Консультации строителя онлайн.


Расчет и устройство фундамента и плиты перекрытия для дома из газобетона

Грунт на нашем участке оказадся никудышный. Болотистый. То есть - торф - на глубину до двух метров. Глубже - слежавшийся "материковый" песок. Несущая способность такого грунта очень низкая. Второе осложение - очень высокий уровень грунтовых вод. В ином случае, было бы логично вырыть котлован на 2 метра до песка, устроить на нем фундамент монолитную плиту и отстроить бетонный цокольный этаж. Но, в нашем случае с высоким уровнем и давлением грунтовых вод, затраты на строительство такого бесспорно хорошего фундамента были бы сопоставимы со строительством коробки дома. Поэтому, изучив опыт соседей мы остановились на двух вариантах: столбчатый фундамент с мощным ростверком или плавающая монолитная плита на песчаной подушке.

Если бы уровень грунтовых вод был низкий и грунт был мало или среднепучинистый, можно было бы выбрать малозаглубленный ленточный фундамент, который является одним из самых недорогих фундаментов и достаточно несложных для строительства своими руками. Отдельно можно прочитать про подробный расчет ленточного монолитного мелкозаглубленного фундамента .

По нашему субъективному мнению, второй способ строительства фундамента более подходит для деревянных бревенчатых или каркасных домов, как более легких. В противном случае, толщину плиты фундамента и количество арматуры пришлось бы делать весьма великим, что естественно отразилось бы на стоимости работ.

Как расчитать фундамент своими руками для дома на столбах:

  1.  Сначала, надо определить свойства грунта. Для этого обычным садовым буром бурим шурф метра на 3 для определения послойного состава грунта и уровня грунтовых вод. Смотрим, на какой глубине залегает прочный "материковый" грунт, на который можно опереть столбы. В нашем случае - слежавшаяся супесь ( В сухом состоянии комья супеси легко рассыпаются и крошатся от удара, непластична, преобладают песчаные частицы, комочки раздавливаются без удара, почти не скатываются в шнур; шар, скатанный в сыром состоянии, при легком давлении рассыпается.) оказалась на глубине 1,7- 2,0 метра, что ниже глубины промерзания для нашего региона - смотри схему:
    фундамент глубина промерзания

    Таблица  Нормативная глубина сезонного промерзания грунтов (м)


    Город

    Суглинки, глины

    Мелкие пески

    Средние и крупные пески

    Каменистый грунт

    Москва

    1,35

    1,64

    1,76

    2,00

    Владимир

    1,44

    1,75

    1,87

    2,12

    Тверь

    1,37

    1,67

    1,79

    2,03

    Калуга, Тула

    1,34

    1,63

    1,75

    1,98

    Рязань

    1,41

    1,72

    1,84

    2,09

    Ярославль

    1,48

    1,80

    1,93

    2,19

    Вологда

    1,50

    1,82

    1,95

    2,21

    Нижний Новгород, Самара

    1,49

    1,81

    1,94

    2,20

    Санкт Петербург. Псков

    1,16

    1,41

    1,51

    1,71

    Новгород

    1,22

    1,49

    1,60

    1,82

    Ижевск, Казань, Ульяновск

    1,70

     

    1,76

     

    Тобольск, Петропавловск

    2,10

     

    2,20

     

    Уфа, Оренбург

    1,80

     

    1,98

     

    Ростов-на- Дону, Астрахань

    0,8  

     

    0,88

     

    Пенза

    1,40  

     

    1,54

     

    Брянск, Орел

    1,00

     

    1,10

     

    Екатеринбург

    1,80

     

    1,98

     

    Липецк

    1,20

     

    1,32

     

    Новосибирск

    2,20

     

    2,42

     

    Омск

    2,00

     

    2,20

     

    Сургут

    2,40

     

    2,64

     

    Тюмень

    1,80

     

    1,98

     


  2. Следующим этапом определяем по таблице сколько можно опереть на сантиметр площади опорной части столба по таблице несущих способностей грунтов и пористости и текучести. Свойства грунта можно определить так: если лопата в грунт входит легко, но потом грунт к ней прилипает намертво, то грунт текучий, если лопата в грунт тяжело входит и, соотвественно, грунт отлетает от лопаты хорошо, то грунт не текучий.
    Пористость грунта определяют путем вырезания кубика дециметрового и взвешивают его, затем измельчают мелко и мерным стаканом определяют его объем без пор, ну и далее по формулам: E= 1 – Y0/Y; Y0=G/V0; Y= G /V1, где  Y, Y0 – объемный вес грунта в естественном и уплотненном состояниии, G – вес единицы объема грунта, V0, V1 - объем грунта в естественном и уплотненном состояниии. И согласно таблиц подбираем расчетное сопротивление своего грунта, таблицы есть более точные и упрощенные, по упрощенной таблице получаем:

Грунт

коэффицивнт
пористости

Расчетное сопротивление грунтов оснований, кг/кв.см

твердых

текучих

Супеси

0,5

3,0

3,0

 

0,7

2,5

2,0

Суглинки

0,5

3,0

2,5

 

0,7

2,5

1,8

 

1,0

2,0

1,0

Глины

0,5

6,0

4,0

 

0,6

5,0

3,0

 

0,8

3,0

2,0

 

1,0

2,5

 

 Если вы сомневаетесь в результатах своих замеров - принимайте минимальное значение как расчетное - не промахнетесь. У нас получилось значение 3,0 кг на см2.

3. Теперь надо расчитать примерный вес дома и определить исходя из полученных результатов, и несущих свойств грунта, сколько столбов и какого сечения следует заложить в столбчатый фундамент.

Для расчета фундамента примерный вес дома можно определить по следующим таблицам:

Нагрузка от 1 м2 стены

Материал стен

кПа

кгс/м2

Деревянные каркасно-панельные, толщиной 150 мм с минераловатным утеплителем

0,3-0,5

30-50

Из блоков ячеистого бетона плотностью 500-600 кг/м3 сплошной кладки, толщиной, мм: 200 250 300 350

1,0-1,2 1,25-1,5 1,5-1,8 1,75-2,10

100-120 125-150 150-180 175-210

Из опилкобетона, толщиной 350 мм

3,04,0

300-400

Из керамзитобетона, толщиной 350 мм

4,05,0

400-500

Из шлакобетона, толщиной 400 мм

5,06,0

500-600

Из эффективного кирпича, толщиной, мм: 380 510 640

5,06,0 6,5-7,5 8,09,0

500-600 650-750 800—900

Из полнотелого кирпича сплошной кладки, толщиной, мм: 250 380 510

4,5-5,0 7,О7,5 9,010,0

450-500 700-7501 900- 1000

В нашем случае мы имеем около 120 м2 стен с весом 180 кг (газобетон плотность 600 толщиной 300), 96 м2 с весом стены 150 кг (газобетон плотностью 600 толщиной 250) и 23 м2 весом 250 кг (пол кирпича), что в сумме дает 41 750 кг.

Теперь определяем нагрузку от перекрытий по следующей таблице:

Нагрузка от 1 м2 перекрытий пролетом до 4, 5 м

Тип перекрытия

кПа

кгс/м2

Чердачное по деревянным балкам,

 

 

плотностью, кг/м3, не более:

 

 

200

0,7-1

70-100

300

1-1,5

100-150

500

1,5-2

150-200

Цокольное по деревянным балкам,

 

 

плотностью, кг/м3, не более:

 

 

200

1-1,5

100-150

300

1,5-2,0

150-200

500

2,03,0

200-300

Цокольное железобетонное

3,05,0

300-500

На наш дом мы имеем две монолитных плиты перекрытия из легкого бетона площадью 242 метра весом 200 кг на м2 = 48 400 кг. И чердачное перекрытие 70 м2 - 7000 кг. Суммарно 55 400 кг

Нагрузка от кровли:

Нагрузка от 1 м2 горизонтальной проекции крыш

Тип кровли

кПа

кгс/м2

Покрытие рубероидом

0,3-0,5

30-50

Кераммеская черепица при уклоне 45°

0,6-0,8

60-80

Кровельная сталь при уклоне 27 °

0,2-0,3

20-30

У нас - получилось 121 метр по 30 кг = 3630 кг + снеговая нагрузка 150 кг на метр = 18 150 кг (с запасом).

То есть суммарный вес нашего дома составит 118 930 кг + вес столбов и ростверка фундамента 58000 кг = 177 тонн. Вес внутренней отделки, оборудования, мебели мы заложили не вычитая проемы из площади стен при расчетах. Теперь делим вес на количество столбов: 177 тонн делим на 28 столбов сечением 0,4 на 0,4 м. Получается, на один столб приходится нагрузка 6 321 кг. Если бы мы не делали опорных площадок для столбов размером 0,8 на 0,8 метра, то нагрузка на один см грунта под столбом была бы равной 3,95 кг. То есть, она бы превышала предельно допустимую на нашем грунте с несущей способностью в 3 кг на см2. Распределив нагрузку на площадь опоры в 6400 см2 мы получаем нагрузку в 1 кг на см2. То есть, имеем значительный (тройной) запас прочности. Отсюда следует вывод, что для достаточно больших и тяжелых домов устройство популярных буронабивных столбов с незначительной площадью опоры на почвах со слабой несущей способностью - недопустимо. Оптимальным, но дорогим способом является фундамент монолитная плита и компромиссным по цене - фундамент - столбы с увеличенными опрорными площадками - "лапами".

Схема армирования ленточного фундамента:
армирование ленточного фундамента

Итак, мы остановились на столбчатом фундаменте с ростверком. Как мы его устроили: были вырыта траншея глубиной 2 метра до песка и шириной в метр. На дно под столбами были уложены булыжники с арматурой и залиты цементным раствором, с выпуском арматуры вверх - к будущим столбам. Таким образом устроили "Лапы" фундамента для распределения веса. После того как "лапы" нашего фундамента схватились, была сделана деревянная опалубка для столбов фундамента сечением 40 х 40 см. В короба опалубки фундамента была установлена связванная в объеме арматура - 4 прута сечением 18мм с выпуском для связи с ростверком. Приведенные две первые фото не от описываемого дома, но процесс выглядел точно также. Бетонный раствор заливался в короба и тщательно трамбовался. В раствор, для экономии добавлялся бут (булыжник) который также тщательно трамбовался (вибрировался). Столбы были устроены с шагом каждые 2,5 метра. После схватывания столбов фундамента, опалубка была извлечена, столбы обмотаны рубероидом и вся траншея была отсыпана песком, который был пролит для усадки водой. После была установлена опалубка для утройства ростверка фундамента сечением 60 х 40 см по устроенным столбам. Ростверк фундамента был армирован в объеме арматурой сечением 18-24 мм по шесть прутов. В пролетах между столбами и по углам была добавлена арматура в виде тругольников, связывающих все три уровня армирования для усиления. Расход арматуры исходя из длин и веса можно посчитать по приведенным таблицам веса арматуры После окончания отливки ростверка вокруг фундамента было уложено кольцо дренажа сечением 60 мм в геотекстиле замкнутое в двух дренажных колодцах, устроеных из 200 литровых бочек, наполненных камнями и бутылками))). Впоследствие, на поздних этапах строительства к этому кольцу было добавлено и второе из дренжной трубы в фильтре диаметром 100 мм, так как первого кольца оказалось недостаточно.

свайный фундамент   стробчатый фундамент   фундамент   дренаж фундамент

Гидроизоляция фундамента: была устроена путем обмазывания фундамента битумным грунтом и двумя слоями битумно-полимерной мастики Техномаст. Горизонтальная гидроизоляция была дополнена укладкой по ростверку битумно-полимерного материала производства Технониколь.

Ленты фундамента - ростверка и столбы фундамента были устроены таким образом, что основная нагрузка планируемых стен внутри дома приходится только на фундамент. В связи с этим, мы получили возможность исполнить плиту перекрытия в облегченном варианте с планируемой эксплуатационной нагрузкой 200 кг на квадратный метр. Первоначально мы планировали деревянные перекрытия по балкам 100 х 150 мм, но отказались от них ввиду их малой стойкости к гниению и к горению.

плита перекрытия   монолитная плита перекрытия   заливка плиты перекрытия

Плиту перекрытия решено было устроить монолитной облегченной и утепленной. Конструкцию мы устроили таким образом: через 1 метр дистанции мы уложили двутавровые металлические балки №10 - сечением 100 мм (можно было бы и побольше - №12, но мы экономили. Таблицу о выборе сечения двутавра над прогонами смотрите здесь). Балки были выкрашены битумным лаком со стороны земли. Между балками уложили нарезанные в размер листы асбоцемента, на них полиэтиленовая пленка, склееная скотчем, на них - 50 мм пенопласт, затем снова полиэтилен, склееный скотчем. Поверх полиэтилена был засыпан керамзит (у нас его было много - целый Камаз) на несколько сантиметров ниже уровня двутавровых балок. Поверх балок на проставках из отрезков полдюймовой водопроводной трубы была уложена арматурная сетка 100 х 100 мм, связанная между собой и усиленная в критических по нагрузке местах (санузлы, каминная вставка, прихожая, кухня) прутками арматуры 16 мм. Выставлены маяки из водопроводных труб. Керамзит был пролит тощим цементно-песчаным раствором, и поэтапно залит легким бетоном (с керамзитом) на толщину 100-120 мм. На внешней границе плиты в качестве опалубки были установлены газобетонные блоки. В перекрытии были оставлены лазы для доступа к канализационным трубам и сделаны утепленные выводы канализационных труб через плиту. До устройства плиты можно было сделать в подвале заземление в виде нескольких забитых в землю треугольников из сваренной между собой арматуры или уголка для шины заземления по схеме электроснабжения ТТ, но мы этого не сделали, и планируем сделать позднее, через оставленные лазы.

Cколько выдерживать фундамент до начала производства строительных работ на нем?
Начинать возведение стен можно при наборе бетоном 70% прочности (формально на фундаменте можно начинать работы при наборе 50% прочности, но лучше немного перестраховаться). При температуре воздуха + 20 С 70% расчетной (минимальной) прочности бетона достигается на 7 сутки, 100 % - 28 сутки при нормальных условиях (20+-3 град С и влажностью 90-100% - фундамент надо поливать водой и закрывать пленкой - предупреждая испарение воды). С течением времени прочность растет и достигает на 360 сутки 167% при водо - цементном отношении 0,7.
Если температура воздуха + 20 С и не опускается по ночам ниже - то выжидать нужно 7-10 дней. Если температура воздуха +10 С - то выжидать следует уже 20 дней. Имейте в виду, что ночные температуры могут сильно отличаться - в этом случае имеет смысл ориентироваться на среднесуточною температуру, а не на дневную.
Интересно, что прочность бетон набирает до 50 лет, после чего прочность бетона опять начинает снижаться. Известковая же кладка набирает свою прочность столетиями. Ниже приведен график набора прочности бетоном на основе портландцемента М-400.

график набора прочности бетона