Плитный фундамент: расчет, проектирование и строительство
Если на территории участка грунт с неудовлетворительной несущей способностью, то экономически оправдано строительство плитного фундамента. Основание подходит и для условий, когда высоко расположены грунтовые воды, в почве содержится глина в большом объеме, а земля вспучивается при замерзании. В качестве основного недостатка такой конструкции выступает ее дороговизна. Но противники этой технологии не учитывают, что обустроенная плита выполняет еще и функцию перекрытия (пола) по грунту. В конечном счете технология обходится дешевле устройства глубокого ленточного основания.
Особенности проектирования
Проектирование описываемого фундамента осуществляется на основе стандарта, который называется «Руководством». Он был издан в 1977 году. Ознакомившись с этим документом, вы сможете узнать об основных требованиях, которые должны быть учтены при создании проекта. Описываемая конструкция создается для домов, площадь которых больше 100 м2. Довольно часто плиты используются в связке с промышленными зданиями и сооружениями хозяйственного назначения.
Проектирование плитного фундамента предусматривает учет некоторых факторов, среди которых следует выделить:
- точность размерного ряда;
- деформационные нагрузки в определенной местности;
- статические и динамические нагрузки от постройки;
- факторы механики грунтов;
- расход строительных материалов.
Характерные особенности должны быть установлены с помощью проведения инженерно-геологических изысканий. Проектирование предусматривает расчет диафрагм, а в проект необходимо включить армирование основания, определение крена, смещений и деформаций. Расчет должен учитывать условия эксплуатации фундаментной группы.
Проведение расчета
Толщина плитного фундамента ограничивается малым допустимым значением. Этот параметр должен быть равен пределу от 150 до 300 мм. Для хозяйственных построек, например, используются плиты в 100 мм, тогда как крупные постройки лучше устанавливать на плите до 400 мм в толщину. Однако это явление можно назвать редким.
Расчет требуемой толщины выстраивается на том, что сначала необходимо определить давление от здания, учитывая все возможные нагрузки. Это позволит вычислить удельное давление на грунт. Размеры плиты должны быть больше размеров здания примерно на 100 мм в каждую из сторон. Плитный фундамент для кирпичной постройки должен быть толще такого же основания для здания из пенобетона на 5 см. Если есть второй этаж в кирпичном доме, то толщина основания возрастает до 40 см. Конечное значение будет зависеть от конфигурации и веса дома.
Если же речь идет о двухэтажной пенобетонной постройке, то упомянутая толщина должна быть равна 35 см. Расчет плитного фундамента предусматривает еще и определение толщины подушки. Она располагается по всей площади и состоит из щебня, а также песка. Их выкладывают на предварительно выровненное дно котлована. Щебень обычно укладывается толщиной в 20 см, затем идет песок, его толщина может составить 30 см.
Наиболее распространенная толщина подушки составляет 0,5 м. Расчет плитного фундамента - это определение параметров всех слоев. Для легких деревянных зданий укладывается подушка, толщина которой составляет 15 см, тогда как для гаража это значение будет равно 25 см. 0,5 см подушки следует уложить, если вы планируете выстраивать тяжелое кирпичное здание. Щебень будет компенсировать пучинистость и низкую плотность грунта, выступая превосходным дренажом. Это особенно верно в том случае, если на территории глинистая почва, где высоко залегают грунтовые воды. Песок при этом будет гарантировать равномерность распределения нагрузки на грунт.
Пример расчета
Понять принцип расчета можно на конкретном примере. Эти манипуляции выполняются для определения объема бетона, используемого при заливке. Для этого площадь подошвы необходимо умножить на толщину. Если на плитный фундамент вы планируете установить дом с размерами 10 x 10 м, а толщина основания составит 0,25 м, то объем плиты будет равен 25 кубических метров. Это значение можно получить, перемножив вышеупомянутые цифры. Такое же количество бетона будет необходимо для заливки фундамента.
Вы должны учитывать еще и установку ребер жесткости, которые необходимы для повышения устойчивости к деформациям. Их располагают на расстоянии в 3 м. Они будут находиться вдоль и поперек плиты, формируя квадраты. Для того чтобы осуществить расчет плитного фундамента, необходимо определиться с высотой и длиной ребер жесткости. Последний показатель подбирается с учетом длины каждой стороны основания. В рассматриваемом примере это значение равно 10 м. Всего будет необходимо 8 ребер, поэтому общая их длина равна 80 м.
Дополнительные расчеты
Поперечное сечение должно иметь форму прямоугольника или трапеции. Ширина ребер по стандарту равна 0,8 от высоты. Для прямоугольных ребер объем равен 16 кубометров. Это значение вы получите, если перемножите цифры 0,25, 0,8 и 80. Если же речь идет о трапециевидных ребрах, то нижнее основание у них равно 1,5 толщины фундамента, а верхнее – 0,8.
Что касается объема всех ребер, то он равен 12 м2: эту цифру вы получите, если перемножите 0,15 и 80. Из приведенного расчета плитного фундамента видно, что для заливки основания, толщина которого составляет 25 см, будет необходимо 25 м2 бетона.
Проведение разметки
Заливка плиты не осуществляется по плодородному слою. Но на первом этапе необходимо осуществить разметку. Для этого используется шнур и колышки, которые устанавливаются по периметру дренажной системы. Котлован выкапывается таким образом, чтобы он был больше плиты с каждой стороны на 0,5 м. За габариты здания основание будет выступать на 10 см.
Земляные работы
Объем работ будет небольшим. Что касается удаления плодородного слоя, то углубиться вам нужно будет на 40 см. Работы можно осуществить своими силами, не привлекая строительную технику. На этом этапе монолитную конструкцию следует защитить от почвенной влаги. По периметру укладываются дрены. Они будут состоять из геотекстиля, который заходит на края канавы. Далее идет слой уплотненного щебня и перфорированная труба. Система засыпается природным фильтром в виде щебня, все укрывается геотекстилем.
Под фундаментную плиту или бетонную подготовку дрены не укладываются. Высота обратной засыпки находится на одном уровне с щебневой подушкой. После заливки плиты в здание невозможно будет осуществить ввод коммуникаций. В связи с этим канализация и холодное водоснабжение укладываются на этом этапе. Заглублять их ниже отметки промерзания нет необходимости, так как теплоизоляция подошвы будет сохранять геотермальное тепло. Достаточно глубины в 1,2 м.
Укладка подложки
Плитный фундамент обязательно располагается на подготовке. Это позволяет снизить силы пучения. Сначала песок слоем в 10 см засыпается и уплотняется. Параллельно его необходимо обильно увлажнять. Использовать для трамбовки удобно виброплиту. Далее идет щебень, который тоже хорошо уплотняется. Взамен можно использовать смесь ПГС, которая укладывается на глубину 40 см и хорошо уплотняется. В этом случае монолитное основание получает надежное опирание на нижний пласт.
Бетонная подготовка и работы по гидроизоляции
Монолитная плита должна быть гидроизолирована снизу. Это исключит коррозию бетона и арматуры. Укладка слоя из рулонных материалов осуществляется по бетонной подготовке, так как материал может быть порван слоем щебня. Это обеспечивает ровную поверхность, на которую легко наклеить битумную основу. Если основание плиты будет уложено на ровную поверхность, это увеличит прочность и стабилизирует геометрию.
Толщина стяжки составит 5 см, армировать ее не нужно. Минимальный бюджет строительства будет обеспечен рулонными материалами. Полосы должны быть уложены с нахлестом в 20 см, швы следует обработать холодной или горячей мастикой на битумной основе. Края ковра выпускаются за периметр бетонной подготовки, чтобы после заливки плиты запустить их наверх или вбок.
Теплоизоляция и армирование
Монолитная плита обязательно должна быть утеплена. Теплоизолятором может выступить экструдированный пенополистирол. Его укладку осуществляют в 2 слоя. Если в проекте предусмотрены ребра жесткости, то первый слой необходимо уложить впритык, во втором же создаются зазоры по ширине ребра. Усиление плиты армопоясом осуществляется с учетом нормативной документации для бетонных и железобетонных конструкций.
Сначала изготавливаются хомуты из гладкого 6-мм прутка, который загибается в виде треугольника или квадрата. Далее можно приступать к созданию арматурной сетки, в ее основе лежат прутки периодического профиля. Их диаметр может быть равен пределу от 12 до 16 мм. Элементы связываются между собой проволокой или сваркой.
На бетонные прокладки необходимо будет уложить нижний пояс из прутков сечением 10 см. Арматура для плитного фундамента утапливается в бетоне. На нижней сетке размещаются хомуты, которые составят верхний пояс. На них фиксируется верхняя карта. Отдельные прутки внутри армопояса использовать нежелательно. Их изгибают на криволинейных участках, а в местах узлов ввода коммуникаций связывают с общими картами сеток. Для того чтобы сэкономить арматуру, ее ячейки увеличивают до 20 x 20 см.
Дополнительное армирование
Выстраивая дом на плитном фундаменте, обязательно следует позаботиться о его укреплении. С этой целью осуществляется армирование. Для вязки используются стальные прутья, которые имеют оребрение. Их диаметр подбирается с учетом нагрузок на основание дома. Важно обратить внимание еще и на характеристики грунта. Толщина самой плиты тоже должна быть учтена.
Для типового двухэтажного здания монолитная плита заливается толщиной в пределах 300 мм. Диаметр арматуры при этом варьируется от 12 до 14 мм. Устройство плитного фундамента в этом случае предусматривает укладку сетки, клетка которой порой увеличивается до 25 см. Первая сетка располагается на подпорках из кирпича. Затем сверху укладывается дополнительный слой кирпичей, далее идет второй слой армирующей сетки. Если для связки арматуры вы планируете использовать сварку, то прутья должны быть подобраны с учетом маркировки, в ней вы должны найти индекс "С".
Установка опалубки
Строительство плитного фундамента обязательно предусматривает устройство опалубки. Для этого по периметру устанавливаются фанерные листы, ОСБ или ДСП. Материал должен иметь вид щитов. Внутренняя их поверхность защищается рубероидом или пленкой, чтобы исключить откалывание материала при распалубке. Щиты устанавливаются по периметру. Чтобы защитить конструкцию от промерзания, внутрь закладываются 10-см плиты пенополистирола. Под отмостку следует уложить этот же утеплитель, чтобы исключить боковое промерзание. Располагается материал на уровне подошвы, его кладут вровень с верхним или нижним слоем теплоизолятора внутрь опалубки.
Заливка бетона
Когда армирование плитного фундамента по вышеописанной технологии было завершено, можно приступать к заливке бетона. Заполнять пространство лучше за один прием. Между подачей порций смеси максимальный интервал составляет 2 часа в теплую погоду. Бетон запрещается перегонять по периметру лопатой, необходимо переставлять миксер или использовать бетононасос.
Виброуплотнение производится до появления цементного молочка, отсутствия пузырьков и скрытия щебня. Смесь подогревается в зимний период, для этого внутрь опалубки прокладывается кабель, можно использовать обогрев паром или укрывать поверхность пленочными материалами. Прислонять к сеткам армопояса насадки вибраторов запрещено. На седьмой день при нормальных условиях производится распалубка. Поверхность бетона следует защитить от осадков, укрыв мешковиной. Если работы ведутся в жаркую погоду, то основание смачивается из лейки.
В заключение
При возведении монолитного фундамента не следует пренебрегать этапом теплоизоляции. Слой утеплителя не только выполняет свое прямое предназначение, но и позволяет снизить затраты на обогрев в зимнее время. Утеплителем может выступить пенопласт или экструдированный пенополистирол. Материал фиксируется на торцах основания методом напыления. Для типового дома будет достаточно 50-мм слоя теплоизоляции. Для более холодных регионов толщина слоя увеличивается в 2 раза.