Adv-fabrika.ru

Ремонт и Дизайн
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пример расчета фундаментной плиты вручную

Расчет плитного фундамента по нагрузке с примером

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 грунтаОптимальное удельное давление на грунт, кг/см 2
Песок пылеватый и мелкий0,35
Песок средней крупности0,25
Супесь*0,50
Суглинок0,35
Пластичная глина0,25
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 нагрузкиЗначениеКоэффициент надежности
Стены и перегородки
Кирпич 640 мм1150 кг/м 21,2
Кирпич 510 мм920 кг/м 2
Кирпич 380 мм с утеплением 150 мм690 кг/м 2
Брус 200 мм160 кг/м 21,1
Брус 150 мм120 кг/м 2
Каркасные 150 мм с утеплителем50 кг/м 2
Перегородки гипсокартонные 80 мм30-35 кг/м 21,2
Перегородки кирпичные 120 мм220 кг/м 2
Перекрытия
Железобетонные 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм625 кг/м 21,2 — для сборных и 1,3 — для монолита
Деревянные по балкам150 кг/м 21,1
Крыша по деревянным стропилам
С металлическим покрытием60 кг/м 21,1
С керамическим покрытием120 кг/м 2
С битумным покрытием70 кг/м 2
Временные нагрузки
Полезная для жилых зданий150 кг/м 21,2
СнеговаяВ зависимости от района строительства по п. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия». Снеговой район определяется по СНиП «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:

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.

Пример расчета

Пример предусматривает следующие исходные данные:

  • одноэтажный дом с мансардой размерами в плане 8 м на 10 м;
  • стены выполнены из силикатного кирпича толщиной 380 мм, общая площадь стен (4 наружных высотой 4,5 м) равняется 162 м²;
  • площадь внутренних перегородок из гипсокартона равняется 100 м²;
  • кровля металлическая (четырехскатная, уклон 30ᵒ), площадь равняется 8 м * 10 м/cosα (угол наклона кровли) = 8 м * 10 м/0,87 = 91 м² (также понадобится при вычислении снеговой нагрузки);
  • тип грунта — суглинок, несущая способность = 0,32 кг/см² (получено при геологических изысканиях);
  • снеговая нагрузка — 180 кг/м²;
  • перекрытия деревянные, общей площадью 160 м 2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

Нормативная нагрузкаКоэффициент надежностиРасчетная нагрузка
Стены: 162 м 2 * 690 кг/м 2 = 111780 кг1,1122958 кг
Перегородки: 100 м 2 * 30 кг/м 2 = 3000 кг1,23600 кг
Перекрытия: 160 м 2 * 150 кг/м 2 = 24000 кг1,126400 кг
Крыша: 91 м 2 * 60 кг/м 2 = 5460 кг1,16006 кг
Полезная нагрузка: 160 м 2 * 150 кг/м 2 = 24000 кг1,228800 кг
Снеговая: 91 м 2 * 180 кг/м 2 = 16380 кг1,422932 кг
ИТОГО:210696 кг

Площадь плиты под здание принимается с учетом того, что ширина плиты больше, чем ширина дома на 10 см. S = 810 см * 1010 см = 818100 см² = 81,81 м 2 .

Удельная нагрузка на грунт от дома = 210696 кг/818100 см 2 = 0,26 кг/см 2 .

Δ = 0,32 — 0,26 = 0,06 кг/см 2 .

М = Δ*S = 0,06 кг/см 2 * 818100 см 2 = 49086 кг.

t = (49086 кг/2500 м 3 )/81,81 м 2 = 0,24 м = 24 см.

Толщину плиты можно принять 20 см или 25 см.

Выполняем проверку для 20 см:

  1. 0,2 м * 81,81 м 2 =16,36 м 3 — объем плиты;
  2. 16,36 м 3 * 2500 кг/м 3 = 40905 кг — масса плиты;
  3. 40905 + 210696 = 251601 кг — нагрузка от дома с фундаментом;
  4. 251601 кг/ 818100 см 2 = 0,31 кг/см² — фактическое давление на грунт меньше оптимального не более чем на 25 %;
  5. (0,32-0,31)*100%/0,32 = 3% Расчет арматуры

Вычисление количества арматуры для рассчитанной выше плиты:

  1. плита толщиной 20 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 = 8,1 м — 0,02*2 = 8,06 м и 10,06 м;
  4. количество стержней в одном направлении = (8,1 м (длина стороны)/0,15 м (шаг) + 1) *2 (два слоя) = 110 шт;
  5. количество стержней в другом направлении = (10,1 м (длина стороны)/0,15 м (шаг) + 1)*2 (два слоя) = 136 шт;
  6. общая длина стержней = 110*8,06 + 136*10,06 = 886,6 м + 1368,16 = 2254,76 м;
  7. общая масса арматуры 2254,76 м * 0,888 кг/м = 2002, 2 кг.

При покупке необходимо предусмотреть запас 3-5%, чтобы избежать необходимости докупать материал. Также потребуется рассчитать объем бетона. В рассматриваемом случае он равен: 8,1м*10,1м*0,2м = 16,36 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.

Важно! Данная статья носит исключительно ознакомительный характер. Для точного расчета фундамента необходимо геологическое исследование. Доверяйте расчет только профессионалам.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Несколько примеров расчета в SCAD Office

Программный комплекс SCAD помимо расчетного модуля конечно-элементного моделирования имеет в своем составе набор программ, способных выполнять решение более частных задач. Ввиду своей автономности набор программ сателлитов можно использовать отдельно от основного расчетного модуля SCAD, причем не запрещается выполнять совместные расчеты с альтернативными программными комплексами (ПК ЛИРА 10, Robot Structural Analysis, STARK ES). В данной статье мы рассмотрим несколько примеров расчета в SCAD Office.

Пример подбора арматуры в ребре плиты заводской готовности в программе SCAD

Плита будет монтироваться на стройплощадке, например, на кирпичные стены шарнирно. Моделировать для такой задачи всю плиту, часть здания или целиком все здание считаю нецелесообразным, поскольку трудовые затраты крайне несоизмеримы. На помощь может прийти программа АРБАТ. Ребро рекомендуется нормами рассчитывать, как тавровое железобетонное сечение. Меню программного комплекса SCAD интуитивно-понятное: по заданному сечению, армированию и усилию инженер получает результат о несущей способности элемента со ссылкой на пункты нормативных документов. Результат расчета может быть автоматически сформирован в текстовом редакторе. На ввод данных уходит примерно 5-10 мин, что значительно меньше формирования конечно элементной модели ребристого перекрытия (не будем забывать, что в определенных ситуациях расчет методом конечных элементов дает больше расчетных возможностей).

Пример расчета закладных изделий в SCAD

Теперь вспомним расчет закладных изделий для крепления конструкций к железобетонным сечениям.

Нередко встречаю конструкторов, закладывающих параметры из конструктивных соображений, хотя проверить несущую способность закладных довольно просто. Для начала необходимо вычислить срезающее усилие в точке крепления закладной детали. Сделать это можно вручную, собрав нагрузки по грузовой площади, или по эпюре Q конечно-элементной модели. Затем воспользоваться специальным расчетным боком программы АРБАТ, занести данные по конструкции закладной детали и усилиям, и в итоге получить процент использования несущей способности.

Еще с одним интересным примером расчета в SCAD может столкнуться инженер: определение несущей способности деревянного каркаса. Как мы знаем, ввиду ряда причин расчетные программы МКЭ (метод конечных элементов) не имеют в своем арсенале модули расчета деревянных конструкций по российским нормативным документам. в связи с этим расчет может производится вручную или в другой программе. Программный комплекс SCAD предлагает инженеру программу ДЕКОР.

Помимо данных по сечению, программа ДЕКОР потребует от инженера ввода расчетных усилий, получить которые поможет ПК ЛИРА 10. Собрав расчетную модель, можно присвоить стержням параметрическое сечение дерева, задать модуль упругости дерева и получить усилия по деформационной схеме:

Полученные усилия далее необходимо задать в программе ДЕКОР для расчета сопротивления деревянного сечения.

В данном примере расчета в SCAD, критическим значением оказалась гибкость элемента, запас по предельному моменту сечений «солидный». Вспомнить предельное значение гибкости деревянных элементов поможет информационный блок программы ДЕКОР:

Пример расчета несущей способности фундамента в SCAD

Неотъемлемой частью моделирования свайно-плитного фундамента является расчет несущей способности и осадки сваи. Справится с задачей подобного рода, инженеру поможет программа ЗАПРОС. В ней разработчики реализовали расчет фундаментов согласно нормам «оснований и фундаментов» и «свайного фундамента» (в расчетных программах МКЭ таких возможностей не встретишь). Итак, чтобы смоделировать сваю, необходимо вычислить жесткость одноузлового конечного элемента. Жесткость измеряется в тс/м и равна отношению несущей способности сваи к ее осадке. Моделирование рекомендуется выполнять итерационно: в начале задавать приближенную жесткость, затем уточнять значение жесткости по вычисленным параметрам сваи. Построенная модель расчета методом конечных элементов позволит нам не только точно найти нагрузку на сваю, но и рассчитать армирование ростверка:

После расчета конструкции пользователь ПК ЛИРА 10 сможет вычислить требуемую нагрузку на сваю по выводу мозаики усилий в одноузловом конечном элементе. Полученное максимальное усилие будет являться требуемой расчетной нагрузкой на сваю, несущая способность выбранной сваи должна превышать требуемое значение.

В качестве исходных данных в программу ЗАПРОС вводиться тип сваи (буровая, забивная), параметры сечения сваи и грунтовые условия согласно данным геологических изысканий.

Пример расчета узловых соединений в SCAD

Расчет узловых соединений – важная часть анализа несущей способности зданий. Однако, зачастую, конструктора пренебрегают данным расчетом, результаты могут оказать крайне катастрофическим.

На рисунке приведен пример отсутствие обеспечения несущей способности стенки верхнего пояса подстропильной фермы в точке крепления стропильной фермы. Согласно СП «Стальные конструкции» подобные расчеты производятся в обязательно порядке. В программа расчета методом конечных элементов и такого расчета тоже не встретишь. Выходом из ситуации может стать программа КОМЕТА-2. Здесь пользователь найдет расчет узловых соединений согласно действующих нормативных документов.

Наш узел – ферменный и для его расчета необходимо выбрать советующий пункт в программе. Далее пользователь выбривает очертание пояса (наш случай V-образный), геометрические параметры панели, усилия каждого стержня. Усилия, как правило, вычисляются в расчетных программах МКЭ. По введенным данным программа формирует чертеж для наглядного представления конструкции узла и вычисляет несущую способность по всем типам проверки согласно нормативным документам.

Пример построения расчета МКИ в SCAD

Построение моделей расчета методом конечных элементов не обходится без приложения нагрузок, вычисленные вручную значения присваиваются в расчетных программах МКЭ на элемент. Помощь в сборе ветровых и снеговых нагрузках инженеру окажет программа ВЕСТ. Программа включает в себя несколько расчетных модулей, позволяющих по введенном району строительства и очертанием контура здания вычисляет ветровую и снеговую нагрузку (самые распространенные расчетные модули программы ВЕСТ). Так, при расчете навеса, конструктор должен указать высоту конька, угол наклона и ширину ската. По полученным эпюрам нагрузка вводится в расчетную программу, например, ПК ЛИРА 10.4.

В качестве вывода, могу сказать, что программный комплекс SCAD и его сателлиты позволяют пользователю существенно снизить трудозатраты при вычислении локальных задач, а также формировать точные расчетные модели, а также содержат справочные данные, необходимые в работе инженеров — строителей. Автономность программ позволяет конструкторам использовать их в сочетании с любыми расчетными комплексами, основанных на расчете методом конечных элементов.

Также рекомендую посмотреть вебинар по совместному использованию ПК ЛИРА 10 и программы ЗАПРОС (SCAD office) на примере расчета свайного основания.

Пример 2. Расчет фундаментной плиты на продавливание.

На фундаментную плиту на естественном основании опирается колонна, передающая нагрузку от здания. Требуется выполнить расчет фундаментной плиты на продавливание согласно п. 3.96 Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры к СНиП 2.03.01-84.

Толщина плиты 500 мм, расстояние от грани бетона до оси рабочей арматуры 45 мм, класс бетона В20 (Rbt = 8,16 кг/см² при коэффициенте условий работы 0,9), вертикальное усилие в основании колонны N = 360 т, сечение колонны 400х400 мм, расчетное сопротивление грунта основания R = 34 т/м².

Определим h₀ = 500 – 45 = 455 мм.

Площадь верхнего основания пирамиды продавливания равна площади колонны 0,4х0,4 м.

Определим размеры граней нижнего основания пирамиды продавливания (они одинаковые): 0,4 + 2∙0,455 = 1,31 м, площадь нижнего основания пирамиды равна 1,31∙1,31 = 1,72 м².

Согласно пособию, продавливающая сила равна силе N = 360 т за вычетом силы, приложенной к нижнему основанию пирамиды продавливания и сопротивляющейся продавливанию. В нашем случае такой силой служит расчетное сопротивление основания, равное R = 34 т/м². Зная площадь основания пирамиды, переведем расчетное сопротивление в сосредоточенную нагрузку: 34∙1,72 = 58 т. В итоге, мы можем определить продавливающую силу: F = 360 – 58 = 302 т.

Определим периметры оснований пирамиды:

4∙0,4 = 1,6 м – периметр меньшего основания;

4∙1,31 = 5,24 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

(1,6 + 5,24)/2 = 3,42 м.

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

1,0∙8,16∙10∙3,42∙0,455 = 126 т.

Проверим, выполняется ли условие (200):

F = 302 т > 126 т – условие не выполняется, фундаментная плита не проходит на продавливание.

Проверим, поможет ли нам установка поперечной арматуры в зоне продавливания. Зададимся поперечной арматурой диаметром 10 мм с шагом 150х150 мм и определим количество стержней, попадающих в зону продавливания (т.е. пересекающих грани пирамиды продавливания).

У нас получилось 72 стержня, суммарной площадью Аsw = 72∙0,785 = 56,52 см².

Поперечная арматура на продавливание должна быть либо в виде замкнутых вязаных хомутов, либо в виде каркасов, сваренных контактной сваркой (ручная дуговая не допускается).

Теперь мы можем проверить условие (201), учитывающее поперечную арматуру при продавливании.

Найдем Fsw (здесь 175 МПа = 1750 кг/см² — предельное напряжение в поперечных стержнях):

Fsw = 1750∙56,52 = 98910 кг = 98,91 т.

При этом должно удовлетворяться условие Fsw = 98.91 т > 0.5Fb = 0.5∙126 = 63 т (условие выполняется).

Найдем правую часть условия (201):

126 + 0,8∙98,91 = 205 т.

Проверим условие (201):

F = 302 т > 205 т – условие не выполняется, фундаментная плита с поперечной арматурой не выдерживает продавливание.

Проверим также условие F 2Fb = 2∙126 = 252 – условие не выполняется, в принципе, при таком соотношении сил армирование помочь не может.

В таком случае следует локально увеличить толщину плиты – сделать банкетку в районе колонны и пересчитать плиту с новой толщиной.

Принимаем толщину банкетки 300 мм, тогда общая толщина плиты в месте продавливания будет равна 800 мм, а h₀ = 755 мм. Важно определить размеры банкетки в плане так, чтобы пирамида продавливания находилась полностью внутри банкетки. Мы примем размеры банкетки 1,2х1,2 м, тогда она полностью покроет пирамиду продавливания.

Повторим расчет на продавливание без поперечной арматуры с новыми данными.

Площадь верхнего основания пирамиды продавливания равна площади колонны 0,4х0,4 м.

Определим размеры граней нижнего основания пирамиды продавливания (они одинаковые): 0,4 + 2∙0,755 = 1,91 м, площадь нижнего основания пирамиды равна 1,91∙1,91 = 3,65 м².

Согласно пособию, продавливающая сила равна силе N = 360 т за вычетом силы, приложенной к нижнему основанию пирамиды продавливания и сопротивляющейся продавливанию. В нашем случае такой силой служит расчетное сопротивление основания, равное R = 34 т/м². Зная площадь основания пирамиды, переведем расчетное сопротивление в сосредоточенную нагрузку: 34∙3,65 = 124 т. В итоге, мы можем определить продавливающую силу: F = 360 – 124 = 236 т.

Определим периметры оснований пирамиды:

4∙0,4 = 1,6 м – периметр меньшего основания;

4∙1,91 = 7,64 м – периметр большего основания.

Найдем среднеарифметическое значение периметров:

(1,6 + 7,64)/2 = 4,62 м.

Определим, чему равна правая часть уравнения (200):

1,0∙8,16∙10∙4,62∙0,755 = 284 т.

Проверим, выполняется ли условие (200):

F = 236 т Комментарии

О чем? О банкетке, выпирающей вниз вы не почитаете нигде, т.к. если достаточно такой банкетки, то зачем плита вокруг?

О расчете столбчатого фундамента — в пособии по расчету столбчатых фундаментах есть примеры расчета.

Сваи по тому же принципу считаются — по площади опирания. Но в сваях есть еще боковое трение, добавляющее несущую способность.

Пол и фундаментная плита — слишком разные вещи. По стоимости в том числе.

Да, не имеет смысла.

Добрый день, Ирина.

Необходимо собрать нагрузки на перекрытие и основание лифтовой шахты для обустройства помещения под шахтой.

Дано: Пятиэтажный дом с подвальным помещением 50х годов постройки. В проеме между лестничными маршами (тип Л-2) встроена сетчатая шахта лифта. Лифт имеет кирпичный приямок (190х140 см) с установленными пружинными амортизаторами, приямок опирается на прямоугольное основание из пустотелого двойного кирпича (толщина стенок 25 см). Основание связано по периметру стальным 65 уголком, внутри засыпка из грунта и строительного мусора. По грунту отлита бетонная плита (дно приямка).

Задача: усилить основание приямка и сделать в нем подсобное помещение.

Мои рассуждения по этому вопросу:
Из того что нашел по нормативной документации, это ГОСТ Р 53780-2010:

«5.2.5.6 При наличии под приямком лифта пространства (помещения), доступного для людей, основание приямка должно быть рассчитано на восприятие нагрузки не менее 5000 Н/м2»

«б) под буфером противовеса или под зоной движения уравновешивающе го устройства должна быть установлена опора, которая доходит до монолитного основания и способна выдержать удар противовеса или уравновешивающе го устройства, падающего с наибольшей возможной высоты.»

Предположим вес лифта 1000 кг, плюс противовес 1500 кг, плюс направляющие и сам приямок пусть 500 кг. На случай аварийного обрыва противовеса с максимальной высоты (15 метров) имеем воздействие на опору 220500 Дж. Возможно в лифте есть ловители, но вопрос в их работоспособнос ти, поэтому считаю по максимуму.

Достаточно ли будет усилить дно приямка двумя двутавровыми балками 16М, плюс усилить периметр 100 уголком?

Как рассчитать количество арматуры для фундаментной плиты

Плитный фундамент наиболее востребован при строительстве домов из теплоэффективных материалов: газо- и пенобетона, арболита, полистиролбетона, керамоблоков. В погоне за отменными теплоизоляционными качествами их плотность уменьшается, что не лучшим образом сказывается способности сопротивляться изгибающим нагрузкам. Плита, за счёт большой площади опирания, наиболее статична и к тому же подходит практически для любых грунтов – отсюда и такая популярность. А так как многие застройщики ведут самостоятельное беспроектное строительство, вопрос о расчете количества арматуры для фундаментной плиты вызывает у них наибольший интерес.

Описание монолитного плитного фундамента

Площадь плитного фундамента соответствует площади здания по осям, иногда лишь ненамного превышая её для того, чтобы можно было установить облицовку с утеплением. Именно это отличает данный вид фундамента от прочих, и делает его наиболее надёжным в плане пространственной устойчивости. Однако, чтобы обеспечить её с учётом воздействующих нагрузок и прочностных характеристик грунта, плиту нужно грамотно спроектировать.

В определённых случаях требуется предусмотреть не плоский вариант, а ребристый, причём рёбра могут быть направлены как вниз, так и вверх. Первый вариант – это традиционный вид ребристой плиты. Смысл её работы заключается в том, что грунт, находящийся между рёбрами, под давлением здания уплотняется и включается в работу синхронно с горизонтальной частью конструкции — это даёт возможность уменьшить толщину бетона. Изгибающий момент приходится на центр плиты, в котором продольно всегда располагается промежуточное ребро, поэтому верхнюю зону требуется армировать более интенсивно.

На просадочных грунтах лучше всего работает плита с рёбрами вверх. Устроив поверх них монолитное перекрытие, можно получить железобетонное основание с коробчатым сечением, которое идеально противостоит неравномерным просадкам. Если подобных проблем на участке нет, такой вариант плиты используют при строительстве домов из низкоплотного ячеистого бетона, для которого любые подвижки основания чреваты трещинообразованием.

Прежде всего, это удобно, так как рёбра в данном случае играют роль цоколя и позволяют поднять выше уровень пола первого этажа. Если проблем с просадочностью грунта нет, цокольное перекрытие делают не монолитное, а балочное, что позволяет обеспечить доступ к расположенным под полом трубам в случае необходимости ремонта. Так как в рёбрах имеется дополнительное армирование, горизонтальная часть плиты тоже может проектироваться с меньшей толщиной.

Естественно, в каждом случае расчет арматуры для плитного фундамента производится индивидуально, и никакого общего рецепта здесь быть не может. Разве что даются какие-то общие рекомендации, на которых, собственно и построен принцип работы онлайн калькулятора.

Плюсы и минусы

Устройство каждого вида плиты имеет свои резоны, но в общих чертах список достоинств и недостатков данной конструкции таков:

ПлюсыМинусы
Главным достоинством плитных фундаментов является их высокая несущая способность, возможность устройства в сложной гидрогеологической обстановке, в том числе при высоком УГВ.Высокая материалоёмкость.
При условии правильного расчёта с учётом характеристик грунта, исключается крен и вероятность неравномерной просадки.Высокая себестоимость по сравнению с лентами мелкого заложения и ростверками на столбах.
Ребристая структура даёт возможность получить экономию бетона, но при этом очень важен правильный расчёт арматуры.При наличии рёбер жёсткости, опалубку приходится формировать дважды.
Если плита поверхностная, кладка стен может осуществляться без цоколя. При этом тело плиты одновременно будет выполнять функции чернового пола.Заливку рёбер невозможно произвести одновременно с плитой, поэтому времени на формирование ребристого фундамента уходит больше.
При возведении дома с подвалом или цокольным этажом, роль направленных вверх рёбер играют стены. В данном случае этот вид плиты единственно возможный, и он обеспечивает заглублённой части дома идеальную жёсткость.Теоретически плиту можно устроить и на неровном рельефе, но на практике этого никто не делает, потому что дорого и технически сложно.
Если подвал не нужен, всегда есть возможность сделать плиту в незаглублённом варианте, а это существенная экономия на земляных работах.Наиболее трудоёмкой получается плита с коробчатым сечением: в виде чаши с монолитным перекрытием. Но это самый надёжный фундамент для просадочных грунтов.
Благодаря совмещению плиты с фундаментными лентами (снизу или сверху), есть возможность уменьшить толщину горизонтальной части и тем самым сэкономить на количестве заливаемого бетона.Вводы под коммуникации, электроэнергию и слаботочные линии прокладываются под плитой, в песчаном подстилающем слое, и в процессе эксплуатации доступа к ним нет. Поэтому профессиональное проектирование обязательно, и оно должно предусматривать резервные линии на случай выхода из строя основных трубопроводов.
Благодаря поверхностному расположению монолита и небольшой толщине, минимальный расход пиломатериалов на опалубку.

Способы создания арматурного каркаса

Почему плитный фундамент делается не просто бетонный, а железобетонный? Да потому, что бетон хорошо работает только на сжатие, а вот справляться с нагрузками на изгиб и растяжение ему помогает арматура. Без неё может быть залита только плита пола, которая не воспринимает нагрузок от веса стен и прочих конструкций здания. А если учесть ещё и силы морозного пучения, которые непременно действуют на плиту при малом заглублении, становится понятно, что без арматуры никак не обойтись.

Из стальной арматуры

Стальная арматура – это традиционный вариант армирования бетонных конструкций. Она представляет собой горячекатаные стержни из сплава железа с углеродом и легирующими добавками (маркируется А). Стержни бывают гладкими и профилированными.

Гладкие (класс А1) в фундаментных каркасах используются исключительно в качестве конструкционной арматуры (поддерживающей рабочие стержни), так как плохо сцепляются с бетоном. Из этой арматуры в плитах могут выполняться разве что подставки-лягушки или плоские каркасы для поддержки сетки верхнего яруса. Сваривать такую арматуру нельзя, можно только вязать.

Профилированная арматура (классы A2-A5) является в каркасе основной и, будучи уложенной в плите в продольном и поперечном положении, воспринимает растягивающие усилия на себя. Рифлёная арматура отличается по форме профиля, который бывает:

  1. Кольцевым. Это традиционная для нашей страны арматура, выпускающаяся по ещё советскому стандарту (ГОСТ 57*81). Её сечение представляет собой круглый профиль с двумя продольно идущими выступами, соединяемыми поперечными рёбрами по двухзаходной спиралевидной линии при диаметре более 8 мм, и по однозаходной линии при диаметре 6 мм. Именно к этому виду относится применяемая для вязки фундаментных каркасов арматура класса А3(А400).
  2. Серповидным. Этот вид арматуры имеет несколько другую форму профиля: у неё винтовые рёбра не закольцованы, а в местах примыкания к продольным выступам у них имеются промежутки. Сделано это для удобства сварки. Так как эта арматура соединяется иным способом, чем кольцевая, то и выпускается она по другому стандарту (ГОСТ 52544*2006).
  3. Существует ещё арматура со смешанным профилем. Он введён для повышенного сцепления и только для арматуры класса А500. Стержней более низкого качества с таким профилем не производят, и это позволяет определять класс арматуры визуально.

Кстати, о классах. Обозначения А1, А2, А3 и т.д. устаревшие, им на смену давно пришла более современная классификация А300, А400, А600. Чтобы избежать путаницы, в строительной документации почти всегда указываются оба варианта маркировки – новая в скобках.

Пример расчета плитного фундамента

Монолитный фундамент, как и свайный идеально подходит для строительства буквально практически любого здания. Эти 2 типа оснований одинаково хорошо переносят воздействие высоких нагрузок и перемещения рыхлых грунтов.

При этом монолитные плиты чаще всего применяют при строительстве крупных торговых центров и многоэтажных домов, а сваи при возведении частного сектора из малоэтажных домов.

Монолитная плита в качестве крепкого основания строители выбирают по многим причинам, однако, для того чтобы придать ей прочность и надежность необходимо произвести грамотные расчеты.

Основные этапы расчета монолитной плиты

Как и любой строительный процесс, расчет фундамента обуславливается правилами проектирования и соответствующими статьями СНиПов. Процесс расчета разделяется на 3 основных этапа:

  1. Проведение замеров и изучение грунта на месте строительства,
  2. Расчет толщины монолитной плиты,
  3. Расчет количества арматуры, необходимой для создания прочного основания.

Есть специальные программы (Мономах, Лира), которые автоматизируют процесс расчета. В тоже время посчитать будущий фундамент можно и вручную.

Процесс изучения основных характеристик почвы

Перед проведением расчетов любого из типов фундамента, для начала необходимо определить базовые характеристики основания на местности под будущее здание или сооружение. Главные показатели, значения которых влияют на расчет фундамента следующие:

  • Показатель водонасыщенности;
  • Несущая способность грунта.

Для строительства крупного объекта, перед проведением этапа разработки всего комплекса проектной документации, нужно дополнительно провести процедуру геологических изысканий. Данное обследование включает в себя операции:

  1. Бурение в грунте скважин;
  2. Проведение лабораторных исследований с грунтом.

В результате заказчик получается разработанный отчет, в котором помечают все особенности и основные характеристики грунта. Однако проведение полного комплекса геологических изысканий грунта обходится застройщикам довольно дорого. Именно по этой причине для проектирования частных домов скважины не бурят, этап изучения грунта проводят с применением шурфов.

Что такое шурфы и для чего они нужны?

Отрывка шурфов необходима для изучения состава грунта. Шурфы представляют собой ямы, которые выкапываются строителями вручную. Для этого с помощью лопаты откапывается шурф, который должен на 50 см быть глубже, чем будут располагаться подошвы основания. Состав почвы в свою очередь изучается по полученному срезу.

Благодаря шурфам определяется примерный тип несущего слоя на участке строительства, а также соотношение грунта и воды в нем.

Если по итогам обследования грунт перенасыщен водой, то частные дома строят либо на плите, либо опорах из свай.

Во время проведения мероприятий на этапе исследования и оценки почвы нужно обязательно выкапывать шурфы или делать скважины в нескольких точках площадки.

Простой пример: для многоэтажных домов нормой считается бурение 5 скважин на каждые 100 м2 площади будущего здания.Располагаются скважины точно под пятном будущей застройки, которая описана на генплане.

Как только с монолитным основанием определились, останется выяснить только оптимальные удельные значения давления на грунт. Эта информация берется из таблицы в соответствующем разделе СНиПа.

Пример расчета толщины монолитной плиты

Правила расчета монолитной плиты полностью описаны в строительных правилах (нормах)по проектированию и устройству монолитных оснований и фундамента для зданий и сооружений. Этап расчета толщины плиты состоит из двух операций:

  1. Собрать нагрузки на фундамент;
  2. Рассчитать значения несущей способности для основания.

При сборе нагрузки необходимо провести работы, связанные с вычислением общей массы здания вместе с учетом предполагаемого веса снеговой нагрузки в указанном регионе. Кроме того, при подсчете нагрузки от веса учитывается вес мебели, кровли, установленного оборудования и переменный вес людей в доме. Данные показатели берутся из таблицы в зависимости от материала, который будет применяться при возведении несущих стен, перегородок и перекрытий. Также при расчете необходимо учитывать коэффициент надежности – в среднем 1,3. Показания по снеговой нагрузке берутся из строительных норм по строительной климатологии и определаются в зависимости от снегового района, где будет возводиться сооружение.

При выборе значений из таблицы необходимо также учитывать толщину конструкций.

В итоге, общая масса здания формируется как сумма всех нагрузок на грунт, умноженная на общую площадь будущего здания. При этом обязательно учтите, что каждая из указанных при расчете нагрузок должна быть умножена на нормированный коэффициент надежности. Таким образом, проектировщики обеспечивают запас прочности по несущим способностям конструкции из монолитного бетона.

Основные формулы и коэффициенты при расчете толщины подошвы

Различные нагрузки имеют определенные коэффициенты надежности, которые нормируются СНиПом. Как правило, значения указываются в пределе от 1,05 до 1,4 в зависимости от типа нагрузки. Для монолитного основания из бетона строителями принимается коэффициент равный 1,3.

При уклоне кровли здания больше 60 градусов, можно давление от снеговой нагрузки в расчет не учитывать. При указанной крутизне ската кровли снег не будет скапливаться на поверхности крыши.

Формула для расчета подошвы и нагрузок на нее записывается в следующем виде:

Значения удельной нагрузки на почву без учета веса фундамента вычисляются, как P/S,

где под Р подразумевается сумма всех нагрузок на здание, а S — это проектная площадь будущей монолитной плиты из бетона.

Таким образом, узнав удельную нагрузку по таблице из строительных норм, вы подберете подходящую ширину подошвы.

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.

Задание граничных условий (связей) для фундаментных плит в горизонтальной плоскости

Фундаментные плиты зданий, как правило, моделируются в виде пластинчатых элементов на упругом основании. Роль вертикальной связи выполняют граничные условия виде коэффициентов постели. Для обеспечения геометрической неизменяемости здания в горизонтальных направлениях (вдоль осей X и Y) следует наложить граничные условия в плоскости фундаментной плиты. Как известно, для обеспечения геометрической неизменяемости тела на плоскости достаточно наложить 3 связи, не пересекающиеся в одной точке. Бывает, что на практике расчетчики закрепляют фундаментную плиту в только трех узлах. Подобное закрепление может привести к резким всплескам усилий в местах наложения связей, а соответственно и армирования:

Если фундаментная плита имеет оси симметрии, то связи лучше задавать по линиям симметрии. Для линии параллельной оси X следует запретить перемещение по направлению оси Y и наоборот. Т.е. по следующей схеме:

Наложенные таким образом связи не будут приводить к всплескам усилий в конечных элементах фундаментной плиты, а плита при этом остается неподвижной в горизонтальной плоскости. При этом при подборе армирования также будет учтена мембранная группа усилий.

Другой вариант задания граничных условий — применения связей конечной жесткости КЭ 56. При использовании данного варианта во все узлы фундаментной плиты вводятся одноузловые конечные элементы 56 типа. В описании типа жесткости данного конечного элемента следует задать жесткостные характеристики в горизонтальном направлении — Rx и Ry:

Значения Rx и Ry можно определить, зная количество n элементов 56 типа (равно количеству узлов фундаментной плиты, в которые вводятся эти элементы) и величину сдвиговой жесткости основания Kx/y:

Жесткость основания в горизонтальной плоскости Kx/y может быть определена из решения статической задачи о штампе на упругом основании [1] стр. 25:

где А — площадь фундамента; Е — модуль деформаций грунта основания; ν — коэффициент Пуассона грунта основания, ωz и ωx — коэффициенты, зависящие от соотношения сторон фундамента a и b.

Другой подход к определению Kx/y базируется на решении задачи о колебаниях штампа на упругом основании [2] стр. 97:

где А — площадь фундамента, Cz — коэффициент упругого равномерного сжатия.

Этот подход включен в нормы на проектирования [3].

Как определить необходимую толщину фундаментной плиты?

Плитный фундамент представляет собой сплошную железобетонную конструкцию, размещаемую под всей площадью здания и равномерно воспринимающей все возможные весовые нагрузки. Стандартная схема включает дренаж из утрамбованного песка и щебня, плиту из качественного раствора с объемным армированием и гидроизоляцию, в особо сложных условиях основание утепляют. Главным требованием технологии заложения является выбор правильной толщины этих слоев, точное значение определяет расчет. Исходными данными служат параметры грунта, тип и вес постройки, в ходе вычислений важно соблюдать все нормы проектных стандартов.

Факторы, влияющие на толщину плитного фундамента

Этот тип основания относится к «плавающим», т.е. способным воспринимать и равномерно перераспределять нагрузки. В частных постройках толщина варьируется от 15 до 35 см, изменение в меньшую сторону не допускается по причине риска раскола плиты под воздействием собственного веса здания, в большую – из-за экономической нецелесообразности, увеличения общей массы и потери подвижности. Главным критерием влияния служит тяжесть конструкций, при использовании кирпича или плотных стройматериалов высота плитного фундамента возрастает на 5-10 см в сравнении с домами с газобетонными или каркасными стенами.

Вторым учитываемым фактором идут размеры будущей постройки. Следует помнить, что все фундаменты выдерживают не только нагрузку на сжатие, но и на изгиб, экстремум приходит на середину. Чем больше длина наружных стен, тем выше риск раскалывания монолитной плиты. Частично эта проблема решается увеличением числа внутренних перегородок с несущими способностями, но для полного исключения риска приходится наращивать толщину самого фундамента. Как следствие, при строительстве на узких участках составление проекта и выбор основания лучше доверить специалистам.

Помимо веса и типа здания при расчете фундаментной плиты (в том числе для проверки ее целесообразности) учитываются особенности грунта: глубина промерзания, несущие способности, однородность и уровень подземных вод. При высокой плотности слоев подбирается мелкозаглубленный вариант, в этом случае для его заложения достаточно вынуть около 50-70 см земли, единственным недостатком такого исполнения является отсутствие подвала. На неустойчивых грунтах фундаментная плита размещается ниже глубины промерзания на 60 см, тогда увеличивается вес постройки и на конструкцию действуют повышенные нагрузки.

Интенсивность влияния подземных вод учитывается при подборе марки бетона, материалов гидроизоляции и толщины дренажной подушки, при значительных рисках подтапливания целесообразно выбрать другой тип основания или провести его утепление влагостойкими материалами.

Последовательность и пример расчета

В ходе вычислений придерживаются следующей схемы:

1. Проводится анализ геологического состояния участка, в зависимости от его типа из таблиц выбирается величина оптимального удельного давления на грунт для плитных фундаментов. Также на этом этапе определяется требуемая глубина заложения основания. При строительстве на супесях и твердых глинах стоит провести сравнение с другими типами, воздействие морозного пучения на них будет максимальным, что приводит к необходимости значительного увеличения толщины плиты.

2. Рассчитываются все весовые нагрузки. Удельный вес любого стройматериала несложно найти в таблицах, исходя из размеров стен, кровли и перекрытий находится масса самого здания. К полученному значению прибавляется средняя нагрузка снежного покрова, выбираемая согласно региону проживания и углу наклона кровли (на скатных крышах свыше 60° она принимается равной нулю). Также обязательно учитывается эксплуатационная (полезная) нагрузка, в среднем для цокольных и межэтажных перекрытий она составляет 210 кг/см2, жилых чердаков – 105. Этот показатель рассчитывают для каждого этажа, по окончании они все суммируются.

3. Определяется площадь монолитной плиты (длина дома умножается на ширину) и величина удельной нагрузки на 1 м2 грунта (общие весовые делятся на полученное значение).

4. Находится оптимальный объем фундамента (путем деления на средний удельный вес армированного бетона – 2500 кг/м3) и его предварительная толщина. Показатель округляют до 5 см в ближайшую сторону.

5. Далее расчет плитного фундамента повторяют с учетом полученного веса основания, его прибавляют к общим весовым нагрузкам. Величину удельного давления на грунт (п.3 выше) сравнивают с оптимальным для данного участка, его допустимое отклонение – ±25 %.

6. Исходя из ожидаемых нагрузок находится марка бетона для заливки, с учетом толщины составляется схема армирования: подбираются диаметр прутьев и частота их расположения.

При отклонении расчетной толщины такой плиты от рекомендуемого диапазона (15-35 см) рассматриваются другие типы фундаментов или варианты ее усиления (ребрами жесткости или сваями). Составление проекта в последнем случае безоговорочно доверяется специалистам. В качестве примера представлен простой расчет двухэтажного дома из газобетона D600 8×8 м высотой в 6,5 м, с монолитным ж/б межэтажном и деревянным чердачном перекрытиях, кровлей из металлочерепицы при строительстве на пластичных глинах (оптимальная нагрузка для такого типа – 0,25кг/см2). Тип плиты – мелкое заложение, цокольное перекрытие отсутствует.

При толщине стен в 40 см объем коробки – 166,4 м3, с учетом удельного веса блоков в 180 кг/м3 ее масса равняется 29952 кг. При площади межэтажного перекрытия в 60 м2 оно весит 30000 кг, чердачного в 64 м2 – 9600. Удельный вес кровли – 30 кг/м3, общий согласно данным проекта: 30×84=2520 кг. Величина полезной нагрузки первого, второго этажей и чердака: 64×210+60×210+64×105=32760 кг. Масса снежного покрова для среднего региона РФ принимается равной 100 кг/м2, в данном случае общее значение: 84×100=8400 кг. В сумме весовые нагрузки достигают: 113232 кг.

Удельная нагрузка на 1 м2 грунта – 113232/64=1770кг/м2= 0,177 кг/см2. Разница между оптимальным равняется 0,25-0,177=0,073, требуемая масса монолитной плиты – 46720 кг. Объем – 46720/2500=18,688 м3, толщина – 0,292 м или 30 см, что соответствует норме. Поверка показывает, что при ее весе в 48000 кг и общем здания (113232+48000) =161232 кг, нагрузка на грунт – 0,252 кг/см2. Это отклонение минимальное, все требования соблюдены, расчет необходимой толщины считается завершенным. Далее с помощью онлайн-калькуляторов несложно составить схему армирования, подобрать диаметр продольных и вертикальных прутьев и определить количество стройматериалов.

Что следует учесть при возведении основания данного типа?

Помимо вышеперечисленных условий плитный фундамент требует соблюдения строительных стандартов, в частности, при выборе марки бетона и арматуры и расчете дренажной системы. Наличие подушки обязательно, этот слой защищает основу от подвижек грунта и влаги. Ее толщина зависит от веса и назначения здания, в идеале проводится ее расчет. Минимум для легких щитовых построек – 15 см, 25 – для гаражей, под дома из кирпича засыпается и уплотняется от 20 см щебня и 25-30 песка. Чем выше риск подтапливания, тем надежнее нужна дренажная система, при необходимости по периметру закладываются водоотводные трубы.

Фундамент-монолитная плита для жилых домов усиливается как минимум двумя продольными сетками арматуры диаметром в пределах 12-16 мм, поддерживаемыми вертикальными прутьями (от 6 мм и выше). Рекомендуемых шаг ячеек – от 20 до 30 мм. Соединения и стыки не свариваются, а обвязываются проволокой диаметром в 0,8-1,2 мм или пластиковыми хомутами. Минимальное отступление от края бетона составляет 5 мм, его нарушение приводит к коррозии и разрушению каркаса. С целью соблюдения этого требования под нижние ряды подкладывают специальные пластиковые стаканчики, сетки размещаются равноудаленно от центра и краев. Обязательным условиям является заливка бетона единым монолитом, с виброуплотнением и обеспечением правильных условий затвердевания.

Плитный фундамент

Наша компания занимается возведением фундаментов из железобетонных свай, которые в плане несущей способности, надежности и долговечности превосходят плитные основания. Мы гарантируем оперативное проведение фундаментных работ в строгом соответствии с требованиями строительных стандартов, при этом наши цены значительно ниже, чем стоимость аналогичных услуг у конкурирующих организаций.

Что такое плитный фундамент

Плитный фундамент представляет собой сплошную железобетонную плиту под всем зданием. Он имеет большую опорную площадь и обеспечивает надежную устойчивость здания. Те кто решил предпочесть для постройки дома плитный фундамент, во многом выигрывают, так как экономят свои силы и время. Плитный фундамент хоть и дорогой в своем возведении, но надежен и прочен, требует минимум затрат на земельные работы.


Плитный фундамент еще называют плавающим. В данной статье вы сможете узнать особенности плитного и свайно — плитного фундамента, для каких зданий предназначены эти фундаменты, плюсы и минусы плитного фундамента, а так же вы узнаете как правильно рассчитать бетон для заливки данного фундамента.

Монолитно плитный фундамент

Монолитно плитный фундамент изготавливается из высоко прочного бетона. Для армирования используются металлические прутья диаметром от 12 до 16 миллиметров.

Такого типа фундаменту не страшны сезонные перепады температуры и передвижения грунта, поскольку фундамент двигается вместе с ним, в свою очередь дом имеет сплошное основание и таким образом защищен от разрушений.

При всех своих достоинствах монолитная фундаментная плита является одним из самых дорогостоящих видов фундамента, что обуславливается большим количеством затрат расходных материалов — бетона и арматуры, необходимых для ее возведения.

Рис: Плавающий плитный фундамент

Рис: Схема заглубленного плитного фундамента

В зависимости от расположения фундаментная плита может быть плавающей (размещенной на поверхности грунта), что применимо лишь в условиях высокоплотной, не склонной к усадке почвы, либо заглубленной (опущенная в грунт на 3/4 своей толщины). При таком подходе под плитой насыпается слой песка толщиной 20-30 см, который препятствует усадкам почвы под весом здания и защищает фундамент от выталкивающего воздействия пучения.

При обустройстве подвального этажа фундаментная плита формируется на дне котлована, а по ее боковым контурам размещаются железобетонные плиты, выполняющие функцию стен подвала и несущей конструкции под цокольное перекрытие.

Рис: Строительство плитного фундамента с подвальным этажом

Рис: Уплотняющая подсыпка под плитный фундамент

  • Из строганных досок толщиной 3-4 см. создается опалубка, которая устанавливается по периметру котлована. Отдельные доски сбиваются в щиты, которые при установке фиксируются с помощью откосов и подсыпки грунтом;
  • К внутренним стенкам опалубки прибивается клеенка, которая будет предотвращать утечку бетонного молочка сквозь щели между досками;

Рис: Опалубка под фундаментную плиту

  • Клеенкой также устилается дно котлована, после чего на нем заливается и выравнивается слой бетона толщиной 2-3 см. После того как бетон отвердеет, его поверхность покрывается битумной мастикой, что необходимо для гидроизоляции при заливке основной фундаментной плиты;

Рис: Подбетонка плитного фундамента

Свайно — плитный фундамент

Свайно — плитный фундамент — это фундамент в основе которого лежат сваи, а поверх свай жестко закреплена монолитная железобетонная плита. Такого типа фундамент выделяется на фоне других своей высокой прочностью, устойчивостью и используется при возведении многоэтажных домов. Возведение подобного фундамента требует специализированных знаний и расчетов.

Смотрите так же:

Использование свай в качестве опор под монолитную плиту позволяет строить такое основание в любых типах грунтов. Плита в данном случае выполняет функцию ростверка — обвязки, которая соединяет отдельно стоящие сваи в единую конструкцию и препятствует их наклонам под воздействием горизонтальных сдвигов почвы.

Свайные опоры переносят нагрузку, исходящую от здания и веса самой плиты, на глубинный пласт высокоплотного грунта, тем самым предотвращая риск усадки фундамента из-за недостаточного сопротивления поверхностной почвы. За счет того, что опорная подошва свай располагается ниже пласта пучинистого грунта, плитный фундамент не подвергается выталкивающим воздействиям морозного пучения.

Рис: Забивка свай для фундаментной плиты

Рис: Обрезка железобетонных свай

  • По периметру фундамента устанавливается опалубка, стенки которой устилаются гидроизоляционным материалом;
  • Подсыпается уплотняющая песчаная подсыпка толщиной 10-20 см. На подсыпке размещается гидроизоляция и заливается слой подбетонки толщиной 2-3 см;
  • Создается армокаркас плиты, к арматуре которого привариваются выступающие из свай стержни;
  • Фундаментная плита заливается бетоном, после заливки смесь уплотняется вибрированием.

Рис: Заливка бетоном свайно-плитного фундамента

Плитный фундамент плюсы и минусы

Монолитно — плитный фундамент это самый затратный по количеству используемого бетона и арматуры. По этой лишь причине он редко используется в частном строительстве, так ка каждый застройщик стремится к экономии на материалах. Это единственный минус плитного фундамента.

Положительные стороны плитного фундамента:

  • такой фундамент долговечен,
  • требует минимум земляных работ,
  • располагается под всем зданием,
  • предохраняет здание от разрушений,
  • может нести нагрузки нескольких этажей возводимого здания,
  • ему не страшны сезонные перепады температур и движения грунта.

Расчет плитного фундамента

Расчет фундаментной плиты заключается в определении ее толщины исходя из нагрузок, которые будет испытывать фундамент во время эксплуатации и несущей способности почвы на строительной площадке.

Чтобы собрать нагрузки на фундамент необходимо определить массу здания, которая состоит из веса конструктивных элементов дома — стен, перекрытия и кровли.

Также нужно знать несущую способность грунта на строительной площадке. В идеале данная величина определяется в результате геодезических изысканий, однако при невозможности их проведения можно воспользоваться нижеприведенной нормативной таблицей.

В качестве примера произведем расчет толщины фундаментной плиты под двухэтажный дом из кирпича площадью 9*9 м. общей массой в 210 тонн, возводимый на песчаной почве с несущей способностью в 3.6 кгс/см2.

  • Исходя из площади здания и характеристик почвы рассчитываем требуемую нагрузку на грунт (совокупный вес дома и фундаментной плиты): 81000 см2 *3,6 кгс/м2 = 291,6 тонн. Если фактическая нагрузка окажется меньше расчетной, фундамент может деформироваться из-за неуравновешенных сил пучения, большей — велик риск усадки грунта под весом строения;
  • Высчитываем, какой вес должна иметь фундаментная плита, чтобы обеспечивалась требуемая нагрузка на почву: 291,6 — 210 = 81,6 тонн;
  • Определяем количество кубометров бетона, необходимых для заполнения плиты данной массы (вес 1 м3 бетона — 2.7 тонн): 81,6/2,7 = 30,2 м3 бетона;
  • Объем в 30,2 м3 при размерах фундаментной плиты в 9*9 м., согласно формуле кубатуры бетона, заполнит толщину в 36 см.

В результате расчетов мы получаем требуемую толщину плитного фундамента в 36 см.

Полезные материалы

Особенности проектирования ЖБ фундаментов

Правильное проектирования фундамента на железобетонных сваях — основополагающее его надежности.

Армирование фундаментной плиты

Армирование монолитной плиты

Важным этапом строительства дома является возведение фундамента. Эта основная часть принимает на себя нагрузки от подвижек грунта, от массива строения и других внешних факторов. Следовательно, фундамент должен быть достаточно прочным и надежным. Укрепить основание дома помогает армирование, то есть усиление металлическими арматурными прутьями.

  • С какой целью выполняют армирование плиты
  • Армирование плитного фундамента
  • Схема армирования
  • Расчет диаметра арматуры
  • Расчет количества арматуры
  • Способы создания арматурного каркаса
  • Как избежать ошибок при создании армирующего каркаса

С какой целью выполняют армирование плиты

Армирующий каркас является необходимым элементом фундаментной плиты. Однако многие строители пренебрегают этим этапом, считая, что бетон самостоятельно способен противостоять нагрузкам. Чтобы разобраться с вопросом, зачем нужно армирование фундамента, нужно знать, какие проблемы решает этот элемент. В частности речь идет о следующем:

  • Армирующий каркас делает основание прочнее, что позволяет противостоять нагрузкам больше, чем плита из обычного цемента.
  • Чистый бетон характеризуется высокой прочностью на сжатие, но плохо выдерживает изгибы. Металлические прутья не позволяют бетонной плите сгибаться от неравномерного давления. В результате снижается риск неравномерной усадки дома.
  • Армирующий каркас не позволяет бетонной плите деформироваться в результате вспучивания и подвижек грунта. Кроме того усиленный фундамент не боится резкой смены температуры и грунтовых вод. Следовательно, можно сделать вывод, армирование увеличивает срок эксплуатации и основания, и всей постройки.

Создание армирующего каркаса регламентируется специальными документами, где указаны рекомендуемые правила и размеры арматуры.

Армирование плитного фундамента

Армировать монолитную железобетонную плиту рекомендуется в зависимости от предполагаемой нагрузки, так как в некоторых местах она может быть значительной, например, под несущими стенами, колоннами или в углах.

Схема армирования

Укладка арматуры выполняется в зависимости от толщины плиты. Если этот параметр не превышает 15 см, то армирование проводится в один слой. В противном случае усиливать монолитную плиту нужно посредством каркаса.

Каркас представляет собой сетку с ячейками, одинаковыми во всех направлениях. Причем для легких построек расстояние между прутками может составлять до 40 см, при возведении стен из кирпича или бетона расстояние уменьшается до 20 см.

В целом регламентируемый размер ячеек не должен превышать толщину плиты больше, чем в 1,5 раза.

В зонах продавливания, то есть под несущими стенами, размер ячейки уменьшается в 2 раза. Это делает каркас и основание более прочным и надежным.

Расчет диаметра арматуры

Диаметр арматурных прутьев, которые используются для усиления фундаментной плиты, является очень важным параметром. Поэтому необходимо предварительно определить сечение прутьев арматуры.

Чтобы определить минимальный диаметр арматурных прутьев, следует воспользоваться определенной методикой:

  • Рассчитывают сечение плиты, для этого длину умножают на высоту. Для примера можно взять 6 и 0,3 метра: 6*0,3=1,8.
  • Вычисляют допустимую площадь сечения прута, для этого сечение плиты делят на минимальный процент армирования (согласно регламентируемым документам этот параметр равен 0,15%): 1,8:0,15=27.
  • Определяют площадь арматуры в одном ряду:27:2=13,5.
  • Вычисляют минимальное сечение, зная длину плиты и шаг между прутьями: 13,5:31=0,43.

Расчет диаметра прутьев

Узнать диаметр прутка по соответствующему сечению можно в ГОСТ 5781.

В целом опытные строители рекомендуют использовать следующие показатели: при длине основания менее 3 метров, можно использовать прутья диаметром 10 мм. В противном случае следует брать более толстые элементы, до 12 мм. Чаще всего строители используют арматурные прутья сечением 12-16 мм. Кроме того существует ограничение диаметра арматуры: он не может быть более 4 см.

Расчет количества арматуры

Количество требуемой арматуры рассчитывается по достаточно простой схеме. К примеру, армирование будет выполняться для плиты размером 8*8 м.

  1. Принимая во внимание стандартный размер ячеек 0,2 м, определяют количество прутьев: 8:0,2=40.
  2. К этой цифре необходимо добавить еще один прут, в результате получается 41 пруток.
  3. Для получения сетки необходимы и перпендикулярные штыри, следовательно, полученный результат увеличивают вдвое: 41*2=82.
  4. Учитывая, что каркас состоит, как минимум, из двух слоев, удваиваем и это значение: 82*2=164.
  5. Таким образом, для армирования плиты 8*8 метров понадобится 164 прута.
  6. Однако в большинстве случаев арматурные прутья имеют стандартную длину, которая равна 6 метрам. Значит, необходимо вычислить общий метраж арматуры: 164*6=984 м.
  7. Количество вертикальных соединительных прутьев вычисляется аналогичным способом. Если учесть, что соединение выполняется в местах пересечения горизонтальных элементов, то можно получить следующее: 41*41=1681.
  8. Теперь следует определить длину соединительных стержней. Зная, что высота монолитной плиты составляет 20 см, а расстояние от каркаса до верхней и нижней части основания должно быть не меньше 5 см, определяют длину стержня: 20-5-5=10 см.
  9. Теперь можно определить общий метраж соединительных стержней: 1681*0,1=168,1 м.
  10. Суммируем все данные и получаем результат: 984+168,1=1152,1 м.

Если в магазине материал продают по весу, то можно определить и этот параметр. Средняя масса одного погонного метра прута составляет 0,66 кг. Следовательно, общий вес арматуры будет таким: 1152,1*0,66=760 кг.

Способы создания арматурного каркаса

Чтобы собрать армирующий каркас для фундаментной плиты, необходимо соединить между собой прутья арматуры. Для этой цели используют два варианта: соединение сваркой и вязкой.

Сварочный метод используется очень редко, хотя в этом случае на изготовление каркаса требуется меньшее количество времени и сил. Основным недостатком такого способа является жесткое и неподвижное соединение, что не очень хорошо сказывается на качественных характеристиках монолитной плиты. Кроме того в процессе сваривания происходит расплавление металла, следовательно снижаются прочностные свойства арматуры.

Соединение прутьев с помощью вязальной проволоки не имеет особой жесткости. Под действием бетонной массы может наблюдаться растяжение проволоки, но разрыва в месте соединения не произойдет. Еще одним преимуществом соединения с помощью проволоки можно назвать экономию электроэнергии, так как работы проводятся вручную без использования сварочного или другого электрооборудования.

Ранее у нас уже была статья, в которой подробно рассказывается о том, как вязать арматуру.

Как избежать ошибок при создании армирующего каркаса

Ошибки могут совершаться на любом этапе строительства, армирование фундамента не является в этом случае исключением. Даже малейшие недочеты могут способствовать разрушению плитного основания или усложнить процесс бетонирования. Следовательно, необходимо подробнее узнать, какие ошибки совершаются на этапе армирования, чтобы полностью избежать их или свести к минимуму.

  • Самой главной ошибкой при армировании фундаментной плиты можно назвать неправильные расчеты предполагаемой нагрузки на фундамент или их отсутствие. Ведь на основании этих данных выбираются размеры арматурных прутьев, определяется схема расположения арматуры.
  • Прутья арматуры соединяются встык. Такой метод не может гарантировать прочности конструкции, поэтому рекомендуется соединять элементы внахлест, длина должна быть не меньше 15 диаметров.
  • В процессе укладки армирующего каркаса прутья расположены в непосредственной близости к почве или воткнуты в нее. В результате пучения или подвижек грунта происходит врезание арматуры в грунт, что приводит к образованию коррозии на прутьях. Это явление снижает прочность каркаса и всего основания.
  • Несоблюдение правил расположения прутков также может стать причиной разрушения плиты. Рекомендуемое расстояние между прутьями должно быть не более 40 см, а в некоторых ситуациях этот параметр снижается до 20 см.
  • Если торцы арматуры не имеют защитного покрытия, то под воздействием влаги из бетонного раствора может образоваться коррозия элементов.
  • Большое значение имеет правильное армирование под несущими стенами и в углах строения.
  • Установка каркаса проводится не на фиксаторы, а на деревянные бруски или другие нестандартные элементы. Они не только нарушают целостность бетона, но и способствуют проникновения влаги к металлическим элементам.

Армирование фундаментной плиты

Армирование фундаментной плиты — это очень ответственный и сложный этап. Но при соблюдении правил и точном выполнении расчетов можно самостоятельно осуществить этот процесс.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Расценки на заливку фундамента вручную
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector