металлической кровли: 42*60*1,1 = 2772 кг,
5. Полезная и снеговая нагрузки: 72*150*1,2 + 42*180*1,4 = 23544 кг.

В итоге, в данном примере, мы получаем общую нагрузку здания в районе 59904 кг (это с учетом коэффициента надежности). Ширина подошвы бетонного основания вычисляется с учетом условия, что его ширина на 20 см больше, чем у дома. Таким образом, общая площадь основания равна 372100 кв. см.

Высчитываем удельную нагрузку на почву под домом по формуле: 59904 кг: 372100 кв.см. = 0,16 кг/см². Сравниваем полученные и заданные при расчете значения — Δ = 0,25 — 0,16 = 0,09 кг/см². Высчитываем массу будущего здания — М = Δ*S = 0,09*372100 = 33489 кг. Получаем в итоге толщину подошвы: t = 33489/2500 = 13,4 см. Так как значение не целое, за толщину бетонного основания принимают либо 10 см, либо 15 см.

При проверке на наименьший расход бетонного раствора и массы арматуры требованиям расчета удовлетворило значение толщины в 15 см. Остается посчитать лишь расход арматуры на монолитный фундамент выбранного одноэтажного дома для нашего примера.

Расчет арматуры на плиту

Дальнейшие расчеты примера по количеству арматуры основаны на следующих данных:

1. Выбрана плита с общей толщиной в 15 см,
2. Будет использовано 2 рабочие сетки,
3. Диаметр металлических стержней выбран в 12 мм, а шаг стержней на расстоянии 150 мм,
4. По количеству стержней получаем следующее количество штук (для двух слоев): 84*2=168 штуки,
5. В результате, общую массу арматуру считаем по формуле: 1018,08 м * 0,888 кг/м = 905 кг.

Упрощенный расчет вручную необходимой толщины фундаментного основания и общего количества (веса) арматуры является несложной задачей, требующей небольшого количества свободного времени. Самое главное не запутаться в формулах и учесть всех коэффициенты.

Преимущества устройства монолитного перекрытия ↑

Монолитные железобетонные перекрытия причисляют к категории самых надежных и универсальных стройматериалов.

• по данной технологии возможно перекрывать помещения практически любых габаритов, независимо от линейных размеров сооружения. Единственное при необходимости перекрыть больших пространств возникает необходимость в установке дополнительных опор;
• они обеспечивают высокую звукоизоляцию. Несмотря на относительно небольшую толщину (140 мм), они способны полностью подавлять сторонние шумы;
• с нижней стороны поверхность монолитного литья – гладкая, бесшовная, без перепадов, поэтому чаще всего подобные потолки отделывают только при помощи тонкого слоя шпаклевки и окрашивают;
• цельное литье позволяет возводить выносные конструкции, к примеру, создать балкон, который составит одну монолитную плиту с перекрытием. Кстати, подобный балкон значительно долговечнее.

К недостаткам монолитного литья можно отнести необходимость использования при заливке бетона специализированного оборудования, к примеру, бетономешалок.

Внимание!

Устраивать монолитное перекрытие в доме из газобетона можно исключительно после установки дополнительных опор из бетона или железа. Что же касается деревянных построек, то использование такого типа литья запрещено.

Для конструкций из легкого материала типа газобетона больше подходят сборно-монолитные перекрытия. Их выполняют из готовых блоков, к примеру, из керамзита, газобетона или других аналогичных материалов, после чего заливают бетоном. Получается, с одной стороны, легкая конструкция, а с другой – она служит монолитным армированным поясом для всего строения.

Устройство

Плитная конструкция остается самой дорогостоящей. Конечно, каждый заказчик желает снизить бюджет стройки. При составлении проекта необходимо закладывать минимальную высоту для достижения прочности и устойчивости постройки.

Устройство плиточного фундамента имеет следующие особенности:

1. Почва – это плодородный слой, который необходимо удалить на выбранном участке полностью.
2. Подстилающий слой. Вместо грунта уложить фундаментную подушку из песка и щебня. Ее толщина будет составлять 40-60 см.
3. Подбетонка. Она служит для выравнивания основания, защиты гидроизоляции, предотвращения проникновения цементного молочка в щебень или песок.
4. Гидроизоляционный слой. Он состоит из 2-3 слоев. Можно задействовать Технониколь или Бикрост.
5. Утепление. Сюда входит слой экструдированного пенополистирола с высокими показателями прочности. Применяют в целях защиты теплопотерь в домах, где присутствует периодическое отопление.
6. Плита. Сюда входят 2 арматурные сетки, заложенные в бетон.

На видео – расчет толщины плитного фундамента:

Верхняя часть плиты должна немного выступать из земли. Если это условие не выполняется, то ресурс материалов, используемых для возведения стен, резко снижается при контакте с землей.

Типы оснований

Монолитный железобетонный фундамент бывает таких типов: 

Классический – в нем плита обустраивается на подушке из смеси песка и гравия, наличие утепления желательно, но не обязательно. Толщина бетонного покрытия составляет 20-50 см с учётом массы постройки и типа грунта. Размеры подушки определяются с учётом общей глубины залегания плодородного слоя почв (его снимают). Полученный после снятия верхнего слоя котлован засыпают на две трети гравием с песком.

Так выглядит классический тип монолиткиИсточник ownhouse.pro

• УШП – шведская фундаментная плита с утеплением, она идёт с тёплым полом встроенного типа. Опалубка не съёмная – в её состав входят блоки пенополистирола L-образной конструкции. Такая структура снижает затраты на обогрев помещений, поскольку тепловые утечки будут минимальными. Поверх нужно уложить трубы тёплого пола, на них или под ними можно обустроить арматуру, залить все бетоном до 10 см. Коммуникации проектируют на этапе подготовки к основания, не раньше. Когда фундамент будет готов, можно обустраивать отопление и подводить инженерные коммуникации. Такой подходят ускоряет строительство, но повышает его стоимость.
• Русский – плитные конструкции с рёбрами жёсткости. Чтобы усилить конструкции оснований для возведения тяжёлых домов, были созданы ребра разных жёсткостей и массивных габаритов. Обустройство таких конструкций выполняют под несущими стеновыми перекрытиями. Степень сложности проводимых работ повышается – отдельно нужно делать ребра жёсткости и отдельно плиты. При этом несущая способность фундамента выйдет максимальной, можно будет сделать плиту тоньше до 15 см.

Выбор устройства монолитной плиты следует делать с учётом особенностей проекта, доступного бюджета, технических возможностей, желаемых результатов.

Монолитные фундаменты делятся на классические, русские, УШПИсточник misterbuilder.ru

Усредненные показатели для разных строений

Разброс допустимых значений толщины плиты монолитного основания достаточно невелик. В частном домостроении можно ориентироваться на следующие показатели:

Тип постройки	Толщина плиты, м
Легковесные постройки, садовые сооружения	0,10–0,15
Кирпичные туалеты, гаражи, бани	0,15–0,20
Одноэтажный каркасный, деревянный или пенобетонный дом	0,20–0,25
Одноэтажный дом из кирпича или бетона	0,25–0,30
Двухэтажный дом	0,30–0,35
Кирпичный дом или постройка из других тяжеловесных стройматериалов в несколько этажей	0,30–0,40

Приведенные в таблице значения позволяют оценить, как толщина плиты зависит от сложности и веса возводимого сооружения. Увеличивать толщину до 0,5 м нецелесообразно, поскольку конструкция потеряет основное преимущество «плавающей» плиты – возможность перемещения вместе с сезонными подвижками грунта. Точные показатели получают расчетным путем на этапе проектирования плитного основания.

Достоинства и недостатки

Специалисты отмечают рост популярности фундамента УШП, что связано с преимуществами, которые он предоставляет:

• Инженерные коммуникации, в зависимости от особенностей технологии и типа грунта, прокладываются, либо под плитой, либо непосредственно в бетонной заливке. В результате, нет необходимости в дополнительном утеплении трубопроводов и средствах защиты для кабельных сетей.
• Наличие теплоизоляционного слоя под основным несущим фундаментом предотвращает воздействие циклов замораживания-оттаивания на бетон. Это значительно увеличивает долговечность конструкции.
• Использование разнообразных гидроизоляционных материалов и барьеров (песчано-гравийная подушка, дренажные системы) на разных стадиях возведения фундамента имеет комплексное позитивное влияние. Увеличивает долговечность и стабильность несущего основания, сохраняет теплоудерживающую способность, полностью исключает деструктивное воздействие влаги на конструкцию.
• Теплоизоляция в сочетании с системой тёплый пол снижает энергозатраты на поддержание комфортной температуры в помещении, что даёт существенную финансовую экономию.

L-блоки – разновидность несъёмной опалубки, используемой при монтаже УШПИсточник lblock.ru

• Плита характеризуется не только большой прочностью. Общий монолит основания с армированием по всей площади и наличием дополнительных рёбер жёсткости обеспечивают высокую несущую способность. Это обеспечивает универсальность фундамента, снимая практически все ограничения на использование строительных материалов и технологий возведения стен, межэтажных перекрытий и кровли.
• Бетонное основание после выравнивания во время заливки и последующей финишной шлифовки полностью готово к укладке чистового напольного покрытия. Для технических помещений допускается использование в качестве рабочего пола бетонной поверхности после проведения железнения (топпинга). Это экономить не только средства, но и время на обустройство.
• Материалы, необходимые для возведения УШП можно доставить на стройплощадку обычным грузовым транспортом. Исключение составляет доставка товарного бетона, для которого используются автобетономешалки. Специфика обустройства плиты такова, что все стройматериалы доставляются небольшими партиями и сразу используются, поэтому нет необходимости в организации площадок для складирования.
• Подводка инженерных коммуникаций, первичная разводка основных сетей и обустройство фундамента осуществляется одновременно, что существенно экономит время.

Трубопровод тёплого пола, установленный на специальные пластиковые держатели, чтобы трубы оказались при заливке в тоще бетонаИсточник domoproekt.com

Для УШП существуют определённые технические ограничения и недостатки:

• Необходимость тщательных расчётов, проектных изысканий и строгое соблюдение последовательности работ.
• Отсутствие цокольного этажа и подвального помещения»
• Увеличение затрат при сооружении плитного фундамента на рельефной площадке.
• Сложности в доступе к инженерным коммуникациям при необходимости их ремонта.

Особенности проектирования плитного фундамента

При создании проекта будущей постройки инженеры учитывают множество факторов, таких как:

особенности грунта, на котором будут производиться строительные работы;

масса будущих конструкций;

эксплуатационный вес, согласно СП 20.13330.2011.

Но проектирование плитного фундамента имеет значительные отличия, так как это – единая, совместно работающая конструкция «плита – надфундаментная часть».

Он не должен быть меньше площади возводимой постройки, все консольные части также должны учитываться. Это значит, что при планируемой облицовке тяжелыми материалами, например, кирпичом, нужно проектировать закладку плиты больших размеров для обеспечения опорной площади.

Большое значение при этом имеет изучение отдельных узлов здания и его несущих конструкций. На чертежах указывается эпюры распределения нагрузок и их направление

Важно грамотно смоделировать изгибающие нагрузки, возможные крены, действующую на плиту во время эксплуатации. Для этого специалисты используют компьютерные технологии с возможностью 3D-моделирования

Популярный софт для проектирования в строительстве – ZWCAD – аналог зарубежного ACAD, но менее дорогостоящий;

С помощью таких программ можно произвести расчет толщины монолитного плитного фундамента, пример плиты которого выводят на экран в виде трехмерной модели.

Порядок расчета

Рассмотрим, как рассчитать арматурный каркас ленты самостоятельно.

Прежде всего, необходимо определить количество рабочих стержней в одном ряду. Для этого понадобится использовать требование СП 52-101-2003, ограничивающее максимальное расстояние между соседними прутками в 40 см.

Учитывая, что глубина погружения рабочей арматуры не должна превышать 2-5 см, получаем:

• Для лент толщиной менее 50 см — 2 рабочих стержня.
• Для лент шире 50 см — 3 стержня.

В случаях, когда можно использовать и 2, и 3 стержня в одном ряду, обычно стараются подстраховаться и принять большее значение, так как фундамент — ответственный и важный участок постройки.

Вторым этапом является определение диаметра рабочих стержней. Для этого понадобится рассчитать площадь сечения рабочей части ленты, умножив ширину на высоту.

Общая площадь сечения арматуры составляет 0,1% от сечения (это минимально возможное значение, его можно увеличить, но нельзя уменьшать).

Получив это значение, надо разделить его на число рабочих стержней. По таблице диаметров арматурных прутков находится наиболее удачный вариант, который и принимается в работу.

Диаметр вертикальной арматуры выбирается исходя из высоты ленты:

• При высоте до 60 см — 6 мм.
• От 60 до 80 см — 8 мм.

Диаметр поперечных стержней обычно принимается равным 6 мм.

Для подсчета количества рабочих стержней надо умножить их число в решетке на общую длину ленты, после чего полученное значение делится на длину рабочего прутка (обычно 6 м, но это значение лучше узнать у продавцов точно).

Вертикальную арматуру рассчитывают путем умножения количества хомутов на длину единицы.

Количество получают делением общей длины ленты на шаг хомутов (обычно 50-70 см).

Усредненные показатели толщины фундаментной плиты

Специальной документацией, регламентирующей выполнение строительных работ, определены средние показатели толщины плитного фундамента:

под небольшой деревянный дом, веранду, бытовые помещения толщина плиты фундамента может составлять десять – пятнадцать сантиметров и иметь одно сетчатое армирование;

• каркасные объекты и сооружения из газобетонного материала, предназначенные для проживания людей, в основании имеют плиту, толщина которой составляет двадцать – двадцать пять сантиметров. При этом предполагается выполнение двухрядного объемного армирования;
• под строительство объектов из бревен, кирпичного камня, бруса или бетона, имеющих массивные перекрытия, рекомендуется устраивать фундамент, толщина плиты которого достигает двадцати пяти – тридцати сантиметров. Обязательное условие армирующий двухуровневый каркас.

Если строительные работы ведутся по болотистой или плавучей почве, параметр толщины увеличивается. Кроме того, разрешается для армирования использовать металлические прутья большего сечения.

Для небольших объектов размер их диаметра начинается от одного сантиметра, в случаях строительства крупных объектов этот показатель достигает шестнадцати миллиметров. Рекомендуется применять пруты различного диаметра, чтобы повысить показатели надежности и долговечности строящегося объекта. Стержни с большим сечением закладываются в нижний армирующий ряд.

Изучение характеристик грунта

Размер плитного фундамента напрямую связан с несущей способностью грунта относительно давления, которое по проекту будет оказывать на него сооружение. Специалистами изучены и занесены в справочники значения оптимального удельного давления на грунт, поэтому застройщик самостоятельно должен рассчитать толщину плиты и сравнить с оптимальной характеристикой.

Несущая способность почвы, в свою очередь, зависит от ее химического состава, насыщенности влагой, механических свойств и т.д. Для грамотной оценки участка всегда целесообразнее привлекать специалистов в этом направлении.

Резка прутьев

Проще всего выполнять кройку стержней по шаблону. Для этого сперва необходимо нарезать все продольные куски обоих поясов, а затем подготовить все поперечные стержни.

Проще и дешевле всего осуществить крой при помощи обычный болгарки (УШМ) с диском по металлу. Благодаря этой машине можно резать стержни любого размера.

Также можно использовать:

• Гидравлические ножницы по металлу (болторезы). Однако они подойдут только для прутков диаметром 6-8 мм и обойдутся очень дорого.
• Газовый резак. В этом случае придется получить разрешение, которое позволит выполнять опасные работы.

На этом же этапе необходимо подготовить и нарезать куски арматуры для подставок.