Толщина монолитной фундаментной плиты рассчитывается при помощи СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений. На этом этапе расчетов мы сломали головы и свернули кровь. На запрос «Как рассчитать толщину фундаментной плиты» доблестный Google выдаёт статьи с описанием алгоритма вычислений. Но очень многие из них описаны либо слишком сложным профессиональным языком, в котором трудно разобраться, либо довольно лёгким языком копирайтера, который не разобрался в теме, по пути потерял часть данных, но профессионалов кое-как пересказал.
Расчёт толщины плиты фундамента нужно начать с сопоставления суммарного давления от здания и оптимального значение нагрузки на грунт. Это если по-научному, а если по-свойски, нужно примерно посчитать, насколько тяжёлым будет здание и соотнести это с тем, насколько грунт на вашем участке хорошо справляется с нагрузкой.
Плита должна быть не слишком тяжёлой, чтобы не утяжелять общую конструкцию дома и не продавливать грунт под собой. Но и не слишком лёгкой, чтобы дом не болтался, как поплавок, в особенно мокрые периоды.
Фундаментная плита под дом: расчет толщины
Максимальный вес нашего дома – 70 тонн (вес стен, крыши, стяжки, штукатурки, окон, дверей, возможной снеговой нагрузки и т.д., но без учёта фундамента). Это максимальный-максимальный вес.
Площадь нашего плитного фундамента – 48 метров квадратных.
Чтобы высчитать с какой силой дом будет давить на грунт нужно:
70 тонн / 48 м² = 1,458 тонн/м²
Далее для удобства работы с цифрами переводим тонны в килограммы, а метры квадратные в сантиметры, ибо давление на грунт исчисляется в кг/см²
1,458 тонн/м² = 0, 145 кг/см²
Теперь сравниваем своё 0, 145 кг/см² с оптимальной нагрузкой на грунт. Так как в грузинской деревне с геологами дефицит, профессионально наш грунт никто не оценивал, но мы решили самостоятельно сделать геологию участка и на всякий случай берём коэффициент пористого и текучего суглинка (то есть грунта, который наиболее впечатлительно реагирует на нагрузку). Согласно таблицы 3, приложения 3 к СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений расчетное сопротивление пористого и текучего суглинка составит Ro = 1 кг/см2. Если вдруг сопротивление грунта будет выше в несколько раз, то страшного в этом ничего нет. Дом дольше простоит.
Находим разницу между этими величинами :
1 кг/см² – 0, 145 кг/см² = 0, 855 кг/см²
Теперь 0, 855 кг/см² умножаем на площадь фундамента – 480 000 см², чтобы определить вес плиты:
0, 855 кг/см² * 480 000 см² = 410 400 кг
Далее вес нашего фундамента делим на средний удельный вес армированного бетона – 2500 кг/м3, чтобы вычислить оптимальный объём фундамента:
410 400 кг / 2500 кг/м3 = 164,16 м3
Объём фундамента делим на площадь плиты (уже в метрах) и получаем предположительную толщину плиты
164,16 м3 / 48 м² = 3,42 м
Далее рекомендуют округлить до любого ближайшего значения кратного 5-ти, то есть в нашем случае плита может ровняться аж 3 метра 40 сантиметров.
Это не означает, что мы, как сумасшедшие должны лить 3-хметровую фундаментную плиту. Это означает, что наш грунт может вынести, куда большую нагрузку, чем наш дом.
Максимально возможную высоту монолитной плиты фундамента мы определили. Теперь пора выяснить минимальную толщину фундаментной плиты. У нас ведь нет цели закопать в землю, как можно больше бетона?
Минимальная толщина плиты фундамента
На профессиональных строительных ресурсах пишут о толщине фундаментной плиты от 10 до 35 сантиметров. Уменьшать высоту плиты не стоит, потому что есть риск раскола плиты под воздействием веса самого здания. Увеличивать – тоже нецелесообразно, потому что это влечёт за собой перерасход материалов, рабочей силы и создаёт излишнюю нагрузку на грунт.
Перекопав массу информации на форумах, мы нашли несколько отзывов о фундаментной плите от самостройщиков, которые живут с таким типом фундамента уже несколько лет, то есть рассказывают, как оно в эксплуатации.
Собрали такую информацию:
- 30 сантиметров заливают для больших тяжёлых домов, с двумя этажами, бетонным перекрытиями и так далее. Масса такого дома может достигать 700 тонн (для сравнения, наш дом – не больше 70 тонн)
- 10 сантиметров подходит для сарайчика или небольшой баньки.
Выходит, наш формат – 15-20 сантиметров толщины. Продолжаем анализ.
Минимальная толщина фундаментной плиты допустима:
- Если глубина промерзания грунта менее 1 метра. Наш дом строится в южном климате, грунт не промерзает вовсе, не пучинится, значит, нагрузки на излом на фундамент не будет
- Если вы используете бетон марки не ниже М300
- Если вы строите небольшой одноэтажный дом из лёгких материалов (каркасник, газоблок, керамзитные блоки)
- Если заложена щебёночная и песчаная подушка под плиту
- Если нагрузка по плите распределена равномерно. Фундамент должен выдерживать нагрузку не только на сжатие, но и на изгиб. Чем больше длина наружных стен, тем выше вероятность раскалывания монолитной плиты. В нашем случае, домик небольшой, а значит переживать за это не стоит. К тому же в планировке дома мы предусмотрели дополнительную, пятую несущую стену, которая проходит в аккурат по центру дома. Это значит, что нагрузка будет максимально равномерно распределена
Таким образом, мы не нашли аргументов в пользу увеличения объёма плиты и остановились на толщине в 15 сантиметров. С учётом 30 сантиметровой щебёночной подсыпки – это должны быть достаточно надёжным основанием для нашего дома.
Подушка под фундаментную плиту: Геотекстиль, подбетонка, щебень
Любопытные задачки
Задача№ 1. Дано:
Толщина плитного фундамента для дома равна 15 сантиметрам. Площадь плиты 48 метров квадратных. Вес дома (стены, крыша, стяжка, перегородки и т.д.) около 70 тонн. Какое давление на грунт оказывает этот дом?
Решение:
Вычисляем объём фундамента:
15 см * 480 000 см² = 7 200 000 см3 (7,2 м3)
Умножаем объём на средний удельный вес армированного бетона – 2500 кг/м3, чтобы получить вес фундамента:
7, 2 м3 * 2500 кг/м3 = 18 000 кг
Складываем вес дома и вес фундаментной плиты:
70 000 кг + 18 000 кг = 88 000 кг
И делим вес всего здания на площадь основания, чтобы вычислить давление всего сооружения на грунт:
88 000 кг / 480 000 см² = 0, 2 кг/см²
Ответ: Этот дом оказывает давление на грунт 0, 2 кг/см²
Задача№ 2. Дано:
Представим человека, со среднестатистическими показателями: размер стопы – 39-40, вес – 60 килограммов. Какое давление на грунт будет оказывать этот человек, стоя на одной ноге?
Решение:
Стопа такого человека = 200 см² (примерно, с учётом изгибов, 8 см в ширину и 25 см в длину, измерено опытным путём)
Делим вес человека на площадь стопы, чтобы вычислить давление на грунт:
60 кг / 200 см² = 0,3 кг/ см²
Внимание вопрос! Наш дом или человек давит на грунт сильнее? Пишите в комментариях свой ответ!
Теперь вы знаете, какие задачки мы придумываем дождливыми зимними вечерами.
Авторы: Никита и Анастасия Кузнецовы