Как сделать расчет монолитного фундамента

Подбор ширины подошвы ленточного фундамента и расчет площади сечения арматуры.

Данный калькулятор позволяет выполнить подбор ширины ленточного фундаментного фундамента и диаметр арматуры под заданную нагрузку. В данном расчете нормативная нагрузка равна расчетной в запас. За основу расчета взят пример расчета ленточного фундамента из учебника А.П. Мандриков «Примеры расчета железобетонных конструкций». (330-333 стр.)

Как сделать расчет ленточного фундамента

Наиболее часто ленточные фундаменты встречаются при строительстве жилых и общественных зданий. Железобетонные ленточные фундаменты выполняют сборными или монолитными.

1. Сбор нагрузок

На ленточный фундамент действуют временная и постоянная нагрузка

К постоянным нагрузкам относятся:

• суммарный собственный вес стены, включая вес фундаментных блоков или монолитной стены;
• собственный вес всех перекрытии, включая постоянные нагрузки, действующие на перекрытия;

К временным нагрузкам относятся:

• полезная нагрузка (в зависимости от назначения здания);
• кратковременная нагрузка (снеговая, ветровая);

2. Определение глубины залегания

Глубина залегания ленточного фундамента зависит от района строительства. Принимается по картам районирования.

3. Определение размеров подошвы фундамента

Так как на ленточные фундаменты в основном действует равномерная нагрузка, поэтому ширина подошвы принимается одной ширины b. Для удобства расчета мысленно вырезают отрезок фундамента длиной 1 м и по собранной нагрузке N вычисляют требуемую ширину подошвы фундамента. Окончательную ширину подошвы округляют в большую сторону кратно 200 мм. Толщину подошвы фундамента h рассчитывают на поперечную силу Q=pc таким образом, чтобы не было необходимости закладывать поперечную арматуру.

4. Определение сечения и диаметра арматуры

Если по расчету оказывается, что ширина подошвы фундамента больше толщины стены, то необходимо вычислить площадь расчетной арматуры в выступающей части подошвы. Диаметр арматуры находят по максимальному изгибающему моменту M, расположенный в месте опирания монолитной фундаментной стены или фундаментных блоков на подошву фундамента. На подошву фундамента воздействует реакативное давление грунта p без учета массы грунта на выступающей части подошвы фундамента. Шаг арматуры в основном принимают 200мм. По полученной площади арматуры и заданному шагу арматуры — находят диаметр арматуры. Так как находят количество арматуры для отрезка в 1 м, то количество всегда получается 6 штук в 1 метре погонном фундамента.

Устройство монолитного фундамента

Большое преимущество монолитного типа основания заключается в его уникальной способности монтажа на абсолютно любых поверхностях. Даже если поверхность строительной площадки – это неравномерная по своей структуре почва, с участками торфяников и песчаных подушек, то монолитный фундамент, представленный бетонной плитой и опалубкой способен выдержать любую нагрузку будущего здания.

Монолитное основание весьма устойчиво к нагрузкам, даже к тем, которые возникают вследствие просадки грунта. Эта особенность обеспечивается большой площадью опоры, которая существенно снижает давление на почву.

К отрицательным характеристикам монолитного основания можно отнести:

• большой расход дорогостоящих материалов;
• массивность сооружения;
• большие трудозатраты при возведении конструкции.

В отличие от других видов фундамента, монолитная основа требует усиления по всей конструкции. Она, как правило, проводиться путем армирования поверхности. Такой подход также позволяет справиться с возможными нагрузками, возникающими при движении почвы.

Традиционно монолитное основание используется в строительстве тех зданий, у которых функции основания берет на себя поверхность первого этажа.

Конечная цель проектирования

Результатом проектирования должен быть:

• сборочный чертеж монолитного фундамента;
• текстовые документы – расчеты и обоснования проекта;
• план разметки фундамента и привязка его к местности;
• план отрывки котлована;
• план сооружения опалубки;
• план размещения материалов на строительной площадке;
• планы доставки и заливки бетона, согласованные по времени.

Один из способов расчета параметров фундамента – метод конечных разностей, который показывает, как рассчитать характеристики плитного фундамента.

Расчет фундаментной плиты можно провести методом конечных элементов.

Но проще всего рассчитать фундаментную плиту, используя калькулятор расчета. В нем заложены все нужные формулы и методики.

Некоторые калькуляторы помогают рассчитать нужное количество песка, цемента, щебня, общее количество и стоимость материалов.

По результатам расчётов разрабатывается сборочный чертеж монолитного фундамента и все детализированные чертежи:

• закладных деталей;
• сборочный чертеж и деталировка арматурного каркаса;
• рассчитанная схема размещения готовых каркасных сеток;
• примерное устройство одноразовой опалубки из досок или устройство металлической многоразовой опалубки и схема ее использования т. п.

Профессионально спроектированный и построенный фундамент будет надежным основанием любого здания.

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.

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:

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.

где P — табличное значение несущей способности грунта.

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

где t — толщина заливки бетона, а 2500 кг/м 3 — плотность одного кубического метра железобетонного фундамента.

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.

Помимо толщины потребуется подобрать подходящий диаметр армирования, а также выполнить расчет количества арматуры для бетона.

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.

Особенности выполнения расчетов толщины монолитной плиты

Толщина монолитного плитного фундамента рассчитывается на основании трех параметров:

• Расстояние между верхним и нижним уровнем арматурного каркаса.
• Диаметр прутьев арматуры, используемых для каркаса.
• Толщина бетонного слоя над армирующим каркасом и под ним.

Зная показатели этих характеристик, можно без труда определить толщину фундаментной плиты. Идеальным считается значение, равное 20-30 см, но следует знать, что такое значение может использоваться при строительстве на твердом и устойчивом грунте.

Помимо основных критериев при расчете толщины плитного фундамента учитывается этажность основной конструкции и материал, который будет использоваться для возведения стен. Большое значение имеет также тип грунта на участке и величина временных нагрузок, к которым можно отнести снег, мебель и людскую проходимость.

Для дома на участке с сильным промерзанием грунта толщина плиты существенно возрастает. Если сравнивать плиту под дом из пенобетонных блоков и кирпичное строение, то для второго варианта следует увеличить высоту плиты на 5-6 см.

Второй этаж кирпичного дома требует увеличения толщины плиты на 40 см, для двухэтажного пенобетонного строения высоту плитного фундамента добавляют на 35 см.

Расчет количества арматуры

Существует несколько способов, как осуществить расчет арматуры на монолитную плиту, программа-калькулятор является наиболее простым и наглядным. Входные данные, которые вводятся в калькулятор расчета: длина и ширина плиты, шаг укладки армирующей сетки, количество слоев.

Как видим, чтобы узнать требуемое количество арматуры для плитного фундамента не требуются сложные вычисления, калькулятор учитывает ряд нюансов:

• Учитывается необходимый просвет между краем бетонной плиты и торцами элементов армирующей конструкции;
• Чтобы более точно рассчитать количество материала итоговый результат содержит 10-процентный запас;
• Результат отображает не только общий погонный метраж, но и количество отдельных прутков (берется стандартная длина 11,7 м).

Основные этапы расчета монолитной плиты

Как и любой строительный процесс, расчет фундамента обуславливается правилами проектирования и соответствующими статьями СНиПов. Процесс расчета разделяется на 3 основных этапа:

1. Проведение замеров и изучение грунта на месте строительства,
2. Расчет толщины монолитной плиты,
3. Расчет количества арматуры, необходимой для создания прочного основания.

Есть специальные программы (Мономах, Лира), которые автоматизируют процесс расчета. В тоже время посчитать будущий фундамент можно и вручную.

Выбираем программы

Для проектирования и проведения вычислений, занесения результатов проведенных изысканий применяют САПР – различные системы автоматизированного проектирования. Во всех областях строительства и его этапах их используют для:

разработки ПД с аннотациями, размерами деталей и элементов;

визуализации структуры материалов;

расчетов нагрузки на основание и выполнения многих других задач.

Компания ЗВСОФТ реализует программные продукты, разработанные для облегчения трудозатрат специалистов разных направлений. На сайте предложены базовые программы: 3 конфигурации ЗВКАД и приложения-надстройки к ним.

ZWCAD 2017,2018 Professional. Это софт с возможностью создания двух-, трехмерных макетов строительных объектов, редактирования графических файлов. Они поддерживают VBA /.Net; / ZRX, функцию отображения элементов CAD. Более простое ПО представлено версиями Classic, Standard. В каждой версии встроено много полезных опций. Облегчат работу простой интерфейс и понятный редактор, который под силу даже начинающему проектировщику.

VetCAD++ является приложением для основной программы ЗВКАД. Она увеличивает количество стандартных опций, которые включены в САПР, автоматизирует процесс разработки и заполнения сопутствующей строительству документации. Базу данных элементов можно пополнять. Вносить изменения можно вручную или автоматически при считывании информации с чертежей, находящихся в работе. Образец, который используется повторно, может быть дополнен с помощью введения новых параметров для соответствия ситуации моделирования. При расчете плитного фундамента для дома базовая программа с этим модулем облегчит выполнение задачи, выполняя действия по:

вычерчиванию изделий – сеток, каркасов;

указанию технических спецификаций металла;

автоформированию спецификаций материалов, конструкций;

оформлению чертежей соответственно установленных стандартов.

СПДС GraphiCS 10.х с локальной лицензией представляет собой встраиваемое приложение. Его используют для автоматического создания рабочей, технической, административной документации на основе действующего законодательства и установленных норм и правил в строительстве. Модуль содержит:

большую базу архитектурных объектов;

полезные утилиты оформления макета и необходимых бумаг;

возможность использования специальных приложений – СПДС Стройплощадка, СПДС Железобетон.

Цены на представленный софт позволяют использовать его крупным фирмам и индивидуально, а функционал не уступает более дорогому зарубежному ПО.

Используйте лучшее для создания совершенных объектов.

Пример расчета толщины и объема плитного фундамента

Расчет плитного фундамента выполняют для определения количества бетона, необходимого для его заливки. Для этого площадь подошвы следует умножить на ее толщину (высоту).

Проще всего разобраться с расчетом на конкретном примере, который можно использовать для других случаев, поменяв соответствующие цифры. Допустим, будет возводиться дом размером 10х10 метров и монолитный плитный фундамент, толщина которого составляет 0,25 м. Объем плиты в данном случае составит 25 кубических метров (10х10х0,25). Столько же бетона потребуется для заливки фундамента. Необходимо учесть и установку ребер жесткости, служащих для повышения устойчивости к деформациям. Они располагаются с шагом в три метра вдоль и поперек плиты, создавая в ней квадраты.

Для расчета плитного фундамента следует определиться с длиной и высотой ребер жесткости. Первый показатель устанавливается в соответствии с длиной каждой стороны основания и в рассматриваемом примере составляет 10 метров. Всего потребуется 8 ребер, поэтому общая длина составит 80 метров.

Поперечное сечение выполняется в форме трапеции или прямоугольника. По стандарту, ширина ребра должна составлять 0,8 от высоты. Для прямоугольных ребер общий объем составит 0,25х0,8х80 = 16 кубометров. У трапециевидных ребер нижнее основание равно 1,5 толщины фундамента, верхнее – 0,8. В рассматриваемом примере площадь трапециевидного поперечного сечения будет равна (0,8+1,5)/2х0,25=0,15 квадратных метров, а объем всех ребер составит 0,15х80=12 кубических метров.

Из рассмотренного примера видно, что для заливки монолитного плитного фундамента толщиной 25 см и размером 10х10 метров потребуется 25 кубических метров бетона. Эту величину совсем несложно рассчитать самостоятельно, чтобы определиться с затратами, которые потребуются для обустройства фундамента.

Толщина плитного фундамента – очень важный показатель, обеспечивающий его прочность и надежность. Она зависит от многих факторов и может изменяться на разных грунтах или для разных построек. Поэтому, чтобы возвести действительно крепкий дом, необходимо с повышенным вниманием отнестись к расчету толщины его плитного основания.