От правильно выбранного типа фундамента, от типа его конструкции и общей надежности, зависит успешность эксплуатации будущего дома. Поэтому, многие задаются вопросом о том, какой тип фундамента выбрать, как правильно его рассчитать и применить ту или иную технологию во время строительства. На сегодняшний день известны различные варианты, такие как свайный фундамент, ленточный, а также монолитный, где последний вариант считается наиболее надежным и долговечным. Монолитная плита представляет собой мощную армированную основу. Чем больше толщина монолитной плиты фундамента, тем выше способность выдерживать тяжелую конструкцию домов, которые могут быть перекрыты плитами не только между первым и вторым этажом, и последующими этажами.
Виды монолитного фундамента
Что касается видов, то здесь можно выделить два основных варианта, которые используются в строительстве:
- Применение ЖБИ изделий. Здесь, в качестве основы используются плиты и железобетонные блоки. Они свариваются между собой, укладываются на подготовленную, ровную поверхность. Кроме того, все пустоты между этими блоками рекомендовано заполнять бетоном. Изначально большинство ЖБИ-изделий армировано и изготовлено с использованием технологии вибропрессования, что позволяет добиться максимальной прочности. Подобный метод несколько дороже своего прямого конкурента.
- Монолитная плита. Этот вариант представляет собой наиболее востребованный способ. Он требует предварительной подготовки поверхности, углубления котлована на величину будущей плиты, армирование и последующее высыхание плиты.
Время, за которое бетон полностью высохнет и будет готов к эксплуатации, составляет 28 проектных дней. В этот интервал времени рекомендовано поливать бетон обильным количеством воды и накрывать от пересыхания, используя полиэтиленовую пленку. Армирование будущей плиты является важным этапом, что позволит защитить основание от излома во время весеннего пучения грунта.
Этапы подготовки
Все этапы, включая подготовительный процесс, должны проходить под контролем сертифицированного специалиста. Очень важно соблюсти все расчеты, включая расчет подушки. Подушку, как правило, изготавливают из песка, предварительно оборудуя углубление в земле. Глубина, на которой будет залегать песчаная подушка, индивидуальна, и в основном упирается в климатические условия, а также зависит от типа грунта.
Расчету подвергается и обоснование будущего фундамента. Здесь важно определить зависимость от нагрузки, марку используемого бетона, а также понять диаметр арматуры, шаг, количество используемых прутьев. Все это необходимо сделать еще на этапе проектирования будущего дома, поскольку на расчет будет влиять не только тип почвы и климатические условия эксплуатации, но и этажность, а также тип используемого строительного материала.
Определение нагрузок на основание
Итак, на раннем этапе проектирования, важно произвести расчет нагрузки будущего дома. Для этого необходимо обладать рядом познаний, включающих в себя следующие аспекты:
- Тип грунта. Этот момент важно выяснить опытным путем. Для этого копается яма на глубину, примерно, до 2 м, изучается структура породы земли, состав, плотность и другие физические данные. Все это производится в соответствующей организации путем лабораторных исследований.
- Материал, из которого планируется построить дом. Нужно понимать, что если перекрытие у вашего дома будет из плит, сам материал будет блок, пеноблок, газобетон, керамзитоблок, а также другие тяжелые варианты, то и фундамент должен выдерживать соответствующие нагрузки. В случае с использованием дерева и перекрытием из дерева, малоэтажных строений, нагрузка на фундамент будет снижена, что позволит неплохо сэкономить на обустройстве основания.
- Учесть динамические и статические нагрузки. Что касается статических нагрузок, то сюда относятся давление стен, действующее давление крыши, цоколя, общей нагрузки мебели и прочей составляющей внутри дома. Что касается динамических нагрузок, то сюда определяют ту величину давления на фундамент, которая может либо понижаться с течением времени, либо возрастать. Например, к динамическим нагрузкам можно отнести давление снега на крышу.
- Марка бетона. Очень важно определить марку бетона, что будет влиять и на прочность основания и на возможность эксплуатировать дом в разных условиях. Важно учесть, какая толщина монолитной плиты фундамента подойдет для вашего проекта.
Вычисляя общую нагрузку на будущий фундамент, суммируют все, начиная от межкомнатных перегородок, несущих стен, крыши, перекрытий, окон, дверей, сезонного снега на крыше, а также других элементов в доме, которые давят на основание. Но, какой бы критерий давления массы на один квадратный метр у нас не получился, важно учесть запас. Это запас зачастую называют коэффициентом надежности. Этот критерий рассчитывается для разных групп строительного материала индивидуально, где, например, для плиты перекрытия из бетона, рекомендуется использовать запас, равный 1,3.
Порядок расчета
Итак, расчет монолитной плиты фундамента начинается с детального расчета величины подушки из песка. Именно это является важным этапом, поскольку позволяет создать надежную основу для заливки бетона. Что касается песка, то обычно здесь используют мелкозернистый горный песок, поскольку он недорогой и приемлем для подсыпки. Что касается толщины подушки из песка для монолитной плиты фундамента дома, то она варьируется в значении от 20, до 60 см.
Важным моментом укладки подложки из песка является то, что ее необходимо утрамбовать. Для этого используют специализированный инструмент, такой как виброплита. Специалисты рекомендуют поливать песок, что по итогам позволит ему еще лучше уплотниться. Это увеличит несущую способность основания. Но, последнее может отнять вплоть до 1 см толщины, что является абсолютно нормальным явлением.
Важным этапом является то, что поверх подушки рекомендуют засыпать щебень. Величина подушки из щебня равна значению от 5 до 10 см. Фракция щебня может быть небольшой, где идеально подойдет фракция 5-20. Основание после засыпки должно получиться идеально ровным относительно горизонтальной плоскости. Подушку из щебня тоже рекомендовано уплотнить.
Что касается глубины, то этот критерий зависит от типа грунта. Если недалеко от поверхности земли располагается грунтовая вода, которая может навредить бетонному основанию, то в глубину, подушку стоит делать не менее 60 см. Если грунтовые воды далеко, грунт сам по себе плотный, то достаточно разместить подушку на величину до 20 см, включительно. Толщина каждого слоя монолитной плиты фундамента рассчитывается индивидуально.
Следующим этапом можно считать расчет арматуры. Здесь определяется не только общее количество металла, но и диаметр прута, шаг между прутьями, решается возможность использования сетки. Арматуру рекомендовано связывать минимум в два слоя, где первый проходит на расстоянии 5 см от подушки из песка, а второй не доходит до верхней точки основания будущей монолитной плиты, также на 5 сантиметров. По итогу заливки у нас получится то, что арматура будет находиться внутри монолитной плиты. Каркас арматуры вяжут из прута при помощи сварочного аппарата или вязальной проволоки, с шагом не более 50 мм.
Специалисты больше склоняются к использованию вязальной проволоки, потому что ее применение позволяет арматуре немного «играть» во время пучения грунта, что исключит ее разрыв, как это бывает в случае со сварочным соединением.
Далее приступают к расчету самой плиты. Здесь крайне важно выдержать высоту ее подъема, которая не должна быть меньше 150 мм. Такая плита подойдет для легких, ненагруженных домов из каркасного материала или бревна. Что касается двухэтажных домов с плитными перекрытиями, то здесь величина плиты должна быть не менее 25 см. Редко основание заглубляют на величину промерзания, поскольку это чревато излишним вложением денежных средств в проект. Предлагаем рассмотреть калькулятор расчета толщины монолитной плиты фундамента в рамках отдельного заголовка.
Расчет толщины плиты при обустройстве дома, площадью 10 на 10 метров
Предположим, что мы строим нетяжелый дом, общей площадью основания 10 на 10 метров. Сама плита должна чуть-чуть выходить за эти рамки, а потому, необходимо добавить запас каждой страны по 10 сантиметров. Чтобы наш дом в 2 этажа с учетом перекрытий из плит 16 см толщиной, стоял долго, не имел трещин и не разрушался от времени, следует обустроить подушку из песка равную 20 см. Затем следует залить монолитную плиту, равную тоже 20 сантиметров. При этом мы условимся, что грунтовые воды находятся на большом расстоянии от поверхности, да и сам грунт представляют собой глину, с небольшим слоем чернозема.
Необходимо рассчитать количество бетона, который пойдет для плиты. Соответственно, считаем площадь основания, которая в нашем случае равняется: 10,2*10,2 = 104 квадрантных метра. Далее необходимо посчитать объем бетона, который следует завести на участок. Он будет равен значению: 104*0,25=26 кубический метр. Если в процессе расчета мы получили не целое число, как это было сейчас, где реально значение равнялось 25,89 кубических метра, то округлять всегда нужно в большую сторону, поскольку погрешность в расчетах всегда присутствует и нам нужно учесть «запас».
Далее необходимо посчитать арматуру. На этом материале экономить не стоит. Поэтому, необходимо заручиться дополнительной надежностью фундамента и использовать арматуру 14 мм. Это значение касается сечения прута. Исходя из того, что наш дом имеет 10,2 м по габаритам, мы знаем, что длина одного прута составит 10200 мм. Беря в расчет, что шаг между двумя рядом лежащими рутам будем делать 20 см, можно посчитать, что на один слой арматуры пойдет: 10200/200=51 прут. Это касается только одного направления. Соответственно, таких направлений будет 2, поскольку должен быть перехлест ячейки. Итого, на один слой пойдет 102 прута арматуры. Таких слоев у нас будет 2, поэтому нам потребуется 204 отрезка арматуры длинной по 10,2 метра.
Теперь давайте посчитаем общий метраж арматуры, которая пойдет на подготовку основания. Соответственно, мы имеем 10,2 метра длины одного прута. Умножаем это значение на количество прутов, что в нашем случае составило 204 единицы. Итого, получаем, 2080 метров. Лучше взять с запасом, примерно, 2100 метров.
Известно, что масса одного килограмма арматуры, диаметр которой 14 мм, равен, 1,2 кг. Итого, умножаем 2100 на 1,2 кг, что позволит рассчитать общую массу металла (2500 кг).
Чтобы связать между собой верхнюю и нижнюю плоскость арматуры, потребуется вертикальный стержень. Чтобы его рассчитать, необходимо вычесть из максимальной толщины монолитного фундамента, значение, которое будет равняться расстоянию от песчаной подушки до первого слоя арматуры. В нашем случае это равняется разнице: 25-6 = 19 см. Стандартный шаг, который используется при армировании, равен 40 см. Исходя из этого значения, мы получаем, что на один пруток пойдет порядка 26 опорных точек. Это значение следует перемножить на 26 и получить 676 прутков, которые потребуются в качестве опоры для слоев арматуры.
Теперь посчитаем массу и метраж. Соответственно 676 штук умножаем на 0,19 метров одного прутка. Это составит 128 метров общей длины. Далее необходимо умножить метраж на вес одного метра, что составит: 128*1,2 = 153 кг. Суммируем значения массы, прибавляем небольшой запас и получаем, что для армирования нашего основания нам потребуется порядка 2700 кг арматуры. Подробный расчет выполнен не случайно, поскольку брать металл на вес, зачастую дешевле, чем брать поштучно. В нашем случае у нас получилось металла более 2,5 тонн, на что можно получить хорошую скидку.
Перед заливкой бетона важно положить гидроизоляцию. В качестве гидроизоляции может выступать геотекстиль, либо полиэтиленовая пленка, расчет которой считается по площади основания. В нашем случае нам необходимо 104 квадратных метра пленки, с учетом запаса.
Пленка будет защищать от влаги со стороны грунта, а также на время высыхания позволит сохранить влагу внутри бетона, равномерно выпаривая ее через поверхность. В таком случае бетон сможет достигнуть максимальной прочности, что, отразится на качестве эксплуатации здания в целом.
Далее необходимо подготовить подъезд к месту заливки, и желательно, чтобы подъезды были со всех четырех сторон будущего здания. Что касается кубатуры бетона, то ее мы уже посчитали, когда рассчитывали объем будущего основания. В нашем случае он составил порядка 26 кубического метра. Что касается самого бетона, то специалисты рекомендуют использовать марку не ниже м250-м300. Бетон более высокой марки тоже использовать не стоит, поскольку его назначение имеет специфический характер, ведь при использовании в частных сферах он может принести больше минусов, чем плюсов.
Что касается песчаной подушки, о которой мы говорили на ранних этапах, то она должна выходить на величину до 1 метра больше, чем площадь основания будущего дома. Поэтому, рассчитывая объем песка, учитывают длину, равную 11,2 метра. При толщине подушки, равной 30 см, нам потребуется: 11,2*11,2*0,3 = 37 кубических метров песка.
В заключение: полезные советы специалистов
Если вы усвоили, как рассчитать толщину фундамента, то все равно важно не забывать о почве. Если почва имеет пучинистую структуру, то она способна опуститься и подняться до 5 см за год. Это чревато последствиями, поскольку фундамент будет играть, что может привести к образованию трещин в основании.
Что касается арматуры, то лучше всего связывать ее между собой проволокой. Как мы и говорили раньше, даже в полностью застывшем бетоне, связанная арматура может немного «играть», что делает ее подвижной. Это сохранит общую структуру основания, и не позволит появиться трещинам. Не экономьте на материале, особенно на бетоне и на количестве арматуры. Помните, что снижая диаметр арматуры на 1 порядок, вы теряете до 5-8% несущей способности основания.
Заливать бетон на землю без песка тоже нельзя. Не забывайте утрамбовать подушку. Постарайтесь залить бетон за один день, поскольку это позволит добиться большей прочности конструкции. Учитывайте, что минимальная толщина фундамента в виде монолитной плиты не может быть менее 15 см.
