Максимальная нагрузка для монолитной плиты фундамента толщиной 200 мм

Монолитная плита фундамента толщиной 200 мм может выдерживать значительные нагрузки, однако точное значение зависит от множества факторов, таких как тип грунта, спецификации используемого бетона и условия эксплуатации. Обычно такие плиты проектируются с учетом нагрузки от здания и дополнительного веса, который может возникнуть в процессе эксплуатации.

Типичная несущая способность подобной плиты может варьироваться от 150 до 250 кПа. Это предполагает, что плита будет использоваться для зданий средней этажности или одноэтажных конструкций. Для достижения точных показателей необходимо проводить тщательные расчеты и анализ перед началом строительства.

Расчет плитного фундамента по нагрузке с примером

Плитный фундамент

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:

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.

*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.

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 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:

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% < 25%(максимальная разница).

Проверять фундамент большей толщины уже нет смысла, поскольку требующий меньшего расхода бетона и арматуры размер удовлетворил требованиям. На этом пример расчета толщины завершен. Принимаем плиту толщиной 20 см. Следующим этапом станет расчет армирования и количества арматуры.

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

По хорошему плиту нужно рассчитывать и на изгибающие нагрузки, но эти расчеты сложны и выполняются профессионалами на специальном ПО. Чтобы точно понять какой диаметр арматуры и ее шаг необходим в вашем случае, нужно проводить точные вычисления, либо закладывать арматуру с большим запасом по прочности и минимальным шагом, соответственно сильно переплачивая.

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.

Оцените статью
Отменить ответ
Василий 07.02.2018 в 12:45

Здравствуйте. При расчетах монолитного фундамента есть две нагрузки на грунт. Первая Р — зависит от вида грунта. Вторая Р1 — расчетная. Так вот есть случаи когда Р1 больше Р. И дельта получается с отрицательным значением.

Что делать в этом случае?

Если у вас дельта получается отрицательной, то это значит, что ваш дом слишком тяжелый для данного грунта. Т.е. удельная расчетная нагрузка P1 превышает оптимальное значение для данного типа грунта. Нужно пересматривать конструкцию дома или фундамента. Но есть одно но, значение P вы берете из таблицы, а тип грунта определяете «на глаз», из-за этого могут быть существенные неточности, чтобы все было точно, нужно делать геологическое исследование и измерять реальную несущую способность вашего грунта.

Если в примере нагрузку от дома увеличить на 20 тон, то по вашим расчетам нужна плита толщиной 16 см. То есть чем тяжелее дом, тем тоньше плита? Где подвох?

Никакого подвоха нет. В данной статье речь идет о расчете максимальной нагрузки от фундамента с домом на грунт.

Т.е. масса дома вам известна (при заданных размерах и конструкции), несущую способность на грунт вы знаете (предположительно), в статье же просто вычисляется максимальная масса плитного фундамента при заданной массе дома и известной несущей способности грунта, из массы вычисляется максимальная толщина которую вы можете применить. Если толщина слишком маленькая (менее 15 см), то вам нужен точный расчет на изгибающие нагрузки.

Если слишком большая (более 35 см), то скорее всего плитный фундамент избыточен в вашем случае. Если у вас получилась толщина более 15 см но менее 35 см, то вы можете избежать расчета, сильно перестраховавшись (две сетки арматуры большого диаметра с маленьким шагом, высокая марка бетона). Чтобы не переплачивать за материалы, нужен точный расчет, сами вы его правильно не сделаете.

Расчет лучше делать при любых условиях, потому что сами вы не сможете точно определить несущую способность грунта (лишь приблизительно), для этого проводят геологические изыскания. Эта статья служит только для прикидки, подойдет ли в вашем случае плитный фундамент или стоит обратить внимание на другую конструкцию. В статье об этом сказано.

Помните о том, что фундамент не несет ваш дом, он лишь распределяет и передает нагрузку от строения на грунт. А с грунтом может быть много сюрпризов. Он может быть насыпной, а вы этого не знаете, могут быть скрытые полости от старой застройки и много чего еще.

Подскажите, пожалуйста, в каком СП посмотреть таблицу с оптимальным удельным давлением на грунт? Если это из приложения Б, СП 22.13330.2016 Основания зданий и сооружений, то что-то не сходятся расчетные сопротивления в СП и вашей таблице.

Скажите пожалуйста, если у меня 1 метр насыпного грунта (утрамбованный ПГС, под пятном застройки с запасом по 2 метра в стороны), то какое оптимальное удельное давление на грунт, кг/см мне использовать для просчета плиты?

Фундамент монолитная плита, какая толщина оптимальна для дома

Задумав построить жилой дом, который, даже будучи возведённым по каркасно-обшивной технологии, должен стоять не менее 50 лет, не стоит во главу угла ставить вопрос экономии на фундаменте. Ведь именно от него зависит не только срок службы здания, но и эксплуатационный комфорт – в частности, сохранение тепла, 25% которого теряется через заглублённые в грунт конструкции. Фундамент монолитная плита способен решить все поставленные задачи – была бы правильно рассчитана толщина. Как это сделать самостоятельно, мы и расскажем в данной статье.

Что нужно знать о плите при выполнении расчёта

Фундамент плита выглядит, как сплошной монолит, параметры которого соответствуют проекции здания. Монолитная плита может выходить за контуры стен только в том случае, когда вертикальные поверхности требуется утеплять по системе вентфасада, облицовывать кирпичом или камнем.

Основным достоинством такой конструкции является максимально увеличенная площадь опоры, делающая её очень устойчивой даже в условиях сейсмической нестабильности. Главное только придать плите правильную конфигурацию, обязательно учитывая вид и прочностные характеристики грунта, на который она будет опираться.

Пространственная устойчивость здания зависит не только от того, какую толщину будет иметь плитный фундамент, но и от интенсивности её армирования. Бетон и арматура работают в совокупности, что и позволяет плите фундамента эффективно сопротивляться излому.

Можно ли уменьшить толщину плиты

В официальном проектировании с помощью увеличения арматуры в наиболее нагруженных зонах можно добиться экономии бетона путём уменьшения толщины монолита. А чтобы обеспечить наибольшую статичность и предупредить вероятность проскальзывания в подошве, актуального для строительства на глинистых почвах, плитам нередко придают ребристую форму.

• Монолитные рёбра, жёстко связанные арматурой с плитой, могут быть направленными вверх, образуя ростверк (он же выполняет и функцию цоколя). Получается комбинированный фундамент, который строители называют плитно-ростверковым (его фото представлено в начале статьи). Именно этот вариант в большинстве случаев предусматривается, когда под домом проектируется цокольный этаж.

• Данный вид плиты идеально подходит для зданий, стены которых возводятся из теплоэффективных каменных материалов, реагирующих трещинами на нестабильность грунта. Вариант с верхними рёбрами избавляет от необходимости строительства цоколя, ведь толщины плиты чаще всего недостаточно, чтобы поднять полы первого этажа выше уровня выпадающего зимой снега.
• Но в некоторых случаях рёбра проектируют не поверх плиты, а под ней. Они обязательно располагаются в толще грунта, тогда как сама монолитная плита находится выше его уровня. Рёбра жёсткости охватывают периметр дома и связывают его продольными балками. Формируются они по принципу ленты, поэтому данный вариант плиты именуют ленточно-плитным фундаментом.
• Такой конструктив плиты лучше работает на грунтах с невысокой прочностью. Ребристые плиты чаще применяют в холодных климатических зонах, на глубоко промерзающих и вечномёрзлых грунтах, с обязательной закладкой в межрёберное пространство теплоизолирующих плит экструзионного пенополистирола.
• За счёт разницы толщин утеплительного контура и формируется ребристая конфигурация, а сама плита получается более тонкой. Если обычная плоская плита под одноэтажный дом должна иметь толщину 250-300 мм, то при наличии рёбер и правильном распределении арматуры, толщина плиты может уменьшаться до 150, и даже до 120 мм.

Что дают плите рёбра, и как обойтись без них

Из вышесказанного ясно, что толщина плиты может быть уменьшена благодаря локальным утолщениям, называемым рёбрами жёсткости. Так как они предусматриваются под всеми несущими стенами и имеют полноценное объёмное армирование, основную часть нагрузок утолщения воспринимают сами, передавая лишь часть усилий плите, объединяющей балки между собой.

Это и даёт возможность не просто уменьшить толщину монолита, но и внутренний каркас горизонтальной части сделать не объёмным, а плоским.

Примечание: Фактически, такая плита выполняет функции пола по грунту – разница только в том, что она здесь жёстко соединена с ленточной частью, а не является плавающей.

Когда монолитная плита выполняется в плоском варианте, главной задачей проектировщика является выбор такой толщины, которая обеспечит ей отличное сопротивление продавливанию. При отсутствии рёбер справиться с этой задачей лучше всего помогает подготовительная бетонная плита толщиной 100 мм (бетонная подготовка, подбетонка).

Бетонная подготовка — это слой монолита, заливаемый по грунту из тощего неармированного бетона, и выполняет она три основные функции:

• выравнивает грунт и восполняет недостаток его прочности;
• защищает базу дома от подпора грунтовых вод;
• является основанием для монтажа рулонной гидроизоляции, и уберегает её от механических повреждений.

На заметку: Вариант с подготовительным бетонированием является классическим, в масштабном строительстве применяется именно это способ. При проектировании домов подбетонку всегда проектируют для домов с подвальными этажами. У поверхностных плит данную функцию выполняют ПВХ геомембраны и слои пенополистирольной теплоизоляции, так как здесь вероятность подпора грунтовых вод сводится к нулю.

Армированная фундаментная монолитная плита – самостоятельный расчёт толщины

Прежде чем рассчитать толщину плиты, нужно определиться с её конфигурацией. Варианты с рёбрами более сложны в расчёте, чем простая плоская плита, так как там нужно посчитать отдельно ленточную часть и отдельно плитную, и суммировать сопротивление изгибу и сжатию.

Если бы всё это было так просто, зачем тогда нужны проектировщики? Но в случае с плоской плитой вполне можно попробовать самостоятельно определить толщину плиты, и мы поможем своему читателю справиться с этой задачей.

Установочные данные

Чтобы браться за расчёт толщины плиты, нужно иметь полное представление о конструктиве опирающегося на неё дома. Если у вас нет полноценного проекта, его придётся разрабатывать самостоятельно, и надо определиться заранее со всеми материалами, которые будут использоваться при строительстве дома.

Мы для полноты картины тоже зададим необходимые условия задачи, и произведём расчёт для одноэтажного дома 10*12 м:

• Внешние ограждающие конструкции газобетонные, из блоков D400: толщина 0,375 м, высота 3 м, общая длина 56 м. Общая площадь стен составляет 168 м2.
• Перегородки тоже газоблочные, но из блоков плотностью 600 кг/м3. Толщина 0,1 м, высота 3 м, общая длина 37,5 м. Суммарная площадь перегородок составляет 112,5 м2.
• Перекрытия над цоколем и чердаком из деревянных балок, суммарная площадь 240 м2.
• Крыша из мягкой черепицы площадью 161,2 м2 с двумя скатами, угол наклона 31 градус.
• Снеговые нагрузки по III категории — 180 кгс/м2.
• Грунт на участке – мелкий песок средней плотности, удельное давление 0,25 кг/см2 (берём по справочной таблице).

Подсчёт суммированных нагрузок

Цель нашего расчёта – определение суммарной нагрузки, которую фундаменту придётся выдерживать. Для этого нужно знать объёмный вес (аналогичен плотности) каждого материала, потом их суммировать, что и даёт постоянную нагрузку. Придумывать здесь ничего не требуется, все значения давно рассчитаны и представлены в строительных нормах.

Кроме постоянных нагрузок на фундамент воздействуют и временные (вес снегового покрова на крыше). Действуют и полезные нагрузки, к которым относят вес людей и мебели. Каждый вид усилия умножается на соответствующий коэффициент надёжности, взятый из действующего стандарта.

Вот как будет выглядеть суммированная нагрузка на фундамент, исходя из условий нашей задачи:

Определение веса плиты

Чтобы определить толщину плиты, нужно узнать её вес, и отправной точкой для этого действия является площадь фундамента, которая нам известна.

• Дом у нас 10*12 м, поэтому площадь плиты будет 120 м2. Так как удельное давление на грунт выражается в кг/см2, то и площадь нужно перевести в сантиметры: 1200000 см2.
• Суммарная нагрузка от дома у нас получилась 126522 кг. Разделив её на площадь дома (те же 1200000 см2), мы узнаем, какое давление он будет оказывать на плиту: 126522 кг/1200000 см2 = 0,105 кг/см2.
• Зная удельное давление, которое может выдерживать грунт, мы минусуем из него давление от наземных конструкций, и получаем нагрузку, которую должен компенсировать наш фундамент: 0,25 кг/см2 – 0,105 кг/см2 = 0,145 кг/см2.
• Полученную цифру нам нужно облечь в геометрическую форму, для чего мы сначала определяем массу плиты: М = 0,145 кг/см2 х 1200000 см2 = 174000 кг.
• Делением массы на плотность железобетона (справочные данные) и на площадь монолита, мы получим максимально возможную толщину плитного фундамента: 174000 кг: 2500 кг/м3: 120 м2 = 0,58 м2 или 60 см.

Проверочное действие

Теперь, произведя обратные действия, нужно проверить, сможет ли выдержать грунт вес данной плиты:

1. Находим объём плиты 0,6 м *120 м2 = 72 м3.
2. Определяем вес плиты: 72 м3 х 2500 кг/м3 = 180000 кг.
3. Суммируем нагрузки от плиты и дома: 180000 кг + 126522 кг = 306522 кг.
4. Делим общую нагрузку на площадь плиты: 306522 кг: 1200000 см2 = 0,255 кг/см2.

Мы получили цифру, очень близкую к заданному нами удельному давлению грунта (0,25 кг/см2). Превышение составило всего 0,005 кг/см2, но оно не укладывается в норматив – правила проектирования гласят, что превышение должно быть в пределах 3%-25%. Чтобы его добиться, толщину нашей плиты нужно уменьшить.

Подбор оптимальной толщины

Возьмём не 0,6, а 0,3 м, и произведём вычисления заново:

1. Находим объём плиты 0,3 м *120 м2 = 36 м3.
2. Определяем вес плиты: 36 м3 х 2500 кг/м3 = 90000 кг.
3. Суммируем нагрузки от плиты и дома: 90000 кг + 126522 кг = 216522 кг.
4. Делим нагрузку от дома на площадь плиты: 216522 кг: 1200000 см2 = 0,180 кг/см2.

Невооружённым глазом видно, что полученная нагрузка от дома гораздо меньше удельной нагрузки на грунт (0,25 кг/см2), так что монолитная плита толщиной 30 см будет оптимальной.