Плитный фундамент для частного дома: где и когда используется, как рассчитать, этапы монтажа
Отправим материал на почту
Среди мелкозаглубленных оснований, фундамент-плита считается наиболее прочным и надежным. В качестве еще одного достоинства указывают относительно небольшой объем земляных работ, но это общая черта всех фундаментов с неглубоким залеганием в грунте. Единственный недостаток – высокая стоимость материалов и работ, которая обусловлена большим объемом бетонирования и необходимостью создания арматурного каркаса на всей площади основания. Но в принципе он не дороже заглубленного ленточного фундамента, особенно если учитывать еще и бетонные полы по грунту подвального помещения.
Фундамент-плита позволяет построить дом на песке
Область применения и особенности расчета
Основное назначение – использование в качестве основания на слабых грунтах с предельным значением несущих способностей до 2.5 кг/см2. Сюда попадают пески – пылеватые и средней плотности, глины и суглинки пластичные, торфяные и увлажненные грунты. Причем именно уровень влажности грунта во многом определяет его несущие способности – при намокании он буквально плывет
, теряя свои прочностные свойства. Поэтому, дренажу, гидроизоляции и отмостке отведена важная роль при обустройстве этого вида основания.
Надежная гидроизоляция – важная составляющая любого фундамента
В качестве одного из достоинств часто приводят аргумент, что монолитную плиту можно сделать своими руками. Но если даже не рассматривать вопросы выбора типа бетона и параметров арматурного каркаса, остается такой важный этап, как расчет размеров плиты. И если с площадью есть определенная ясность (размер дома плюс с каждой стороны небольшой запас), то толщину плиты рассчитать непросто.
Рекомендованный диапазон толщины плиты фундамента для малоэтажного строительства лежит в пределах 10-40 см.
Но в этот диапазон входит и легкая постройка
в виде гаража или летней кухни, и двухэтажный дом с мансардой. Если сделать плиту недостаточно толстой
или выбрать не ту толщину армирующего прутка (или размер ячейки), то она не сможет выдержать совокупной нагрузки. Излишний запас прочности приводит к удорожанию и без того недешевого основания, а избыточный объем бетонирования утяжелит всю конструкцию, и уже грунт может не выдержать совокупную нагрузку.
Есть еще один вариант с диаметрально противоположной сферой применения – плиту обустраивают на скальных и крупнообломочных грунтах с очень высокими несущими свойствами. В этом случае она скорее выравнивает площадку под строительство, а не перераспределяет нагрузку от конструкции.
Еще одна особенность этого основания – прокладку трубопроводов надо сделать на этапе нулевого цикла
Что учитывают при расчете фундамента
При расчете фундамента монолитная плита
учитывают совокупную нагрузку, которая включает:
вес здания, включая отделочные материалы;
вес самой плиты;
оборудование инженерных систем;
мебель и бытовую технику;
давление ветра и снега.
Атмосферные нагрузки носят временный характер, но их учитывают как постоянные. Они определяются как статистические характеристики, приведенные для каждого региона в таблицах нормативных документов. Пренебрегать ими нельзя – в некоторых районах ветровые нагрузки и давление снега имеют большие значения, и в пересчете на квадратный метр основания сопоставимы с удельным весом оборудования, бытовой техники и мебели.
Такой слой снега – это серьезное испытание для любого дома
Самодеятельные
застройщики практикуют более простой метод расчета толщины плиты. Он исходит из положения, что для малоэтажного дома необходим армирующий каркас из двойной сетки. Расстояния от нижней и верхней поверхности плиты до арматуры принимают равным 50 мм, расстояние между поясами – более 70 мм, диаметр прутка лежит в пределах 12-16 мм. И формула расчета сводится к следующей сумме: 2х50+70+4х(12-16)=218-234 мм. А так как толщину округляют в большую сторону кратно 50 мм, то получается, что она равна 250 мм. Окончательно регулируют
несущие способности фундамента за счет выбора диаметра арматуры и марки бетона.
Но надо еще раз подчеркнуть, что это весьма приблизительный метод, и в каких-то случаях он может не сработать
, поэтому все расчеты должны проводить специалисты.
Виды плитного фундамента
Существует два вида фундамента-плиты по технологии исполнения: сборная и монолитная.
В первом случае на подготовленной площадке укладывают железобетонные плиты. А в качестве выравнивающего и связующего
слоя заливают цементно-песчаную стяжку. Несущие возможности такого фундамента невысоки, поэтому его либо обустраивают на скальных (или крупнообломочных) грунтах, либо для легких построек.
Монолитная плита не имеет каких либо недостатков и ограничений в применении, кроме высокой стоимости изготовления. Есть даже рекомендации по применению плитного фундамента глубокого заложения:
для тяжелых сооружений на насыпных почвах с заглублением до материкового грунта;
строительство на смешанных грунтах, имеющих разные несущие свойства;
для обустройства подвального помещения в условиях высокого уровня грунтовых вод.
По профилю различают три варианта фундамента:
Сплошная плита. Дом без цоколя, когда поверхность плиты служит черновым полом первого этажа (например, шведская плита). Может быть как монолитной, так и сборной.
Ребристая плита. В нижней части присутствуют ребра жесткости. Если это монолитная технология, то для них роют дополнительные траншеи, а опалубку и армирование объединяют с общей частью. Если это сборная технология, то используют ребристые готовые плиты для фундамента.
Дополнительные ребра жесткости сделают конструкцию более надежной даже при небольшой толщине основной части фундамента
Коробчатый фундамент. Дом с цоколем на плите и бетонным перекрытием первого этажа. Плита и цоколь могут иметь монолитную технологию, сборную или комбинированную.
Структура по слоям
В разрезе плита фундамента имеет такую же структуру, что и бетонные полы по грунту.
Так выглядит максимально полная структура монолитной плиты в качестве основания дома
Стандартный пирог
полного профиля имеет следующий вид:
выровненный и утрамбованный материковый
грунт;
разделительная геомембрана (желательна, но не обязательна);
подушка из песка (или из двух слоев – песка и щебня)
В Европе и у нас в последнее время набирает популярность модификация фундамента, который называется шведская плита
. Особенность в том, что теплый водяной пол закладывают не в стяжке, а в самой плите.
Шведская плита фундамента под частный дом с теплым полом
Дренаж и гидроизоляция
Основная причина намокания грунта и потери его несущих свойств заключается не в грунтовых водах, которые залегают гораздо глубже подошвы мелкозаглубленного фундамента, а в верховодке. Сюда входят осадки, сезонное таяние снега, а также инфильтрация воды от близко стоящих водоемов, если их зеркало
находится на одном уровне с плитой. В меньшей мере, но также оказывает влияние капиллярный подъем воды в некоторых видах грунта.
Характер дренажных мероприятий зависит от особенностей региона и участка. Если дом стоит на склоне, то возможна закладка отсекающего дренажа. На ровных участках можно обустроить комплексную ливневую канализацию, включающую отвод воды с площадок и дорожек за пределы участка. Но в любом случае ниже уровня бетонной плиты фундамента по периметру отмостки закладывают дренажные трубы, которые с небольшим уклоном сводят в дренажный колодец.
Укладка дренажной трубы
Гидроизоляция носит комплексный характер. Если кратко сформулировать суть технологии, то она заключается в том, что плиту буквально заворачивают в два слоя рулонной изоляции. А полный перечень работ выглядит так:
После проведения нулевого цикла и засыпки песчано-гравийной подушки на выровненной площадке стелют два слоя из полотен рулонной битумной изоляции.
Все листы укладывают внахлест, а верхний слой относительно нижнего сдвигают на ширину в половину листа.
По всему периметру рулонная гидроизоляция должна быть уложена с запасом, достаточным, чтобы загнуть края к торцу плиты.
После заливки и созревания бетона, выступающие края гидроизоляции приклеивают битумом к торцу основания.
Проводят гидроизоляционные работы по защите верхней и боковых поверхностей фундамента.
И в заключение. Что бы ни писали о возможности обустройства своими руками монолитного фундамента-плиты, его технология строительства предполагает даже для небольшого дома значительный объем бетонирования с непрерывным циклом заливки. А при толщине фундамента 25 см и скромных размерах дома 10х10 м – это 25 м 3 бетона. И это без учета слоя подбетонка. Плюс надо:
провести нулевой цикл;
завезти, разровнять и утрамбовать для подушки не менее 30 м 3 песка и щебня;
грамотно провести гидроизоляцию плиты;
связать две сетки армирующего каркаса.
Такой проект фундамента для дома качественно может выполнить только бригада профессионалов
Как правильно рассчитать толщину фундаментной плиты
Плитный фундамент широко используется при строительстве малоэтажных зданий. Монолитная конструкция надежно защищает сооружение от проникновения грунтовых вод. Большая площадь опирания предотвращает просадку и деформацию грунта. Жесткая система армирования предохраняет основание от разрушения.
Принцип строения монолитного фундамента
Основой конструкции плитного фундамента служит монолитный бетонно-армированный слой. Подобная конструкция позволяет равномерно распределять усилия от здания на дно котлована.
При просадке и перемещении грунта фундамент компенсирует изменения. Это свойство называют плавучестью
основания.
Для его изготовления используют высококачественный бетон. Высоту конструкции определяют расчетным способом. Основными критериями для подсчета являются характеристика грунта и проектная нагрузка от сооружения.
Конструкция монолитного фундамента
Плитный фундамент имеет следующую конструкцию:
- Котлован.
- Дренажная система.
- Опалубка.
- Песчаная подушка.
- Слой геотекстиля.
- Щебеночный слой.
- Бетонная подготовка.
- Гидроизоляция.
- Теплоизоляция.
- Арматура.
Для устройства фундаментной плиты выкапывают котлован. Размеры котлована в плане должны превышать размеры будущего дома на 1–2 метра. Увеличенные размеры служат для укладки дренажа и устройства отмостки.
Дренажная система
Дренаж служит для отвода поверхностных вод от внешних стен здания. Состоит из системы перфорированных труб и приемного колодца. Трубы укладывают с небольшим уклоном. Для защиты от проникновения песка трубы оборачивают 1–2 слоями геотекстиля.
Для изготовления опалубки используют деревянные доски или водостойкую фанеру. Все элементы соединяют с помощью саморезов и стальной проволоки.
Песчаная подушка
Для устройства песчаной подушки используют крупнозернистый песок. Песок позволяет воспринимать и равномерно распределять усилия на плавающую плиту.
Геотекстиль
Между щебнем и песком укладывают слой геотекстиля. Он защищает состав от перемешивания и нарушения дренирующих свойств щебня.
Служит для восприятия и передачи усилий на песчаную подушку. Щебень применяют в качестве дополнительной дренирующей системы. Вода при прохождении ослабляет напор и теряет способность к вымыванию песка.
Бетонная подготовка
На песчано-щебневое основание укладывают бетонную подготовку. Высота конструкции составляет 50–150 мм. Подготовку выполняют из бетона низких марок.
- защищает бетон от утечки цемента;
- равномерно распределяет нагрузку;
- делает удобным монтаж стального каркаса.
Гидроизоляция
На бетонную подготовку укладывают слой гидроизоляции. В качестве материалов используют полимерно-битумные вещества. Гидроизоляционный материал служит для защиты фундаментной плиты от проникновения грунтовой влаги.
Теплоизоляция
Теплоизоляция служит для защиты основания от промерзания. В качестве утеплителя используют экструдированный пенополистирол. Высоту слоя принимают 10–15 см.
На теплоизоляцию укладывают полиэтиленовую пленку. Она служит защитой от проникновения жидких компонентов бетонной смеси в утеплитель.
Опорные элементы зданий армируются стальными каркасами. Сетка изготавливается из ребристых стальных стержней диаметром 12–18 мм. Они связаны в единый пространственный каркас с помощью стальной тонкой проволоки.
Размер ячеек каркаса зависит от величины проектируемых усилий на основание. Размер ячеек определяется расчетным путем и составляет от 10 до 25 сантиметров.
Расчет высоты фундамента
Целью расчета толщины плитного фундамента являются:
- Определение размеров опорной плиты.
- Вычисление нагрузок на дно котлована.
- Подсчет необходимых материалов.
- Вид и характеристика грунта основания.
- Материал элементов здания.
- Проектируемые усилия.
При расчете учитывают два типа усилий:
- статические;
- динамические.
Статические силы являются постоянной величиной. Они вызваны весом элементов здания.
Динамические усилия изменяются во времени и в значениях. Они оказываются людьми, мебелью, оборудованием и влиянием атмосферных осадков.
При подсчете нагрузок постоянного действия используют повышающие коэффициенты надежности конструкций. Эти коэффициенты зависят от размеров и материала элементов здания. Значения коэффициентов приведены в нормативных документах.
Подсчет динамических усилий ведут с учетом условий местности, типов используемой мебели, оборудования, планируемой заселенности дома.
В качестве результатов расчета получают следующие данные:
- Удельная нагрузка на 1 м 2 грунта основания.
- Допустимая толщина конструкции.
- Глубина залегания фундамента.
Последовательность расчета
В процессе расчета плитного фундамента выполняют следующие действия:
- Вычисляют суммарные усилия от фундамента и основной части сооружения. Значение определяют сложением сил постоянного и временного действия.
- Определяют допустимую нагрузку. Величину определяют по нормативным документам в зависимости от типа грунта.
- Определяют максимальную массу основания.
- Вычисляют максимальную толщину опорной плиты. Полученное значение округляют в меньшую сторону до значения, кратного 5 мм.
- Повторяют решение задачи с принятой толщиной опоры.
Для автоматизации процесса используются специальные компьютерные программы.
Анализ результатов расчета
В процессе подсчета получают следующую высоту фундамента, мм:
- менее 150;
- от 150 до 350;
- более 350.
В первом случае монолит не подходит в качестве опоры. Требуются дополнительные обследования и принятие решений для укрепления грунтов.
Во втором случае бетон подходит в качестве основания. Полученный результат округляют до ближайшего значения, кратного 50 мм.
В третьем случае бетон не подходит в качестве опорной части. Требуется принимать другой вариант опор (ленточный или столбчатый).
Глубина залегания фундамента
Глубину залегания плитного фундамента определяют по уровню поверхностных вод и толщине основания.
Глубина залегания зависит от следующих факторов:
- типа грунта;
- глубины промерзания;
- суммарных нагрузок;
- уровня грунтовых вод.
Рекомендуемая глубина котлована приведена в нормативных строительных документах. Она может составлять, см:
- в северных регионах – от 80 до 100;
- в центральных и южных районах – от 30 до 70;
- в горных районах – до 20.
Что можно рассчитать, зная толщину фундамента?
По вычисленной толщине плиты рассчитывают следующие параметры:
- объем бетонной смеси;
- расход арматуры.
Расчет необходимого количества основной арматуры
Арматуру располагают равномерно по всей плавающей плите. В зависимости от толщины плиты каркас устанавливают в один или несколько рядов. Нормативное количество ярусов арматурной сетки при толщине плиты составляет:
- до 15 см – 1 ряд;
- от 15 до 30 см – 2 ряда;
- более 30 см – 3 и более ряда.
Для продольных сеток рекомендовано использовать стержни диаметром 12–18 мм. Диаметр стержней поперечных сеток принимают 8–12 мм.
Шаг стержней зависит от толщины плиты. При ее высоте до 25 см шаг стержней принимают 15 см. При высоте плиты 25 см и более шаг стержней 10 см.
Пример расчета
- Рассчитать высоту фундамента.
- Определить расход материалов.
- Удельное нормативное сопротивление грунта – 0,350 кг/см 2 .
- Размеры здания в плане – 4*8 м (320000 см 2 ).
- Общий вес конструкций – 24000 кг.
- Размеры опорной плиты в плане – 6*10 м.
- Плотность бетонной смеси – 2500 кг/м 3 .
- Вес 1 погонного метра стальной арматуры — 1,210 кг/м.
- Шаг основной арматуры – 100 мм.
- Диаметр прутьев – 14 мм.
Какой толщины должна быть плита монолитного фундамента?
Плитный фундамент считается самым надежным и выбирается при строительстве домов на неустойчивых и подтапливаемых почвах. Этот тип оказывает минимальное воздействие на грунт и обеспечивает равномерное распределение всех весовых нагрузок. Технология заливки сама по себе простая, основной акцент делается на расчете параметров плиты, а именно: глубины заложения, высоты подушки, марки и толщины бетона, сечения арматуры, потребности в утеплении. Диапазон варьируется от 15 до 35 см, если расчетная величина отличается, то рассматриваются другие варианты основ.
Особенности плитного фундамента
Представляет собой бетонный монолит с двумя рядами сетки из арматуры, размещаемый поверх утрамбованной песчаной подушки, в особо сложных случаях – усиленный ребрами жесткости снизу. Величина затрат на его строительство зависит от степени заглубленности основания: на устойчивых почвах оно практически сравнивается с землей и требует минимальных вложений и усилий. На плывущих грунтах или при необходимости организации подвального пространства на плитный фундамент уходит до 1/3 общестроительного бюджета, так как закладка проводится ниже уровня промерзания.
Существуют нормы, согласно которым слой армосетки размещается на расстоянии не менее 5 см от края плиты, 7 – между собой, минимальное сечение арматуры – 12 см. С учетом укладки двух прутьев в решетку итоговая толщина составляет 21,8 см. Но использовать его по умолчанию нельзя, точные параметры монолитного фундамента определяет расчет. Полученное значение сравнивают с рекомендуемым с учетом веса здания и геологических условий участка:
Толщина плиты для деревянного дома зависит от этажности, при использовании хорошо просушенных материалов их удельный вес не превышает 600 кг/м 3 , что в 2,5-3 меньше, чем у кирпича. Как следствие рекомендуемое значение составляет 30 см.
Последовательность расчета толщины будущей плиты
К исходным данным относят: все весовые нагрузки, включая снеговые, удельное давление на грунт для данного типа фундамента (справочная величина, зависит от типа почвы), площадь постройки. Вес самой монолитной плиты игнорируется благодаря ее размещению на песчаной подушке. Основные этапы расчета при этом:
- Анализ и грунта и определение оптимального удельного давления на фундамент.
- Расчет массы постройки. Суммируется вес стен (включая отделку и утеплитель), перекрытий, кровельных конструкций, мебели, снега на крыше зимой.
- Определение удельной нагрузки на грунт путем деления веса дома на площадь и сравнение ее с нормативным значением. Полученная разница умножается на размеры плитного фундамента, итоговое число соответствует его требуемой массе.
- Расчет оптимального объема (деление предыдущего значения на плотность бетона) и толщины монолита.
- Округление до ближайшей величины, кратной 5 (не важно в какую сторону).
- Перерасчет массы монолитного фундамента и сравнение его с рекомендуемой, расхождение не должно превышать ±25 %.
Следующим шагом является определение оптимальной глубины заложения и толщины подушки из щебня и песка, эти факторы напрямую зависят от типа почвы. Минимальная высота траншеи – 60 см, но такая закладка допустима лишь на устойчивых грунтах. Во всех остальных случаях плитный фундамент размещается на 60 см ниже уровня промерзания. Толщина засыпки зависит от веса постройки, минимум составляет:
- Для гаража – 25 см.
- Легких щитовых конструкций – 15 см.
- Фундамента для дома из бруса – 25-30 см.
- Для здания из кирпича и бетона – 50 см (из ни 20 – щебень, 30 – песок).
Этот слой обеспечивает равномерность распределения весовой нагрузки, на сложных почвах его увеличивают на 5 см как минимум.
Этапы строительства монолитного фундамента по шагам
Работы начинаются с анализа состояния грунта и расчета толщины самого основания и подушки под ним, после чего определяется требуемое количество стройматериалов. При возведении монолитной плиты рекомендуется придерживаться следующей схемы действий:
1. Разметка участка и земляные работы.
2. Настил геотекстильного полотна по дну и периметру стен выкопанного котлована.
3. Размещение дренажного отвода. Необязательный этап, выбирается при высоком уровне грунтовых вод. В этом случае по дну котлована прорывают неглубокие траншеи, закрываемые тем же геотекстилем, поверх которого прокладываются пластиковые трубы с отверстиями. После чего их засыпают щебнем и накрывают еще одним слоем сетки. Рекомендуемая схема расположения труб – поперек будущей монолитной плиты.
4. Организация подушки, первым засыпается и трамбуется щебень (на особо сложных грунтах – пропитанный битумом), после чего эту операцию повторяют с песком, для облегчения процесса уплотнения его слегка смачивают. На этом этапе задействуется вибротехника, достичь нужной плотности без оборудования непросто.
Важный нюанс: используется песок только крупных фракций, при превышении толщины подушки свыше 10 см он трамбуется послойно.
5. Прокладка коммуникаций согласно заранее составленной схемы (при необходимости). Этот этап проводится одновременно с предыдущим, водопроводные или канализационные трубы размещаются поверх прослойки из щебня. Сверление монолитной фундаментной плиты после застывания считается грубейшим нарушением технологии, важно продумать любые мелочи.
6. Выравнивание дна котлована тощим бетоном. Еще один необязательный, но рекомендуемый этап, выбираемый при риске подтапливания или смещения грунта. Толщина заливаемого слоя – в пределах 10 см.
7. Монтаж опалубочных конструкций, проверка разметки и отклонений по уровню.
8. Настил рулонной гидроизоляции с обязательным выпуском по краям около 1 м. Опытные строители используют не менее двух слоев, все стыки обрабатывают паяльником.
9. Утепление будущей монолитной плиты (рекомендуется) – укладка экструдированного пенополистирола по дну и бокам котлована с учетом отверстий для коммуникаций. Их толщина учитывается заранее, до начала монтажа опалубки.
10. Армирование – перевязка железных прутьев с минимальным сечением в 12 мм с помощью пластиковых хомутов или проволоки с интервалом от 20 до 30 см. Сетка размещается в два слоя, нижний связывается из более толстой и прочной арматуры. На этом этапе важно не повредить утеплитель (при наличии) или гидроизоляцию, поэтому под прутья размещают специальные пластиковые подпорки.
11. Заливка бетона. Этот этап проводится в один день, при большом объеме фундамента имеет смысл заказать готовый раствор. Допускается самостоятельное приготовление бетона с маркой прочности не ниже М300, но допустимый перерыв в процессе не превышает 12 часов. Бетон заливается, разравнивается и трамбуется исключительно послойно по всему периметру монолитной плиты. Заполнение отдельными участками приводит к образованию трещин, этот фактор является еще одним доводом в пользу заводского раствора. Залитый бетон уплотняется глубинными вибраторами, в крайнем случае – вручную, после чего его поверхность разглаживается, выравнивается рейками и накрывается полиэтиленовой пленкой.
12. Выдержка монолитного фундамента – не менее 4 недель, с обязательным уходом за поверхностью (обрызгивании водой) в течении первых 7-10 дней.
13. Снятие опалубки, гидроизоляция боковых стен плиты, а именно – поднятие и крепление к стенам отложенных ранее рулонных стройматериалов.
Указанная технология строительства фундамента требует значительных вложений и трудозатрат, важно понимать, что все они будут бесполезны при выборе неправильной толщины плиты или глубины ее заложения. Такие этапы, как анализ состояния грунта, расчет параметров основания и непосредственно бетонирование однозначно стоит доверить специалистам. Данная пошаговая инструкция подходит для возведения плоской монолитной железобетонной плиты, при необходимости прокладки ребер жесткости процесс усложняется: подготавливаются специальные траншеи вдоль несущих стен с шагом не менее 3 м. Но их точные размеры и интервал определяет сложный инженерный расчет, в частном строительстве этот вариант используется редко.