Минимальная толщина фундаментной плиты по СП

Расчет плитного фундамента по нагрузке с примером

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.

Определившись с основанием, для него выясняют оптимальное удельное давление на грунт. Величина потребуется в дальнейшем расчете, пример которого представлен далее. Значение принимают по таблице.

Тип исследуемого грунта	Оптимальное удельное давление на грунт, кг/см2
Песок пылеватый и мелкий	0,35
Песок средней крупности	0,25
Супесь*	0,50
Суглинок	0,35
Пластичная глина	0,25
Твердая глина*	0,50

*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.

Тип нагрузки	Значение	Коэффициент надежности
Стены и перегородки
Кирпич 640 мм	1150 кг/м2	1,2
Кирпич 510 мм	920 кг/м2
Кирпич 380 мм с утеплением 150 мм	690 кг/м2
Брус 200 мм	160 кг/м2	1,1
Брус 150 мм	120 кг/м2
Каркасные 150 мм с утеплителем	50 кг/м2
Перегородки гипсокартонные 80 мм	30-35 кг/м2	1,2
Перегородки кирпичные 120 мм	220 кг/м2
Перекрытия
Железобетонные 220 мм с цементно-песчаной стяжкой 30 мм	625 кг/м2	1,2 — для сборных и 1,3 — для монолита
Деревянные по балкам	150 кг/м2	1,1
Крыша по деревянным стропилам
С металлическим покрытием	60 кг/м2	1,1
С керамическим покрытием	120 кг/м2
С битумным покрытием	70 кг/м2
Временные нагрузки
Полезная для жилых зданий	150 кг/м2	1,2
Снеговая	В зависимости от района строительства по п. 10.1 СП «Нагрузки и воздействия». Снеговой район определяется по СНиП «строительная климатология».	1,4

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:

P1= M1/S,

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.

Δ=P-P1,

где P — табличное значение несущей способности грунта.

M2 = Δ*S,

где М2 — требуемая масса фундамента (больше этой массы строить фундамент нельзя), S — площадь плиты из бетона.

Следующая формула:

t = (М2/2500)/S,

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.

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 м2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

Нормативная нагрузка	Коэффициент надежности	Расчетная нагрузка
Стены: 162 м2 * 690 кг/м2 = 111780 кг	1,1	122958 кг
Перегородки: 100 м2 * 30 кг/м2 = 3000 кг	1,2	3600 кг
Перекрытия: 160 м2 * 150 кг/м2 = 24000 кг	1,1	26400 кг
Крыша: 91 м2 * 60 кг/м2 = 5460 кг	1,1	6006 кг
Полезная нагрузка: 160 м2 * 150 кг/м2 = 24000 кг	1,2	28800 кг
Снеговая: 91 м2 * 180 кг/м2 = 16380 кг	1,4	22932 кг
ИТОГО:	210696 кг

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 м2.

Удельная нагрузка на грунт от дома = 210696 кг/818100 см2 = 0,26 кг/см2.

Δ = 0,32 — 0,26 = 0,06 кг/см2.

М = Δ*S = 0,06 кг/см2 * 818100 см2= 49086 кг.

t = (49086 кг/2500 м3)/81,81 м2 = 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 м2 =16,36 м3 — объем плиты;
2. 16,36 м3 * 2500 кг/м3 = 40905 кг — масса плиты;
3. 40905 + 210696 = 251601 кг — нагрузка от дома с фундаментом;
4. 251601 кг/ 818100 см2 = 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.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Источник: https://gidfundament.ru/plitnyj/raschet-monolitnoj-plity-primer.html

Минимальный защитный слой бетона для арматуры СП

Прочность и долговечность возводимой конструкции во многом зависит от ее фундамента. Основание принимает нагрузку от всех вышележащих элементов на себя и равномерно распределяет ее на грунт. Для того, чтобы оно сохраняло свою прочность и имело достаточную устойчивость, важно уделять повышенное внимание при его сооружении, все работы должны вестись со строжайшим соблюдением строительных нормативов и правил.

Защитный слой арматуры

Наиболее универсальным и популярным видом фундамента считается ленточный, именно к нему чаще всего обращаются частные застройщики. Для более сложных случаев, используется дорогостоящий, но и наиболее прочный плитный фундамент. Они отличаются конструктивно, но в плане материалов идентичны. Их надежность обеспечивается рациональным сочетанием армирующего каркаса и монолитного бетона.

Как мы знаем, основная задача армирования – это компенсирование недостатка бетона в пластичности, т.е. повышения способности на растяжение и излом. Но для многих является неожиданностью, что арматурные пруты, обеспечивающие жесткость конструкции, сами нуждаются в защите.

Может быть, вы замечали, что при правильно смонтированных каркасах арматура никогда не соприкасаются со стенками опалубки. Между краем конструкции и непосредственно металлическими элементами существует прослойка, которая в строительной литературе называется – «защитный слой бетона».

Для чего нужен защитный слой бетона?

Сталь в арматуре, несмотря на соответствие нормам ГОСТ, все равно подвержена воздействию внешних химических соединений, т.е. присутствует достаточно высокий риск возникновения коррозии.

Очаги коррозии приводят к образованию внутренних пустот, а значит начинается процесс нарушения целостности и однородности конструкции. Это, в свою очередь, снижает эксплуатационные характеристики основания, начинаются деформации, появляются трещины и в конечном итоге происходит разрушение.

Для того чтобы предотвратить эрозию стали, ее подвергают антикоррозийной обработке (оцинковке). Суть процесса заключается в том, что внешний слой изделия покрывается тончайшей пленкой всего в несколько микрон, который не дает металлу окисляться. Но этот способ тоже не дает 100% гарантии, что сталь сохранит свои первоначальные качества, так как любая неаккуратная транспортировка, может привести к повреждению защитного слоя и соответственно к возникновению коррозии. Стоит отметить, что сама процедура стоит достаточно больших средств и приводит к значительному удорожанию материала.

Поэтому главная задача при возведении фундамента, отгородить арматурный каркас от возможного контакта с влагой. В качестве барьера и выступает защитный слой бетона, который огораживает конструкцию от возможных химических раздражителей.

Основные функции

К основным задачам, которые выполняет защитный слой бетона для арматуры, относят:

• Обеспечение необходимого позиционирования арматурной конструкции.
• Защита металла от химических соединений, влаги и других внешних воздействий.
• Равномерное распределение нагрузки на массу бетона и арматурного каркаса.
• Обеспечение прочного основания для монтажа гидро/термо защиты и/или цокольной отделки.
• Увеличение огнеупорности конструкции.

Толщина защитного слоя бетона

Существует несколько основных факторов, которые определяют величину защитного слоя бетона фундамента:

• Характер и величина нагрузки на фундамент. Прямая зависимость между величиной нагрузки и толщиной защитного слоя.
• Особенности арматурного прута. Аналогично, толщина напрямую зависит от величины прута в сечении, чем больше стержень, тем больший слой нужно предусматривать.
• Условия эксплуатации арматурного прута. Особенности окружающей среды, где и происходит возведение фундамента (температура, влажность, почвы).

Толщину защитного слоя бетона для арматуры фундамента не следует определять «на глаз». Существуют строгие нормативы, в частности, СП 63.13330.2012 (СНиП 52-01-2003) «Бетонные и железобетонные конструкции», СП 50—101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений», СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры», достаточно подробно определяют величины минимальной и максимальной толщины защиты для арматуры, возможные отклонения и прочие параметры.

Минимальные и максимальные показатели защитного слоя

При вычислении толщины защитного слоя бетона для арматуры следует руководствоваться вышеуказанным сводами правил (СНиПами) и прочими нормативными документами, разработанными на их основе.

Так, согласно СП 63.13330.2012 «Бетонные и железобетонные конструкции», минимальный защитный слой бетона для арматуры – 10 мм, но не менее диаметра прута.

СП 50—101-2004 предоставляет уже более конкретную информацию.

Продольная арматура:

• 30 мм – толщина защитного слоя для ленточных фундаментов и сборного типа;
• 35 мм – для монолитных фундаментов с дополнительной бетонной подготовкой;
• 70 мм – защитный слой бетона для арматуры в фундаменте без подготовки.

Поперечная арматура:

• 10 мм – стенки и плиты толщиной менее 100 мм.
• 15 мм – бетонные конструкции с сечением менее 250 мм и стенке более 100 мм.
• 20 мм – бетонные конструкции с сечением менее 250 мм.

Следующий регламент СП 52-101-2003 указывает на еще более конкретные ситуации:

• 20 мм – железобетонные конструкции, располагающиеся в закрытых помещениях (нормальный/пониженный уровень влажности);
• 25 мм – конструкции, располагающиеся в закрытых помещениях (повышенный уровень влажности);
• 30 мм – конструкции, располагающиеся в открытом пространстве;
• 40 мм – конструкции, располагающиеся в грунте.

Следующий интересный документ, который тем не менее, не является нормативным, справочное пособие под редакцией А.Б. Голышева «Проектирование железобетонных конструкций». Многие профессиональные строители утверждают, что наиболее ценные практические расчеты представлены именно здесь. В книге приводится следующие утверждения:

• 30 мм – толщина защитного слоя для сборных и балочных фундаментов;
• 35 мм – монолитные фундаменты на бетонной подготовке или на скальном грунте;
• 70 мм – монолитные фундаменты без предварительной подготовки.

Это пособие также регламентирует защитный слой арматуры с торцевых сторон поперечных и продольных прутьев, которые проходят по всей длине/ширине конструкции:

• 10 мм – сборные элементы длиной до 9 м;
• 15 мм – монолитные элементы длиной до 6 м при диаметре арматуры до 40 мм;
• 20 мм – монолитные элементы длиной от 6 м при любом диаметре арматуры.

Для вашего удобства, чуть ниже мы собрали все цифры в единую таблицу.

Защитный слой бетона для арматуры – Таблица по СНиП

Применение армированного каркаса	Минимальная толщина, мм
Продольная рабочая арматура ленточных и сборных фундаментов	30
Продольная рабочая арматура плитных фундаментов, возводимых с бетонной подготовкой	35
Продольная рабочая арматура плитных фундаментов, возводимых без бетонной подготовки	70
Сооружения, эксплуатирующиеся в закрытых сухих помещениях	20
Сооружения, эксплуатирующиеся в закрытых влажных помещениях	25
Сооружения, эксплуатирующиеся на открытом воздухе	30
Сооружения, эксплуатирующиеся в грунте	40
Поперечная арматура для стенок и плит толщиной менее 100 мм	10
Поперечная арматура бетонных конструкций с сечением менее 250 мм и стенок более 100 мм	15
Поперечная арматура бетонных конструкций с сечением более 250 мм	20

Допустимые отклонения защитного слоя бетона

Допуск по защитному слою бетона определяется СНиП 3.03.01—87 «Несущие и ограждающие конструкции». Здесь указаны все возможные отклонения от заданных параметров. Перед тем, как рассчитать защитный слой бетона для арматуры, рекомендуется внимательно изучить данный свод правил. Мы лишь обратим внимание на наиболее важную таблицу.

Особенности конструкции	Допустимая величина отклонения
Толщина защитного слоя бетона менее 15 мм и линейный размер поперечного сечения конструкции:
< 100 мм	+4 мм
101-200 мм	+5 мм
Толщина защитного слоя бетона менее 16-20 мм и линейный размер поперечного сечения конструкции:
< 100 мм	+ 4 мм; -3 мм
101-200 мм	+ 8 мм; -3 мм
201-300 мм	+ 10 мм; -3 мм
> 300 мм	+ 15 мм; -3 мм
Толщина защитного слоя бетона более 20 мм и линейный размер поперечного сечения конструкции:
< 100 мм	+ 4 мм; -5 мм
101-200 мм	+ 8 мм; -5 мм
> 300 мм	+ 15 мм; -5 мм

Как обеспечить соблюдение нормативов?

Показатель толщины защитного слоя бетона закладывается еще на этапе проектирования фундамента. Следуя требованиям и рекомендациям упомянутых нормативных документов, определяется оптимальная величина прослойки между концом арматурного прута и стенки основания, а затем записывается в план.

Источник: https://nedrabuild.com/minimalnyy-zaschitnyy-sloy-betona-dlya-armatury-sp/