Особенности возведения монолитной фундаментной плиты

Технология устройства плиты для монолитных фундаментов своими руками

Чтобы структура конструкции фундаментной плиты была объемной, необходимо изготовить арматурный каркас из продольных прутьев арматуры. Соединять арматурные прутья между собой можно с помощью сварочного аппарата или вязальной проволоки. Чаще всего в строительстве применяется стальная проволока для создания арматурного каркаса.

Фундаментная плита будет иметь максимальную прочность, если в процессе строительства здания использован бетон марки М350, которая является наивысшей. При заливке бетонной смеси следует соблюдать непрерывность выполнения этого вида работ.

Лучше всего использовать бетон, выпущенный в заводских условиях. В качестве спецтехники используют бетономешалку и бетононасос, так как бетонная смесь характеризуется как высокоподвижная. Непрерывную заливку бетона заканчивают выравниванием поверхности будущего фундамента.

Заливать бетон следует в условиях положительной температуры воздуха. Если соблюдаются нормальные условия заливки, то полное твердение происходит в течение 28 суток, если погодные условия идеальны, то спустя 11 дней происходит твердение бетона на 80%.

Если во время строительства фундамента устанавливается сухая погода, то бетонная смесь увлажняется дополнительно. Это необходимо, чтобы вода не испарялась с поверхности бетонного раствора, иначе произойдет его растрескивание.

Для устройства монолитного фундамента в заморозки используется бетонная смесь с противоморозными добавками. Применение данной смеси при заливке позволяет обеспечить нормальную твердость монолитной плите.

Особенности расчета толщины фундаментной плиты

В расчете толщины плитного фундамента учитываются следующие параметры конструкции:

• расстояние (зазор) между арматурными сетками;
• толщина слоя бетона над арматурой сеткой – верхним и нижним поясами;
• толщина арматурных стержней.

Оптимальной толщиной монолитной плиты фундамента для большинства построек принято считать 200-300 мм. Однако на практике на этот параметр оказывает весьма существенное влияние состав грунта и равномерность залегания пород на участке застройки.

Да и габариты надземной части имеют большое значение. Чем сильнее разнесены несущие стены, тем толще должна быть монолитная плита.

  Как сделать плитный фундамент своими руками – пошаговая инструкция

В противном случае величина изгибающего момента приведет к появлению трещин в фундаменте.

Освоить методику проще на примере расчета плитного фундамента.

Определение оптимальной площади плиты

Необходимая площадь монолита зависит от величины суммарной нагрузки и расчетного сопротивления грунта.

Для обеспечения большей надежности в формулу расчета вводится коэффициент надежности по нагрузке.

Имея на руках все необходимые величины, площадь можно рассчитать по формуле:

S > Kн x F/Kp x R, где

Kн – коэффициент надежности фундамента по нагрузке (1,2);

F – полная нагрузка на плиту: включает в себя общий вес здания, оборудования, людей, мебели, а также ветровой и снеговой нагрузок;

Кр – коэффициент условий работ: зависит от типа грунта, служащего основанием для фундамента. Принимается в пределах 0,7-1,05;

R – расчетное сопротивление грунта: зависит от его типа и принимается по таблицам, содержащимся в СНиП или строительных справочниках.

Для примера приведем некоторые величины R, кгс/см2:

• 0,35 – для мелких и пылеватых плотных песков, суглинков – пластичных и твердых;
• 0,5 – для твердых и пластичных супесей, твердых глин;
• 0,25 – для песков мелких средней плотности и пластичных глин.

Рассчитав общую нагрузку и площадь, можно приступать к определению давления на 1 кв. см площади плиты. Для этого надо просто поделить первую величину на вторую. Полученный результат сравниваем с табличными данными.

Приведем пример:

• планируется построить здание общим весом 250 тонн;
• тип грунта на строительной площадке – суглинок пластичный (R = 0,35 кгс/кв. см);
• площадь плиты – 100 кв. м (на основании расчета по формуле, приведенной выше).

На такой площади грунт может выдержать 350 тонн нагрузки. Разница между общей нагрузкой от здания и допустимой составит 100 тонн. Это и есть максимальный вес плиты фундамента которую выдержит грунт.

Переводим эту разницу в кубы (объем плиты), исходя из того, что один кубометр железобетона весит в среднем 2,5 тонны и получаем 100 : 2,5 = 40 куб. м.

Если объем разделить на площадь, то в результате получится искомая максимальная толщина плиты:

40 : 100 = 0,4 м или 40 см.

Можно сказать, что расчет толщины плитного фундамента завершен. Мы получили максимально допустимую толщину монолита, превышать которую не позволят характеристики грунта.

Но затраты на строительство фундамента можно существенно уменьшить, если принять во внимание такой параметр, как прочность на сжатие бетона. Он зависит от марки материала

Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5

Он зависит от марки материала. Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5.

250/22,5 = 11,1 кв. м.

Особенности конструкции основания

Фундамент ленточный монолитный железобетонный имеет простую и надёжную конструкцию. Обязательное условие его долговечности – наличие обустроенной согласно всем правилам подушки из песка и гравия. Эта подушка будет перераспределять нагрузки от постройки на грунт, выполнять роль демпфера при морозных пучениях. Зачастую монолитный фундамент – единственно возможный вариант обустройства основания. Его сооружают на сыпучих, нестабильных, глинистых грунтах, почвах со значительной глубиной промерзания.

Монолитная фундаментная плита изготавливается с применением значительных объёмов бетона и арматуры. Марка бетона должна быть высокой – не менее В30, поскольку армируется, а потом бетонируется вся площадь здания. В большинстве случаев готовая конструкция в силу своей масштабности стоит немало, но точно нужно считать – многое зависит от особенностей конкретного участка, затрачиваемых материалов. В некоторых случаях монолитный фундамент будет даже дешевле, чем глубокий ленточный (благодаря уменьшенному объёму земляных работ, экономии на бетонной заливке).

Так выглядит армирующая фундамент сетка5375414102316428Источник логосвая.рф

Глубина заложения монолитного основания зависит от веса постройки, типа грунтов. Когда степень заглубления незначительное, а почвы пучинистые, дом вместе с основой будет опускаться и подниматься

Важно правильно рассчитать оптимальную толщину плиты и армирующий слой, чтобы текущие параметры не влияли на целостность готовой постройки. Плита компенсирует вероятные изменения за счёт действия силы упругости. Весной, когда грунт начнёт таять, дом сядет на место

Весной, когда грунт начнёт таять, дом сядет на место.

Расчет монолитной плиты на прочность и нагрузочную способность

Расчет позволяет определить запас прочности и нагрузочную способность, которой обладает монолитная плита. Данный вид расчета выполняется после определения габаритных размеров и конфигурации монолитной основы. Главная цель нагрузочного расчета – подтверждение запаса прочности плиты, которая обеспечит устойчивость строения и не вызовет деформацию коробки.

Алгоритм выполнения расчетных операций:

1. Определите площадь фундаментной подошвы путем перемножения ее габаритов.
2. Вычислите объем фундамента, умножив площадь основания на высоту.
3. Рассчитайте вес фундамента, умножив его объем на удельный вес используемого бетона.
4. Выполните расчет массы будущего строения с учетом веса капитальных стен, перегородок, полов и кровельной конструкции.
5. Определите переменную нагрузку, включающую вес людей, оборудования и мебели.
6. Подсчитайте суммарную нагрузку от строения путем сложения веса здания с фундаментом и величины переменных нагрузок.

Стандартная величина нагрузки составляет от 180 до 200 кг/кв. м. Далее необходимо рассчитать величину удельного давления строения на почву, разделив величину суммарной нагрузки на площадь фундаментной подошвы. Остается сравнить полученное значение удельной нагрузки с несущей способностью почвы. При выполнении расчетов учтите, что нагрузочная способность почвы должна превышать величину удельного давления на 20-25 процентов.

Преимущества и недостатки перед другими видами оснований:

• низкое давление платформы на землю;
• способность выдерживать высокие статические и слабые динамические нагрузки, возникающие из-за смещения грунта;
• надежность и прочность;
• долгий срок службы (более 100 лет);
• стойкость к высокому давлению воды, затоплениям и влажности;
• легкость и простота укладки;
• возможность построить здание на подвижном грунте;
• фундамент не подвержен локальной деформации;
• обеспечивает сплошную плиту перекрытия цокольного этажа.

К недостаткам такой плиты относят:

• необходимость доставить на место строительства большое количество материалов;
• высокую стоимость и затратность;
• необходимость тщательной подготовки площади для работы;
• после заливки фундамента под ним невозможно вырыть подвал.

Ручная выборка больших объемов грунта для такого фундамента очень трудоемка, поэтому лучше привлекать технику

Как рассчитать толщину фундаментной плиты

Определившись с типом плитного фундамента, приступают к расчёту параметров железобетонной плиты. Её толщину определяют таким образом, чтобы обеспечить оптимальное удельное давление на грунт

Достичь в этом вопросе равновесия чрезвычайно важно, иначе при чрезмерной нагрузке на грунт дом будет усаживаться, а при недостаточной — перекосится

При расчёте учитывают несколько факторов:

• тип и особенности грунта;
• массу самого плитного фундамента;
• вес строительных материалов, необходимых для строительства здания;
• полезную нагрузку в виде оборудования, мебели, инженерных коммуникаций и элементов инфраструктуры;
• снеговую и ветровую нагрузку.

Определение толщины фундаментной плиты под крупномасштабное строительство — тема для отдельной статьи. Если необходимо рассчитать основание под небольшой жилой дом, то пользуются упрощённой методикой.

1. Вычисляют суммарный вес здания с отделкой и коммуникациями, после чего к полученному значению прибавляют климатическую (снег, дождь, ветер) и эксплуатационную (обстановка, оборудование, люди) нагрузку.
2. По суммарному весу и площади сооружения в плане рассчитывают давление на грунт (вес фундамента не учитывается).
3. По данным из представленной ниже таблицы (цифры в скобках) определяют вес, которого не хватает для достижения оптимальной нагрузки на грунт.
4. Учитывая, что плотность армированного железобетона равняется 2,7 г/см3, а также на основании данных о площади, вычисляют толщину плиты.
5. Полученное число округляют до 5 см в ближайшую сторону. При этом допустимое отклонение от оптимального давления должно составлять не более 25%.

Таблица: расчёт толщины плитного фундамента

Грунт	кгс/см2
Щебень, гравий	5
Пески крупные, гравелистые	4
Пески средней крупности	3
Пески мелкие и пылеватые плотные	2 (0,35)
Пески мелкие средней плотности	1,5 (0,25)
Супеси твёрдые и пластичные	2,5 (0,5)
Суглинки твёрдые и пластичные	1,5 (0,35)
Глины твёрдые	4 (0,5)
Глины пластичные	1,5 (0,25)

Возможен вариант, когда рассчитанное значение превышает 35 см. Это говорит о том, что при выборе типа основания была допущена ошибка и дом свободно сможет стоять на ленточном или столбчатом фундаменте. Если же вышло так, что толщина плиты должна составлять 15 см, то это свидетельствует о чрезмерном весе здания — в этом случае его постройку лучше доверить специалистам.

Применение различных типов монолитного фундамента в строительстве

Какой тип лучше выбрать: ленточный или столбчатый

Схема съемной деревянной опалубки.

Устройство фундамента связано со строительством следующих видов оснований зданий и сооружений:

1. Ленточного.
2. Столбчатого или свайного.
3. Плитного.

Если планируется строительство здания с небольшим количеством этажей, то лучше всего подойдет ленточный тип. При устройстве такого основания не требуется большая глубина закладки и слишком сильное углубление в грунт.

В нижней подошвенной части конструкция ленточного основания должна быть шире, чем в ее верхней части.

В целом глубина промерзания грунта на участке под фундаментные плиты будет оказывать большое влияние на его несущую способность. Вместе с тем устройство монолитной ленточной конструкции основания должно предполагать наличие стен здания или сооружения с большим размером толщины. Поэтому этот вид конструкции основания дома представляет собой более громоздкий вариант, отличающийся и по своей более высокой стоимости, если его сравнивать с другими видами фундамента.

Одним из более экономичных вариантов является столбчатый фундамент. По степени трудоемкости в процессе сооружения он не является более затратным, чем ленточный. С целью устройства столбчатого фундамента в грунте пробуривают отверстия скважин, куда вставляют арматурный каркас, который заливают бетоном

Очень важно определить характеристики подвижности грунта. Если для почвы характерна горизонтальная подвижность, то устройство столбчатого вида основания дома не рекомендуется

Для слабонесущего грунта столбчатый фундамент тоже не подойдет, если стены здания или сооружения будут отличаться особой мощностью.

Технология строительства монолитной фундаментной плиты

Схема монолитной плиты на ленточном фундаменте.

При создании ленточной конструкции можно воспользоваться плитами перекрытия. При этом планируется строительство зданий с подвалом или цокольным этажом. При устройстве основания можно использовать железобетонные блоки.

При строительстве монолитного фундамента из плит перекрытий особое внимание уделяется степени пучения почвы на боковую поверхность каждой из стен конструкции. Ее подошва должна быть прочной, поскольку на нее тоже будут оказывать воздействие силы пучения

С целью защиты от такого воздействия ширина траншеи увеличивается, а для заполнения траншеи используется грунт нормальной плотности, который не склонен к пучению.

Очень часто используются в процессе сооружения фундамента перекрытия монолитного типа. При этом происходит их разделение на несколько разных подвидов. Монолитное перекрытие может включать:

1. Сборные плиты железобетона.
2. Балки.
3. Вкладыши.
4. Плиты.

Основание зданий, сооружаемое из железобетонных перекрытий, будет иметь наибольшее качество, если он устроен с использованием опалубки.

Разновидности конструкций монолитного фундамента

Разновидности конструкций монолитного фундамента

Как уже отмечалось, монолитный фундамент – это плита, уложенная в заранее подготовленное место. Но, тем не менее существует несколько способов изготовления такого основания. Между собой они отличаются вариантами гидро — и теплоизоляции. Как вы уже поняли, ленточный монолитный фундамент – это немного другое. Там земля выкапывается только под фундамент, если нет подвала, а под пространством комнат земля остается. Здесь же выкапывается земли весь объем, под всей площадью дома.

Самый простой из такого рода фундаментов выполняется по следующей схеме:

На дно котлована, на заранее утрамбованную песчаную подушку устанавливают арматурную конструкцию и потом заливают бетоном. К более сложным относятся конструкции, в которых используют листы гидроизоляционного материала, геотекстиль, кроме этого в зависимости от типа грунта, возможно, изготовление дополнительной подушки из щебня.

Самый сложный монолитный фундамент выглядит в сечении как многослойный бутерброд:

• песчаная подушка;
• слой из геотекстиля;
• слой щебня;
• слой бетона так называемый подготовительный;
• слой гидроизоляции;
• монолитная плита.

Такие сложные конструкции используются на сложных грунтах, например, с высоким уровнем грунтовых вод. Строители с большим опытом говорят, что монолитный фундамент можно применять вплоть до торфяников.

Конструктивное решение монолитной железобетонной фундаментной плиты

Разработано несколько конструктивных решений монолитных фундаментных плит. Классическим решением является конструкция монолитной фундаментной плиты, приведенная на рис. 1.

Рис. 1. Конструкция классической монолитной железобетонной фундаментной плиты: 1 – монолитная железобетонная плита (δ = 400 мм); 2 – защитная цементно-песчаная стяжка (δ = 90 мм); 3 – гидроизодяция (3 слоя филизола); 4 – выравнивающая цементно-песчаная стяжка (δ = 90 мм); 5 – бетонная подготовка (δ = 100 мм); 6 – щебеночная подготовка (δ = 200 мм); 7 – верхние продольные стержни; 8 – плоские поддерживающие каркасы; 9 – нижний ряд арматурных стержней; 10 – пластмассовые фиксаторы

Монолитные фундаментные плиты – это разновидность мелкозаглубленных фундаментов, то есть глубина заложения его подошвы выше расчетной глубины сезонного промерзания грунта. Глубина их заложения от поверхности земли составляет 40–50 см. От незаглубленных ленточных фундаментов они отличаются тем, что основания плит жестко армируются по всей плоскости. Армирование монолитных фундаментных плит вязаными или сварными каркасами по всей плоскости позволяет обеспечить совместную работу фундамента с грунтовым основанием и тем самым избежать разрушения тела фундаментной плиты при деформациях основания фундамента, вызванных замерзанием или оттаиванием грунта.

Совместность работы фундаментной плиты с грунтовым основанием позволяет эффективно применять монолитные фундаментные плиты при больших нагрузках на фундамент (высотные здания), строительстве на слабых и неравномерно сжимаемых грунтах, а также в сейсмически активных районах.

Наличие в конструкции фундаментов слоя теплоизоляция позволяет без дополнительных технологических операций обеспечить требуемое термическое сопротивление теплопередаче полов по грунту. С учетом больших нагрузок, передаваемых на монолитные фундаментные плиты надземной частью эксплуатируемых зданий и сооружений, в качестве теплоизоляции рекомендуется применять плитный экструдированный пенополистирол.

Водопоглощение по объему этого утеплителя не более 0,2 %. Он не гниет и имеет высокие эксплуатационные характеристики. Его расчетное значение коэффициента теплопроводности равно 0,033 – 0,036 Вт/(мС). Плитный экструдированный пенополистирол имеет прочность на сжатие, при 10 % линейной деформации – не менее 40 кПа, что позволяет применять его в фундаментах высотных зданий и сооружений.

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.