Часто грунт просто не позволяет выполнить более дешёвый и менее трудоёмкий тип фундамента, чем плитный. Плитные фундамент достаточно популярен и распространен. Благодаря своей жесткой монолитной конструкции, которая выполняется под всей площадью дома, им абсолютно не страшны никакие перемещение грунта. В этом случае плита двигается хаотично вместе с домом, тем самым, защищая его от разрушения. Поэтому этот фундамент еще называют и плавающими.
Плитный фундамент, безусловно, идеально подходит для защиты подвальных помещений от влаги, обеспечивая 100% водонепроницаемость в случае правильной гидроизоляции. Расчет плитного фундамента перед началом работ просто необходим, так ему придется выдерживать значительные нагрузки.
Фундаментный «пирог»
Он применяется именно в таких ситуациях, когда другой тип фундамента просто не представляется возможным возвести. Факторами, влияющими на выбор именно этого типа фундамента, являются слабые грунты, большие массы строений, высоко протекающие грунтовые воды и так далее.
Плитный фундамент расчёт его требуется проводить в основном только для выяснения общих затрат, то есть на количество необходимого строительного материала. Проводить расчёт на его несущую способность просто не имеет смысла, так как она очень большая, и такой фундамент способен выдерживать просто колоссальные нагрузки.
Расчёт фундаментов плитного типа
Плитный фундамент
Для проведения расчётов нужно иметь некоторые исходные данные. Чем больше информации мы знаем о фундаменте, тем меньше и легче становятся подсчёты.
Итак, зададим некоторые исходные данные, которые будут известны в любом случае:
- Возводится плитный фундамент, который имеет глубину заложения 0,5 метра;
- Ширина фундамента равна 10 метров;
- Длина фундамента равна 5 метрам;
- Высота отливной части равна 0,3 метра;
- Фундамент армирован двумя поясами арматуры;
- Диаметральное сечение использующейся арматуры равно 12 миллиметров;
- Высота между двумя поясами армирования равна 13 сантиметрам;
- Ширина и длина ячейки равны между собой, и составляют 0,2 метра;
- Пояса скреплены между собой вертикальными перемычками, расстояние межу которыми равно 0,2 метра.
Расчёт и конструирование железобетонных плитных фундаментов, как в нашем случае, выполняется в несколько этапов. В общем случае можно выделить две основные части такого расчёта:
- Расчёт количества бетона и наполнителя;
- Расчёт арматуры.
Если проводится расчёт стоимости возведения такого фундамента, то к исходным данным нужно ещё прибавить цены на все строительные материалы, а при расчёте нужно будет рассчитать количество цемента, исходя из расчёта бетона и тех пропорций, которые использовались при его изготовлении.
Наш расчёт направлен на рассмотрение общих принципов проведения таких расчётов, поэтому стоимость считать не будем.
Расчёт количества бетона и наполнителя
Армирование плитного фундамента
Количество бетона выражается в объёме или его массе. Рассчитаем объём бетона, как длина фундамента, умноженная на ширину фундамента и умноженная на высоту отливной части, то есть той части, которая выполнена из бетона:
5*10*0,3=15 кубических метров бетона.
Такое количество чистого бетона потребуется, чтобы залить фундаментную плиту с данными размерами. Теперь на основе этих данных можно рассчитать вес всего бетона, как весь объём бетона, умноженный на среднюю плотность бетона, то есть примерно на 2500 килограмм на метр кубический, получим:
15*2500=37500 килограмм.
Именно столько будет весить бетонная плита таких размеров.
Дальше можно рассчитать количество наполнителя, как длина плиты, умноженная на ширину плиты и умноженная на высоту фундамента без отливной части. В таком расчёте не хватает только одной составляющей – высоты. По условию сказано, что глубина заложения фундамента равна 0,5 метрам, а высота отливной части равна 0,3 метра, это значит, что вся остальная высота и есть высота наполнителя, то есть получим:
0,5-0,3=0,2 метра.
Теперь можно высчитать объём наполнителя:
10*5*0,2=10 кубических метров. Такое количество наполнителя понадобится, чтобы устроить плитный фундамент с заданными размерами. В роли наполнителя может выступать песок, щебень, гравий и так далее.
Если требуется узнать количество цемента, которое необходимо для устройства такого фундамента, то нужно знать, какие пропорции будут использоваться для изготовления бетона.
Предположим, что раствор изготавливался из 1 части цемента, из 3 частей песка и из 1 части воды. Тогда весь объём состоит из 5 равных частей, которые равны по объёму, но не равны по массе.
Тогда, зная, что всего использовалось 15 кубических метра бетона, можно определить долю цемента, как весь объём, делённый на 5 частей, получим:
Фундаментная плита в опалубке
15/5=3 кубического метра. Это столько нужно цемента для приготовления бетонного раствора.
Теперь определим массу цемента, как плотность, умноженная на объём, получим:
3*2000=6000 килограмм. Один мешок цемента весит порядка 50 килограмм, отсюда можно сделать вывод, что нам нужно:
6000/50=120 мешков цемента.
Для того, чтобы снизить количество необходимого цемента в раствор добавляют щебень, что в разы уменьшает расход чистого цемента.
Расчёт арматуры
Расчёт арматуры на плитный фундамент производится согласно способа армирования, то есть согласно исходных данных. По условию сказано, что армирование производится в два пояса, которые абсолютно одинаковы между собой. Поэтому для простоты расчёта можно вычислить количество арматуры, которое нужно затратить для одного пояса, а потом умножить эту цифру на два.
По длине фундамент имеет 10 метров, значит, армированными будут 9 метров 80 сантиметров. Это так потому, что с каждой стороны нужно оставить край не армированным, так как арматура не должна выходить за границы бетона. В нашем случае прут арматуры не доходит до каждого края 10 сантиметров. Тоже самое можно сказать и про ширину фундамента, то есть всего придётся армировать 4 метра 80 сантиметров.
Подготовка основания под здание
Из исходных данных также известно, что ширина и длина ячеек сетки равны между собой, и составляют 20 сантиметров. Это значит, что прутья арматуры лежать на расстоянии 20 сантиметров друг от друга. Такие данные позволяют нам вычислить количество прутьев, которые поместятся на всей ширине и длине фундамента. Вычислим количество прутьев на всей длине фундамента:
980/20+1=50 прутов. Здесь прибавляли ещё один прут, так как прутья расположены на краях с обеих сторон. Каждый такой прут имеет длину, равную ширине армированной части фундамента, то есть 4 метра 80 сантиметров, тогда найдём общую длину всех прутьев, которые нужны для армирования фундамента по длине:
4,8*50 = 240 метра.
Дальше найдём количество арматуры, которое требуется затратить для армирования ширины фундамента. Она находится по аналогии с длиной фундамента, то есть имеем:
480/20+1=25 прутов. Так же, как и в случае с армированием длины плиты, здесь прутья имеют длину, равную длине армированной части длины фундаментной плиты, то есть 9 метров 80 сантиметров, тогда, исходя из этого, можно найти длину всех прутьев, которые необходимо затратить для армирования всей ширины фундамента:
9,8*25=245 метров арматуры.
Теперь, зная длину всех прутьев, которые нужны для устройства армирования длины и ширины фундаментной плиты, можно без особого труда, найти длину всей арматуры, которая нужна для устройства одного пояса армирования. Такая длина будет являться суммой обеих длин, то есть получим:
240+245=485 метров. Именно столько арматуры нужно затратить для устройства одного пояса армирования фундаментной плиты заданных размеров.
Исходя из этого, можно найти количество арматуры, которое необходимо затратить для армирования второго пояса. Как уже было сказано, они абсолютно идентичны, поэтому можно сделать вывод, что количество арматуры нужно одинаковое. Посему для обоих поясов потребуется такое количество арматуры:
485*2=970 метров.
Теперь осталось вычислить количество арматуры, которое необходимо затратить для устройства вертикальных перемычек между обоими поясами. По условию сказано, что расстояние между ними равно 13 сантиметрам. Отсюда можно сделать вывод, что длина одной вертикальной перемычки равна 15 сантиметрам. Эти два сантиметра нужны для того, чтобы прикрепить перемычку к обоим поясам с двух её концов. Не важно, какой способ крепления выбран – вязать проволокой или приваривать, по одному сантиметру всё равно оставлять нужно, а лучше и больше.
Гидроизоляция стенок плитного фундамента
Из условия также следует, что расстояние между двумя соседними перемычками равно 20 сантиметров, следовательно, можно сделать вывод, что в одном ряду таких перемычек по длине будет столько, сколько прутьев арматуры, то есть 50 перемычек.
Тогда по ширине их будет 25 штук. Значит, всего получается 25 рядов по 50 перемычек в каждом ряду. Отсюда можно вычислить общее количество перемычек, которое требуется затратить на устройство вертикального крепления двух поясов армирования, как количество перемычек в ряду, умноженое на количество рядов, то есть получим:
50*25=1250 перемычек.
Тогда, зная длину одной перемычки можно найти общую длину арматуры, которая нужна для изготовления всего количества вертикальных перемычек, как:
1250*0,15= 187,5 метра.
Теперь мы знаем, сколько арматуры требуется для устройства обоих поясов армирования и сколько необходимо для устройства вертикальных перемычек, следовательно, можем узнать количество арматуры для устройства армирования фундаментной плиты с заданными размерами:
187,5+970=1157,5 метров арматуры.
Если учесть, что арматура будет спиливаться при разрезании её на части нужных размеров, то необходимо рассчитывать общее количество с запасом, который, как правило, составляет порядка 1-3 процентов. Исходя из этого, получим, что для устройства армирования фундаментной плиты нужно от 1170 до 1192 погонных метров арматуры, которая имеет диаметр 12 миллиметров.
С таким же запасом следует рассчитывать и количество цемента, причём запас необходимо брать по максимуму, то есть даже не три, а все четыре процента, так как потери при работе с бетоном достаточно велики.
Кстати, диаметр в исходных данных дан именно для того чтобы вычислить стоимость необходимого материала, так как арматура разного диаметра имеет разные цены.
Плитный фундамент, как правило, дорогой из-за расходов на трудоемкие земляные работы, а также бетон и арматуру. Конечно, выкопать котлован под заливку вы можете и сами, тем самым, немного сэкономив. Проектировщики иногда для экономии средств советуют использовать ленточный монолитный фундамент.
К сожалению такая, конструкция такая не может дать гарантий надежной гидроизоляции, иногда она даже подвержена просадкам. Поэтому, прежде чем экономить, подумайте, не обойдется ли это потом еще дороже и не придется ли все начинать сначала.
Весь расчёт, который представлен выше показывает затраты и материалов и средств на его возведение. Однако существуют и другие расчёты фундамента, например, расчёт на прочность или на просадку. Самым популярным расчётом является расчёт фундамента на факт его способности удержать строение и не дать неравномерную просадку, что в свою очередь может привести к выходу из строя самого фундамента, а как следствие, и перекоса здания.
Суть такого расчёта состоит в том, чтобы сначала установить сопротивление грунта, то есть ту массу, которую грунт площадью 1 сантиметр квадратный способен выдержать и не дать при этом просадку. К слову говоря, обычный строительный крупнозернистый песок способен выдерживать нагрузку порядка 4 килограмм.
Дальше вычисляют общую массу строения путём сложения всех масс, включая и массу самого фундамента. После этого узнают площадь опоры, то есть площадь фундамента. Дальше узнают, сколько килограмм приходится на один сантиметр квадратный площади опоры.
После этого сравнивают максимальную допустимую массу и только что вычисленную массу и делают соответствующие выводы. Если давление строения меньше сопротивления грунта, то такой фундамент считается пригодным, если же она больше, то либо увеличивают площадь опоры, либо просто уменьшают массу здания.
Примером ещё одного расчёта может случить расчёт на прогиб фундамента. Однако такой расчёт относится в большей степени к ленточным и столбчатым фундаментам, хотя если неравномерно загрузить и плитный фундамент, то и в нём может возникнуть сила кручения, которая может привести к перелому фундаментной плиты.