Расчет плитного фундамента по нагрузке с примером

Расчет монолитной фундаментной плиты

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.

Преимущества фундаментной плиты

К достоинствам конструкции можно отнести:

  • строительство на грунтах с плохими характеристиками;
  • возможность возведения крупных объектов;
  • возможность самостоятельной заливки;
  • высокая несущая способность;
  • предотвращение локальных деформаций;
  • устойчивость к воздействию сил морозного пучения.

К слабым сторонам такого типа фундаментов относят:

  • нецелесообразность использования на участках с уклоном;
  • большой расход бетона и арматуры;
  • по сравнению с готовыми элементами фундамента, устройство монолитной плиты требует дополнительного времени на набор прочности бетоном;
  • сложный расчет.

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.

Тип исследуемого грунта Оптимальное удельное давление на грунт, кг/см2
Песок пылеватый и мелкий 0,35
Песок средней крупности 0,25
Супесь* 0,50
Суглинок 0,35
Пластичная глина 0,25
Твердая глина* 0,50

*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.

Тип нагрузки Значение Коэффициент надежности
Стены и перегородки
Кирпич 640 мм 1150 кг/м2 1,2
Кирпич 510 мм 920 кг/м2
Кирпич 380 мм с утеплением 150 мм 690 кг/м2
Брус 200 мм 160 кг/м2 1,1
Брус 150 мм 120 кг/м2
Каркасные 150 мм с утеплителем 50 кг/м2
Перегородки гипсокартонные 80 мм 30-35 кг/м2 1,2
Перегородки кирпичные 120 мм 220 кг/м2
Перекрытия
Железобетонные 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм 625 кг/м2 1,2 — для сборных и 1,3 — для монолита
Деревянные по балкам 150 кг/м2 1,1
Крыша по деревянным стропилам
С металлическим покрытием 60 кг/м2 1,1
С керамическим покрытием 120 кг/м2
С битумным покрытием 70 кг/м2
Временные нагрузки
Полезная для жилых зданий 150 кг/м2 1,2
Снеговая В зависимости от района строительства по п. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия». Снеговой район определяется по СП «строительная климатология». 1,4

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:

Удельная нагрузка на грунт без учета фундамента = P/S,

где Р — сумма 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.

M = Δ*S,

где М — требуемая масса фундамента, S — площадь плиты из бетона.

Следующая формула:

t = М/2500,

где t — толщина заливки бетона, а 2500 кг/м² — плотность одного кубического метра железобетонного фундамента.

После выполняется проверка, при которой разница между расчетным и оптимальным давлением на грунт не должна превышать 25% в любую сторону.

Важно! 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.

Пример расчета

Пример предусматривает следующие исходные данные:

  • одноэтажный дом с мансардой размерами в плане 6 на 6 м;
  • стены выполнены из бруса толщиной 200 мм, общая площадь стен (4 наружных высотой 4,5 м) равняется 108 м²;
  • площадь внутренних перегородок из гипсокартона равняется 75 м²;
  • кровля металлическая (четырехскатная, уклон 30ᵒ), площадь равняется 6*6/cosα (угол наклона кровли) = 6*6/0,87 = 42 м²(также понадобится при вычислении снеговой нагрузки);
  • тип грунта — пластичная глина, оптимальное давление = 0,25 кг/см²;
  • снеговая нагрузка — 180 кг/м²;
  • перекрытия деревянные, общей площадью 72 м2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

Нормативная нагрузка Коэффициент надежности Расчетная нагрузка
Стены: 108*160 = 17280 кг 1,1 19008 кг
Перегородки: 75*30 = 2250 кг 1,2 2700 кг
Перекрытия: 72*150 = 10800 кг 1,1 11880 кг
Крыша: 42*60 = 2520 кг 1,1 2772 кг
Полезная нагрузка: 72*150 = 10800 кг 1,2 12960 кг
Снеговая: 42*180 кг = 7560 кг 1,4 10584 кг
ИТОГО: 59904 кг

Площадь плиты под здание принимается с учетом того, что ширина плиты больше, чем ширина дома на 10 см. S = 610 см*610 см = 372100 см².

Удельная нагрузка на грунт от дома = 59904 кг/372100 см2 = 0,16 кг/см².

Δ = 0,25 — 0,16 = 0,09 кг/см².

М = Δ*S = 0,09*372100 = 33489 кг.

t = 33489/2500 = 13,4 см.

Толщину плиты можно принять 10 см или 15 см.

Выполняем проверку для 15 см:

  1. 15*2500 = 37500 кг — масса плиты;
  2. 37500 + 59904 = 97404 кг — масса дома с фундаментом;
  3. 97404/372100 = 0,26 кг/см² — фактическое давление на грунт превышает оптимальное не более чем на 25 см;
  4. (0,26-0,25)*100%/0,25 = 4% < 25%(максимальная разница).

Проверять фундамент большей толщины уже нет смысла, поскольку требующий меньшего расхода бетона и арматуры размер удовлетворил требованиям. На этом пример расчета толщины завершен. Принимаем плиту толщиной 15 см. Следующим этапом станет расчет армирования и количества арматуры.

Арматура для плитной конструкции подбирается в зависимости от толщины. Если плита с толщиной бетона толщиной 150 см и менее, укладывают одну сетку армирования. Если толщина бетона составляет более 150 см, необходима укладка арматуры в два слоя (нижний и верхний). Диаметр рабочих стержней 12-16 мм (самый распространенный 14 мм). В качестве вертикальных хомутов устанавливают стержни арматуры с размерами сечения 8-10 мм.

Расчет арматуры

Вычисление количества арматуры для рассчитанной выше плиты:

  1. плита толщиной 15 см — две рабочих сетки;
  2. диаметр стержней —  12 мм, шаг — 150 мм;
  3. стержни укладываются так, чтобы обеспечить защитный слой бетона с каждой стороны 0,02-0,03 м. Длина стержней в примере = 6,1 — 0,02*2 = 6,06 м;
  4. количество стержней в одном направлении = 6,1(длина стороны)/0,15(шаг) + 1 = 42 шт;
  5. количество стержней в обоих направлениях = 84 шт;
  6. количество стержней в двух слоях 84*2=168 шт;
  7. общая длина стержней = 168*6,06 = 1018,08 м;
  8. общая масса арматуры 1018,08 м * 0,888 кг/м = 905 кг.

При покупке необходимо предусмотреть запас 3-5%, чтобы избежать необходимости докупать материал. Также потребуется рассчитать объем бетона. В рассматриваемом случае он равен: 6,1м*6,1м*0,1м = 3,7 м³. Это значение потребуется при заказе бетонной смеси.

Упрощенный расчет толщины фундаментной плиты и количества материалов на нее — несложная задача, которая не потребует большого количества времени. Но выполнение этого этапа позволит обеспечить надежность без перерасхода материалов, что сэкономит нервы и деньги будущего владельца дома.

 
Хорошая реклама
Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.

Оставить комментарий