Технологические решения для монолитной плиты на ленточном фундаменте

Условия для плитного фундамента

Плитный фундамент отличается от всех других удивительной универсальностью. Монолитная бетонная плита, несмотря на массивность, сохраняет устойчивость на самых проблемных грунтах.

Плиты, как фундаментные основания, незаменимы в условиях вечной мерзлоты, на болотистых немелиорированных землях, на торфяниках, на подвижных лессовых грунтах.

Бетонная монолитная подушка имеет большую площадь, поэтому не проседает на любых почвах. Более того: если такое основание соорудить на пучинистом грунте, то оно будет воспринимать все нагрузки:

• при замерзании почвы, когда ледяное крошево увеличится в объеме, плита приподнимется вместе с домом;
• во время оттаивания земли плита займет прежнее положение – также вместе с домом.

Благодаря такому свойству фундамент из монолитных плит получил название «плавающего».

Устройство монолитной плиты фундамента

Классическая конструкция монолитного фундамента состоит из следующих элементов:

• песчаная подложка толщиной 100–300 мм – слой песка, выполняющий функцию амортизирующей подкладки;
• гравийная или щебеночная прослойка высотой 200 мм – массив, распределяющий нагрузку;
• подбетонка – тонкий слой, не более 20–50 мм, – черновая основа для бетонного массива;
• утеплитель – 100-миллиметровая прокладка из полистирольных плит; может выступать и в роли гидроизоляции;
• гидроизолирующий слой – полимерный или рубероидный настил;
• монолитная плита, армированная объемной двухуровневой стальной сеткой: ее толщина может достигать 600 мм.

Зачем нужно рассчитывать толщину монолитной плиты фундамента

Расчет позволяет достичь двух целей:

• максимальной прочности и функциональности сооружения;
• минимизации затрат.

Функциональность подразумевает удобство эксплуатации. От качества фундамента зависит не только устойчивость здания, но и теплозащита. Известно, что треть тепла из помещений уходит через полы. От того, насколько правильно собрана монолитная плита, зависит количество влаги, проникающей в помещения: если ее уровень превысит норму, в доме невозможно будет жить.

Экономичность – критерий, который способен существенно украсить жизнь владельцу дома. Если при строительстве фундамента размером 10 х 10 метров удастся уменьшить сечение плиты хотя бы на 5 см, то в наличии останутся деньги, равные по стоимости 5 кубометрам или более чем 10 тоннам бетона.

Как правильно рассчитать фундамент

Удерживающую способность определяют следующим образом:

1. Находят площадь основания;
2. Вычисляют объем бетонной плиты – перемножают между собой значения длины, ширины и высоты;
3. По справочнику устанавливают величину удельного веса железобетона данной марки и высчитывают общую массу конструкции;
4. Определяют вес дома. Вычислить величину массы можно двумя способами:
   • Первый: составляют перечень всех элементов конструкции, затем рассчитывают их объем и массу;
   • Второй: в справочниках находят числовое выражение нагрузки, которую оказывает двухэтажное здание из газобетона заданной площади.
5. Из таблиц с нормативными значениями определяют удерживающую способность грунта.
6. Сравнивают полученные значения. При выборе толщины плиты учитывают, что параметры сопротивления почвы должны быть на 20% выше.

Экономические параметры определяют таким образом:

• рассчитывают стоимость материалов;
• рассчитывают стоимость транспортировки и хранения;
• добавляют стоимость выполнения работ;
• полученную сумму умножают на коэффициенты потерь, перерасхода и пересортицы.

Какая марка бетона нужна для плитного фундамента

При изготовлении бетонной конструкции следует учесть требования, которые предъявляются не только к марке бетона, а и к способу заливки монолита.

Чтобы получить качественный фундамент, следует использовать бетоны с маркой от 300 и выше

Кроме того, следует уделить внимание заполнителям. Лучше отдавать предпочтения мелкофракционным материалам

Строители знают: чем меньше гранулы, тем легче уплотнить бетонную смесь до заданных показателей.
Чтобы монолитная плита оправдывала свое название, заливать бетон следует в один прием – без перерывов.

Если выполнить два этих условия и произвести грамотный расчет толщины плиты, фундамент простоит одну-другую сотню лет.

Расчет

Разберем как производится расчет материалов для плиты 8 на 8 метров. Армирование будем производить с шагом 20 сантиметров, пруты диаметром 14 в два слоя, для вертикальных стержней 8 миллиметров, шаг такой же. Используемые бетон для плиты берем класса В20 (по прочности соответствует марке М250), на подготовку класса B7,5. Толщину плиты возьмем 25 см.

• Бетон для плиты В20: 8,2 х 8,2 = 67,24 м²;
• Рассчитаем кубатуру, то есть объем необходимого бетона: 67,24 м² х 0,25 м = 16,81 м³;
• Расход количества материала для армирования с учетом обеспечения защитного слоя плиты: 8200 – 60 = 8140 миллиметров длина стержня. Из расчета шага в 20 см, рассчитаем их кол-во для 1 направления делим 8200 на 200 = 41 штука х 2 стороны = 82 штука х 2 слоя всей плиты = 164 стержня;
• Высчитаем общую длину: 164 х 8,14 = 1334,96 метра. Масса 1 метра арматуры 14 диаметра равняется 1,2 килограмма. Таким образом масса всего рабочего армирования: 1334,96 метра x 1,2 = 1601,252 килограмма;
• Перейдем к вертикальным стержням арматуры, ее длина будет равняться разнице 25 см и 6 см = 19 см. Возьмем шаг в 40 сантиметров, получаем 21 шт х 21 шт = 441 единица, массу получаем из выражения 441 х 0,19 х 0,395 = 33,1 кг;
• Расход бетона класса B7,5 для подготовки считаем как: 8,2 х 8,2 х 0,05 (заданная толщина) = 3,3 метра³
• Геотекстиль и гидроизоляцию плиты считаем, как площадь плиты добавив немного запаса: 67,24 метра²
• Песчаную подушку считаем перемножением сторон плиты и высоты подушки с учетом того, что он выходит за ее границы на 0,1 метр с каждой стороны, то есть 8,4 х 8,4 х 0,5 = 32,5 куба песка.

Статья по теме: Фундамент для беседки

Отметим, что для двухэтажных домов из газобетона (газосиликата), каркасных и гаражей (из кирпича) толщина плиты будет составлять 20-25 сантиметров. Для болея тяжелых построек, а так же двухэтажных домов из кирпича, бетона, бруса толщину необходимо брать 25-30 см. Для легких сооружений, например гаражей, беседок достаточно брать толщину плиты фундамента в 10-15 сантиметров.

Армирование фундамента толщиной в 10-15 см производится в один слой сетками, толщиной 20-30 см производится в два слоя (объемное).

Инструмент и оборудование

Схема армирования монолитной плиты.

Чтобы построить монолитный фундамент, нам понадобятся следующие материалы и инструмент:

• совковые и штыковые лопаты;
• прочный шнур для разметки;
• строительный уровень;
• арматура с переменным поперечным сечением;
• для проволока;
• для связывания проволоки крючок;
• щебень, песок и цемент;
• доски для изготовления опалубки;
• для строительства опалубки молоток, гвозди, ножовка, топор;
• машина для (либо вы можете приобрести готовый бетон);
• виброплита для трамбовки песка;
• вибратор для уплотнения бетона и удаления из него пузырьков воздуха.

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.

Статья по теме: Когда снимать опалубку после заливки бетона

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.

Схема расположения элементов плитного фундамента

Устройство плитного фундамента

Строительство любого дома, начинается с фундамента. Он делается заранее, и только по плану будущего дома. Перед тем, как приступить к сооружению, необходимо закупить необходимые материалы, а также знать схему основания. Схема плитного основания следующая:

• сначала располагается песчано гравийная подушка, которая нивелирует все почвенные колебания, и является надежной подстилкой для плитного фундамента;
• слой утеплителя, который должен защищать основание от излишнего воздействия влаги и грунтовых вод;
• непосредственно монолитная плита, которая делается с железобетона;
• слой гидроизоляции и утеплителя, которые предохраняют конструкцию дома от влаги и холода;
• сюда также можно отнести дренажную систему, которая прокладывается по периметру фундамента и служит для того, чтобы отводить излишнюю воду от основания.

Особенности конструкции

Конструкция представляет собой холодный контур. Утеплитель необходимо укладывать на фундаментную плиту, при этом толщина утеплителя должна быть не менее 150 мм. При использовании утеплителя теплый пол на первом этаже не касается холодного контура фундаментальной плиты. Теплый пол укладывается в армированной стяжке, которая должна составлять 80 мм.

Особенностью обустройства данного фундамента является его быстрая укладка, так как плиту заливают за один присест. Однако стоимость такой конструкции больше, чем других видов. При обустройстве данного фундамента необходимо применение армированной стяжки. Утепленная финская плита подходит для строительства практически любого дома. Это могут быть и дома каркасного типа.

Выбрать для фундамента тип финской плиты можно в следующих случаях:

• если необходим фундамент для дома, который нужно построить быстро;
• если необходим долговечный фундамент;
• если в доме будет установлена система теплый пол;
• если здание будет возводиться на грунте с сильным промерзанием.

Онлайн калькулятор фундамента

Чтобы узнать примерную стоимость плитного фундамента, воспользуйтесь следующим калькулятором:

Видео описание

Пример полноценного расчета фундаментной плиты для дома на видео:

Виды плитного фундамента

Существует два вида фундамента-плиты по технологии исполнения: сборная и монолитная.

• 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 фундаментаИсточник vamnapolzu.ru

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

Так выглядит максимально полная структура монолитной плиты в качестве основания домаИсточник pinterest.ru

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)
• подбетонок;
• гидроизоляция;
• листовой утеплитель;
•  плита основания.

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 поломИсточник pinterest.com

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 трубыИсточник katlavan.ru

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:

1. После проведения нулевого цикла и засыпки песчано-гравийной подушки на выровненной площадке стелют два слоя из полотен рулонной битумной изоляции.
2. Все листы укладывают внахлест, а верхний слой относительно нижнего сдвигают на ширину в половину листа.
3. По всему периметру рулонная гидроизоляция должна быть уложена с запасом, достаточным, чтобы загнуть края к торцу плиты.
4. После заливки и созревания бетона, выступающие края гидроизоляции приклеивают битумом к торцу основания.
5. Проводят гидроизоляционные работы по защите верхней и боковых поверхностей фундамента

Видео описание

Наглядно все этапы работ на видео:

 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 м3 бетона. И это без учета слоя подбетонка. Плюс надо:

• провести нулевой цикл;
• сделать дренаж;
• завезти, разровнять и утрамбовать для подушки не менее 30 м3 песка и щебня;
• грамотно провести гидроизоляцию плиты;
• смонтировать опалубку;
• связать две сетки армирующего каркаса.

Такой проект фундамента для дома качественно может выполнить только бригада профессионаловИсточник loghouse.msk.ru

Плюсы железобетонного монолитного фундамента

Подходит для нестабильных грунтов

 Монолитная плита  во время сезонных изменений пучинистых грунтов, сохраняет равномерное распределение стеновой нагрузки. Такие изменения могут возникать при сильных морозах и оттаивании, длительной влажности, при всех природных явлениях которые воздействуют на плотность и объемность почвы.  Все здание, как единый конструктив, равномерно поднимается или оседает в зависимости от движении грунта,  при этом сохраняется целостность несущих стен и самого фундамента. В отличие от ленточных фундаментов , которые неравномерно проседают при таких явлениях и дают трещины.  Такое свойство плиты позволяет возводить дома на глинистых почвах и суглинках, торфянистых и склонных к заболачиванию, и даже на песчаных грунтах.

 Характеризуется минимальным процентом усадки, которая происходит равномерно и безболезненно как для самого фундамента так и для всего здания.

плитный монолитный фундамент

Высокая несущая способность

  В данном случае срабатывает обычные законы физики. Чем больше площадь распределения нагрузки, тем меньшее давление оказывается на основание и грунт.  Все многоэтажные дома возводятся и прочно стоят на монолитном плитном или комбинированных со столбчато-свайными фундаментами.

плитный монолит хорошо подходит для тяжелых каменных домов

Долговечность

  Грамотное устройство, с учетом особенностей грунта и поведения самой плиты во время эксплуатации, соблюдение требований технологии по утеплению, гидроизоляции, однородности бетонной смеси, достаточного объема гравийно-песчаной подушки и других базовых требований обеспечат прочность и целостность фундамента на многие десятилетия. В среднем, срок жизни качественного плитного фундамент считается вековым, то есть, на нем может прожить не одно поколение. В каждом населенном пункте достаточно много подобных памятников архитектуры, когда многоэтажное здание более 100 лет и даже до 300 лет стоит на бетонной плите. Но следует заметить, что любое долголетие еще зависит и от надлежащего ухода за строением.

многие памятники архитектуры более века стоят на монолитной плите

Высокая прочность

 Это самый прочный фундамент из всех существующих разновидностей. Достигается за счет однородности и отсутствия слоистости тела плиты. В основании отсутствуют стыки и швы, то есть, нет слабых мест для проникновения разрушающей влажности в тело фундамента и появления трещин. Кроме того, равномерное распределение нагрузки по всей поверхности, снимает значительную часть давления на железобетон, что является плюсом к уровню прочности.

прочность достигается за счет монолитной целостности

Позволяет возвести цокольный этаж

  Единственный фундамент,  на котором рекомендуется возводить дом с цокольным этажом. Устраивается как основание для  цоколя и служит фундаментом для всего дома.

Минимальные земляные работы

 Свойственно для мелкозаглубленных фундаментов, без наличия цоколя. Устойчивость к изменениям свойств грунта позволяет выполнять монтаж прямо на поверхности почвы без заглубления, предварительно очистив участок и выровняв его.  Такие работы можно выполнять самостоятельно без строительной техники.

для мелкозаглубленной плиты не проводятся объемные земляные работы

Простая технология возведения

  В условиях дефицита средств  для возведения фундамента и наличия свободного времени, часть работ можно выполнить своим силами, без привлечения техники и специалистов. В простой технологии устройства плитного фундамента можно легко разобраться. Такие работы как засыпка гравийно-песчаной подушки, подготовка котлована для заглубленных фундаментов, армирование, устройство опалубки, может выполнить любой новичок. Используя специальные формулы или онлайн калькулятор, при  наличии весовых расчетов будущего  дома, можно самостоятельно рассчитать размеры и объемы фундамента, примерное количество материала и его стоимость. Конечно, такие работы как подготовка бетона и его заливку лучше выполнять за один раз с привлечением специальной техник, с целью достижения однородности плиты.

заливка монолитного фундамента бетононасосом

Сокращает внутренние половые работы  

  Плита фундамента уже служит как черновое основание пола в доме. На него можно укладывать финишное половое покрытие: линолеум, ламинат, паркетную доску и если потребуется, защитные материалы, такие как гидроизоляция и утеплитель.   Подробнее про свойства ламината в статье: «Что такое ламинат. Структура и свойства»

плитный фундамент  уже является черновой стяжкой для полов в доме

Особенности расчета толщины фундаментной плиты

В расчете толщины плитного фундамента учитываются следующие параметры конструкции:

• расстояние (зазор) между арматурными сетками,
• толщина слоя бетона над арматурой сеткой – верхним и нижним поясами,
• толщина арматурных стержней.

Оптимальной толщиной монолитной плиты фундамента для большинства построек принято считать 200-300 мм. Однако на практике на этот параметр оказывает весьма существенное влияние состав грунта и равномерность залегания пород на участке застройки.

Да и габариты надземной части имеют большое значение. Чем сильнее разнесены несущие стены, тем толще должна быть монолитная плита.

В противном случае величина изгибающего момента приведет к появлению трещин в фундаменте.

Освоить методику проще на примере расчета плитного фундамента.

Определение оптимальной площади плиты

Необходимая площадь монолита зависит от величины суммарной нагрузки и расчетного сопротивления грунта.

Для обеспечения большей надежности в формулу расчета вводится коэффициент надежности по нагрузке.

Имея на руках все необходимые величины, площадь можно рассчитать по формуле:

S > Kн x F/Kp x R, где

Kн – коэффициент надежности фундамента по нагрузке (1,2),

F – полная нагрузка на плиту: включает в себя общий вес здания, оборудования, людей, мебели, а также ветровой и снеговой нагрузок,

Кр – коэффициент условий работ: зависит от типа грунта, служащего основанием для фундамента. Принимается в пределах 0,7-1,05,

R – расчетное сопротивление грунта: зависит от его типа и принимается по таблицам, содержащимся в СНиП или строительных справочниках.

Для примера приведем некоторые величины R, кгс/см 2 :

• 0,35 – для мелких и пылеватых плотных песков, суглинков – пластичных и твердых,
• 0,5 – для твердых и пластичных супесей, твердых глин,
• 0,25 – для песков мелких средней плотности и пластичных глин.

Рассчитав общую нагрузку и площадь, можно приступать к определению давления на 1 кв. см площади плиты. Для этого надо просто поделить первую величину на вторую. Полученный результат сравниваем с табличными данными.

Приведем пример:

• планируется построить здание общим весом 250 тонн,
• тип грунта на строительной площадке – суглинок пластичный (R = 0,35 кгс/кв. см),
• площадь плиты – 100 кв. м (на основании расчета по формуле, приведенной выше).

На такой площади грунт может выдержать 350 тонн нагрузки. Разница между общей нагрузкой от здания и допустимой составит 100 тонн. Это и есть максимальный вес плиты фундамента которую выдержит грунт.

Переводим эту разницу в кубы (объем плиты), исходя из того, что один кубометр железобетона весит в среднем 2,5 тонны и получаем 100 : 2,5 = 40 куб. м.

Если объем разделить на площадь, то в результате получится искомая максимальная толщина плиты:

40 : 100 = 0,4 м или 40 см.

Можно сказать, что расчет толщины плитного фундамента завершен. Мы получили максимально допустимую толщину монолита, превышать которую не позволят характеристики грунта.

Но затраты на строительство фундамента можно существенно уменьшить, если принять во внимание такой параметр, как прочность на сжатие бетона. Он зависит от марки материала

Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5

Он зависит от марки материала. Например, у бетона В22,5 он составляет 22,5 кг/кв. см. Чтобы узнать, какая площадь бетонной основы сможет выдержать нагрузку в 250 тонн, надо разделить ее на 22,5.

250/22,5 = 11,1 кв. м.

Расчет пошагово

В автоматическом режиме выполнить расчет плиты перекрытия для жилого здания поможет онлайн-калькулятор – нужно только ввести геометрические размеры конструкции и марку используемого бетона. Вычисление производится на основании нормативных параметров и нагрузок, которые регламентированы СНиП 2.01.07-85.

Методику самостоятельного определения параметров рассмотрим ниже.

Определение расчетной длины плиты

Основными понятиями при проектировании геометрии монолитной плиты являются проектная и физическая длина. Под понятием «расчетная длина» следует понимать минимальное расстояние между наиболее удаленными стенами. Из этого можно сделать вывод, что физическая длина будет всегда больше проектной.

Монолитная плита перекрытия может быть однопролетной (опираться по длине только на 2 несущие стены) и многопролетной (опираться на 3 и более стеновые конструкции). Опирание на стены может быть выполнено жестко (с защемлением) и шарнирно.

Рисунок 3. Схема жесткого опирания

Рисунок 4. Схема шарнирного опирания

Рисунок 5. Схема многопролетного монолитного перекрытия

Толщину плиты можно рассчитать по соотношению 1:30 к расчетной площади перекрытия. Обычно она составляет не менее 200 мм.

Предварительное определение класса арматуры и марки бетона

Расчет междуэтажного (межэтажного) перекрытия начинается с определения класса арматуры. Это можно выполнить вручную или выбрать из таблицы на рис. 6.

Рисунок 6. Формула и таблица для выбора класса арматуры

Класс арматуры без расчетов подбирается по значению a_R, обозначающему расстояние от центра поперечного сечения прутка до нижнего уровня плиты. С увеличением данного расстояния (его минимальное значение должно быть не меньше диаметра самой арматуры, но и не менее 10 мм) повышается прочность сцепления прутка с бетоном. Также его можно принять по коэффициенту ξ_R, который высчитываетсяпо формуле, приведенной на рис. 6.

При выборе марки бетона нужно учитывать, что этот материал является неоднородным, поэтому его физико-механические свойства (даже при условии изготовления образцов из одного замеса) характеризуются значительным разбросом.

Важно знать, что при расчетах нужно учитывать и марку бетона, и класс арматуры. При этом сопротивление бетона на сжатие не допускается принимать большим, чем сопротивление арматуры – т.е

в сущности, на растяжение будет работать именно армирующий каркас.

Как правило, при сооружении перекрытий в жилых зданиях применяются бетонные смеси марок М250-М350 (В20-В25). Для армирующего каркаса обычно применяется арматура А400 или А500.

Определение нагрузки на плиту

Расчет бетонной плиты перекрытия всегда направлен на определение распределенной нагрузки. Для этого нужно просуммировать собственный вес горизонтальной конструкции и вертикальные нагрузки.

Масса будущей плиты толщиной 200 мм определяется с учетом плотности бетона и, как правило, составляет в пределах 500 кг/м2. Согласно строительным нормам нормативные нагрузки от вышерасположенных строительных конструкций на перекрытие в зданиях жилого типа принимаются равными от 200 до 800 кг/м2 – берем среднее значение в 500 кг/м2. В результате получаем общую распределенную нагрузку 1000 кг/м2.

Основные принципы того, как рассчитать плиту перекрытия, рассмотрены в следующем видео:

Максимальное изгибающее напряжение всегда приходится на центр монолитного перекрытия, которое опирается на стены по контуру. Для расчета изгибающего момента нужно воспользоваться формулой, приведенной на рис. 7.

Рисунок 7. Воздействие изгибающего момента и формула для его расчета

Пример расчета изгибающего момента, воздействующего на монолитную плиту перекрытия при пролете длиной 6 м:

М_мах=(1000×62)/8=4500 кг/м

Подбор сечения арматуры

Для создания армирующего каркаса применяется рифленая арматура. Согласно строительным нормам диаметр прутков выбирается не менее 10 мм для двухрядной и 12 мм для однорядной вязки в зависимости от длины перекрытия. Размер ячеек сетки подбирается 200х200 мм или меньше, но в этом случае увеличится общий вес монолитной конструкции.

Фото 8. Внешний вид армирующего каркаса

При соединении опалубки с каменной стеной армирующий каркас применяется несколько способов, показанных на рис. 9

Рисунок 9. Способы соединения опалубки с каменной стеной

Как посчитать арматуру для фундамента – пример вычислений

В качестве примера рассмотрим, сколько нужно арматуры для фундамента 10х10, сформированного в виде монолитной железобетонной ленты.

Для выполнения вычислений используем следующую информацию:

• ширина основы 60 см, позволяет уложить в каждом поясе по 3 горизонтальных стержня;
• выполняется 2 пояса усиления, соединенные вертикальными прутками с интервалом 1 м.
• для здания 10х10 м и глубиной основы 0,8 м используется арматура диаметром 10 мм.

Алгоритм расчета:

1. Определяем периметр фундаментной основы здания, сложив длину стен – (10+10)х2=40 м.
2. Вычисляем количество горизонтальных элементов в одном поясе, умножив периметр на количество стержней в одном ярусе – 40х3=120 м.
3. Общая длина продольных прутков определяется умножением полученного значения на количество ярусов 120х2=240 м.
4. Рассчитываем количество вертикальных элементов, установленных по 10 пар на каждую сторону 10х2х4=80 шт.
5. Суммарная длина вертикальных стержней составит 80х0,8=64 м.
6. Определяем длину перемычек размером по 0,6 м каждая, установленных на двух поясах (по 20 на сторону) – 10х2х4х0,6=48 м.
7. Сложив длину арматурных стержней, получим общий метраж 240+64+48=352 м.