Плитный фундамент: толщина и другие характеристики, расчет плитного фундамента

Что такое монолитный плитный фундамент

Плитный фундамент – это надежное основание дома. В процессе его производства используется бетон и арматура. Сегодня он является одним из самых прочных видов оснований мелкозаглубленного типа. Чтобы монолитный фундамент-плита эффективно справлялся со своими базовыми задачами, требуется подбирать для него качественные материалы. В частности, это касается бетонной смеси, которая должна соответствовать нормам по своим свойствам. Согласно своду правил СП 70.13330.2012 «Несущие и ограждающие конструкции», требуется использование цементов по ГОСТ 10178 и ГОСТ 31108. Эта информация приводится в разделе «Бетонные работы» 5.1.1.

Устройство и характеристики

В отличие от других типов основания плитный фундамент не требует заглубления в грунт. Конструктивно состоит из нескольких элементов:

• Основу «пирога» составляет уплотненный грунт. Проводится снятие верхнего слоя почвы, после чего выполняется трамбовка дна. Это позволяет уменьшить подвижность грунта и предотвратить появление трещин в фундаменте.
• Следующим слоем выполняется подушка. Традиционно для ее обустройства применяется смесь песка и щебня. За счет такого слоя удается погасить вибрации, воздействующие снизу, и создать систему отведения грунтовых вод.
• Обязательным является использование геотекстиля. Чаще всего в этих целях выбирается полотно дорнита, который позволяет предотвратить заиливание подушки. Иногда геотекстиль используется и между слоями песка и щебня.
• Следующий слой — это бетонная подготовка. Она требуется для выравнивания поверхности, поэтому ее толщина обычно не превышает 50 мм. За счет использования бетонной подготовки удается повысить гидроизоляционные и армирующие свойства основания.
• Для гидроизоляции плитного фундамента применяется водонепроницаемая мембрана. Как правило, это рулонные битумные холсты, которые укладываются поверх подготовки в несколько слоев.
• Обязательным является использование армирующего каркаса. Именно он позволяет увеличить несущую способность основания, сделать его прочным и устойчивым к нагрузкам, предотвратить появление трещин и других дефектов.
• Основным элементом всей конструкции является бетонная плита. По сути, это и есть сам фундамент, на который приходится вес здания.

Виды плитного фундамента

Есть несколько основных разновидностей плитного фундамента, у каждой из которых своя специфика применения, свои плюсы и минусы.

Простой плавающий плитный фундамент

Он представляет собой ровную и гладкую монолитную железобетонную плиту, залитую в опалубку поверх подушки из пескогравия толщиной 30–40 см (последнюю засыпают на место снятого плодородного слоя). Такая конструкция проста и надёжна, но имеет серьёзный недостаток — очень большой расход бетона. Дело в том, что нагрузки, действующие на фундамент, распределены неравномерно: и силы морозного пучения, и давление стен здания сосредоточены в основном у края плиты. Чтобы не допустить деформацию и растрескивание монолита, приходится увеличивать его толщину по всей площади; при строительстве двух-трёхэтажного кирпичного здания требуемая толщина фундамента может достигать 400–500 мм. Ещё один минус — возможность небольших сезонных подвижек плиты, грозящих повреждением подземных коммуникаций. 

Площадку для строительства плитного фундамента выравнивают по нивелиру. Затем насыпают слой песка толщиной 10–20 см и щебня — не менее 20 см.

Чтобы ликвидировать небольшие неровности, можно уложить сверху ещё один слой песка, подстелив под него геотекстиль, и приступить к монтажу утеплителя

Оребрённый плавающий фундамент

Такая плита при небольшой (до 200 мм) общей толщине обладает высокой прочностью, так как усилена рёбрами жёсткости, которые могут располагаться как снизу, так и сверху и иметь различную конфигурацию. Если постройка невелика, достаточно выступов под внешними и внутренними стенами, но часто требуются дополнительные перемычки жёсткости, а иногда целесообразно расположить рёбра в виде прямоугольных «сот» на всей площади плиты (такой способ упрощает монтаж балочного перекрытия). Оребрение сверху выполняет функцию цоколя и защищает стены от намокания, однако требует больше времени; к тому же конструкция получается менее жёсткой, так как связь плиты и рёбер обеспечивается в основном закладной арматурой.

Ускорить строительные работы и сэкономить на опалубке позволят специальные блоки L-образного сечения, склеенные из листов экстру-дированного пенополистирола. Фото: L-Block 

Утеплённая шведская плита

Главная её особенность в том, что бетон заливают поверх слоя влагостойкого утеплителя — листов экструдированного пенополистирола с прочностью на сжатие 0,25 или 0,5 МПа (в зависимости от расчётной нагрузки). Благодаря этому грунт под фундаментом не промерзает и на конструкцию не действуют силы морозного пучения. УШП имеет нижнее оребрение (в слое утеплителя легко сформировать канавки для рёбер жёсткости), служит черновым полом и, как правило, оборудуется системой водяного обогрева, используемой для отопления всего здания. А так как бетонный монолит обладает значительной тепловой инерцией, то в доме легче поддерживать постоянную температуру — как зимой, так и летом. 

Из этих блоков выкладывают «бордюр» по периметру будущей плиты.

Сегодня шведская плита считается одним из оптимальных фундаментов для малоэтажного дома. Она широко применяется при строительстве зданий из ячеистых блоков, а также «каркасников» — особенно на проблемных грунтах, где поведение плавающей ленты труднопредсказуемо. Пожалуй, единственный минус шведской плиты — сравнительно низкий цоколь. При весеннем таянии снега стены могут страдать от влаги. Отчасти преодолеть этот недостаток поможет толстая, приподнятая над грунтом пескогравийная подушка. 

Область применения плитного фундамента

Основное назначение плитного основания — это использование на слабых грунтах с небольшими или средними несущими способностями. В том числе, фундамент подходит для возведения домов на грунтах по типу песка, глины, суглинка, торфяника. Допустимо использовать конструкцию при строительстве на пластичных и увлажненных грунтах.

Особую роль в фундаменте-плите отводят дренажу, гидроизоляции и отмостке. Именно эти элементы помогают избежать ситуации, когда грунт «плывет» при намокании, что приводит к потере прочности основания.

Конечно, плита несколько уступает по надежности и прочности ленточному фундаменту. Но ленточный тип основания — более дорогостоящий и не всегда целесообразный. В ряде случаев, например, на просадочных грунтах, намного проще и быстрее создать плитный фундамент.

Что касается сильнопучинистых и топких грунтов, то для них плита подходит не очень хорошо. Связано это с тем, что она не может в полной мере гасить вибрации и подвижки почвы, поэтому возрастает риск просадки дома под действием собственного веса.

Технология строительства плитного фундамента

Технология строительства монолитной плиты представляет собой несколько этапов. Вначале происходит возведение ростверка (нижней части конструкции), затем происходит заливка бетона, в которую внедряется арматурный каркас. Количество бетона, необходимое для заливки, зависит от размеров и планировки здания.

Работы начинают с планировки участка и копки траншеи, котлована. Для начала срезается растительный слой почвы, устраиваются временные подъездные пути, если потребуется, от пятна застройки отводится вода. Когда грунтовые воды не оказывают воздействие на грунт под фундаментом, причиной его намокания становятся сезонные осадки. Поэтому важно проложить дренаж.

На этапе подготовки производится разметка: геодезическая разбивка котлована путём построения осей здания и закреплением реперов за пределами границ ведения земляных работ. Параллельно котловану под устройство монолитной плиты, производят разбивку контура самого здания, отмечая точки пересечения осей стен колышками. Дальнейшая работа по устройству плиты состоит из таких этапов.

Необходимо подготовить участок - полностью снять плодородный слой почвы и вырыть котлован. При определении глубины котлована учитывают отметку заглубления подошвы, толщину подготовки послойно. В данном случае, это песчано-щебёночная подсыпка и подбетонка - жёсткая плита под фундамент частного дома или бани. Задача подсыпки – замена непрочного слоя грунта на стабильный, выравнивание котлованного дна. Её толщина назначается проектом, с учётом прочностных параметров грунта и его естественной влажности. При расчёте объёма песка учитывают коэффициент уплотнения 1,27.

Пошаговая инструкция устройства подушки под плитный фундамент выглядит так:

1. Максимальное выравнивание полотна, краев котлована срезанием бугров.
2. Подвозка песка, щебня, который может тщательно смешиваться либо на отдельной площадке, либо на месте.
3. Распределение смеси по дну котлована техникой - бульдозером.
4. Проводят качественное увлажнение.
5. Предварительное трамбование.
6. Исправление дефектов геометрии подушки.
7. Окончательная утрамбовка виброплитой.

При устройстве насыпной подушки под бетонный фундамент плиту, щебень укладывают не для дренажа. У него нет никаких преимуществ перед песком, а нужен он для того, чтобы как можно лучше произвести утрамбовку.

Под железобетонную плиту фундамента проектируют слой бетона толщиной 1 метр с армирующим каркасом в виде сетки из стальных или композитных прутьев. Его заливают внутри той же опалубки, что выставляется для заливки фундаментной плиты. Высота опалубки учитывает и высоту подбетонки.

Опалубка может быть щитовой (деревянные доски, фанера) или несъёмной. В готовый бетонный слой закладывают вертикально установленные стержни арматуры, концы которой будут жёстко замоноличены при устройстве монолитной плиты фундамента. Технология плитного фундамента предусматривает его заливку без перерывов, в течение одной рабочей смены. То же самое касается и подбетонной плиты.

Технология сооружения фундаментной плиты немыслима без горизонтально уложенной гидроизоляции. Сейчас массово рекламируется профилированная мембрана, которая по уверениям производителей может заменить битумную гидроизоляцию или подбетонку. Но материал этот относительно новый, не прошедший проверку временем, поэтому в СНИПах и ТТК его нет.

Технология строительства фундамента монолитная плита основана на наплавной или оклеечной гидроизоляции на битумной основе. Рулонный материал либо наклеивается на мастику, либо, путём прогрева горелкой стыки полотен свариваются и наплавляются на подбетонку. Для утепления фундамента часто используется специальный утеплитель, который помогает снизить расходы на отопление в дальнейшем.

Рулонных слоёв должно быть два, настилаются они перпендикулярно друг другу. Во избежание повреждения гидроизоляции, она с наружной стороны укрывается тонким слоем цементной стяжки, и только после её затвердевания можно начинать монтировать арматуру.

Согласно технологии, монолитный фундамент плита может армироваться картами, отдельными стержнями либо их комбинацией. Основные стержни имеют диаметр не менее 12 мм (реже сечение 14 мм), и образуют ячейки с шагом 100*100 мм. Арматура должна быть скрыта в толще плиты: если есть подбетонка, то защитный слой бетона снизу должен быть 35 мм. Обеспечить его помогают фиксаторы арматуры (пластиковые стульчики).

Стыкуются стержни точечной или контактной сваркой, перпендикулярные соединения связывают проволокой диаметром не меньше 1,2 мм. Сетки устанавливают в двух уровнях, необходимый отступ между ними обеспечивается за счёт П-образных хомутов, к полкам которых крепятся нижние и верхние сетки.

Если цокольные стенки будут тоже выполняться в монолите, для их связки с плитой выставляют вертикальные закладные детали.

Заливку монолитной плиты выполняют блоками - в квадратах, образуемых линиями деформационных швов. Перед бетонированием опалубка очищается от мусора, а её внутренние стенки обрабатываются отработанным маслом.

Бетон класса В22,5 укладывают горизонтальными слоями по всей протяжённости блока, с одновременным уплотнением вибратором. После распределения смеси до верхней отметки и уплотнения, поверхность плиты выравнивают и заглаживают виброплощадкой. Бетон класса В22,5 заливают горизонтальными слоями на всю длину блока, с одновременным уплотнением вибратором. После распределения смеси до верхней отметки и уплотнения, поверхность плиты выравнивают и заглаживают виброплощадкой.

Производя работы в тёплую погоду, при плюсовой температуре воздуха, фундамент в течение всей первой недели проливают водой. Это улучшает процесс гидратации цемента, и предупреждает слишком быструю потерю бетоном влаги. Зимой поверхность накрывают пленкой. Если этого не делать, плита будет терять прочность, появятся трещины. Уход выполняют до полного твердения основания (набора прочности).

Нужен ли дренаж вокруг и под плитой фундамента?

На болотистых и подтопляемых участках он крайне желателен. При этом функцию дренирующего слоя выполняет подсыпка из щебня крупной фракции (20–70 мм). Система будет более эффективной, если проложить в толще подсыпки трубчатые дрены (их оптимальный шаг составляет 1,5–2 м). Также необходима дрена по периметру плиты или отмостки. Вода должна отводиться в дренажный колодец или на понижающийся рельеф; при уровне грунтовых вод менее 1 м от поверхности целесообразно задействовать систему автоматической откачки воды насосом. Наличие дренажа уменьшит риск промерзания грунта под домом, продлит срок службы фундамента и снизит риск растрескивания отмостки. 

Плиту заливают под всем домом, включая крыльцо и террасу (веранду). Если пристраивать эти элементы позже, велика вероятность образования перекосов и трещин на стыке стен.

Виды дренажа для плитного фундамента

Дренажи, как таковые, использовались человечеством ещё за несколько тысячелетий до нашей эры, но широко стали применяться только в XVIII веке. Действие систем того времени основано на способности вод хорошо просачиваться через некоторые виды грунта, что позволяло сосредотачивать их в специально заложенных полостях, и направлять самотёком в сторону водоёма или накопительной ёмкости.

Действует такой принцип и поныне, только теперь вместо гончарных труб всё больше применяют полимерные. Благодаря имеющейся в их стенках перфорации, вода легко попадает в сточную систему, и может направляться как за пределы участка, так и использоваться для хозяйственных нужд. Существует три основных системы дренажа, которые можно выполнить при строительстве дома на плитном фундаменте.

Пластовый

Смысл устройства пластового дренажа заключается в том, чтобы собрать воду из грунта и отвести её от сооружения по системе труб. Устраивают его в обводнённых грунтах с малой водопроницаемостью: глинах и трещиноватых полускальных и скальных породах, в супесях и суглинках, пылеватых песках с коэффициентом фильтрации менее 5м/сут.

• Применяют пластовый дренаж в сочетании с полным набором гидроизоляционных мер: устройством подбетонки с наплавной или другой подошвенной гидроизоляцией, а так же шовной герметизацией стыков, если таковые имеются в конструкции.
• Пластовый дренаж представляет собой постель под всей площадью дома, выполненную из крупнофракционного материала. Укладывается он по дну земляного корыта или котлована под уклоном 0,01. В зависимости от свойств подстилающего грунта постель может устраиваться как в однослойном варианте, так и в двухслойном.
• Для однослойной отсыпки (обычно устраивается в скальных грунтах) используется щебень или гравий. В глинах и мелкозернистых песчаных грунтах пластовый дренаж выполняется двухслойным, с обустройством нижнего слоя из среднефракционного песка и подстилающего слоя геотекстиля. Минимальная толщина песка 10 см, щебня – 15 см. Нижний слой двухслойного пластового дренажа.
• При необходимости строить в мягкопластичной глине, дно котлована вытрамбовывается с помощью щебня. Затем укладывается ещё один, самостоятельный слой щебня толщиной 15-20 мм. Если фундамент заглублён с целью возведения цокольного этажа, а площадь его помещений большая, щебневый дренаж может выполняться не пластом, а перекрёстными лентами шириной 3 м. Расстояние между лентами должно определяться расчётом.
• Дренажная постель обязательно должна защищаться от засорения в процессе производства строительных работ. Лучшей защитой для неё является бетонная подготовка из смеси с пластичностью П1, которая практически исключает вытекание цементного молока.
• На больших объектах вместо подбетонки может устраиваться асфальтовое покрытие толщиной 2-3 см. При устройстве поверхностных фундаментов для этой цели можно использовать ковёр из двух слоёв рулонного материала – например: перфорированной ПВХ мембраны снизу, и гладкой самоклеящейся мембраны из полиэтилена низкого давления сверху. Двухслойный гидроизоляционный ковёр вместо подбетонки

Пристенный

Чтобы собранной пластовым дренажом воде было куда стекать, для её перехвата с наружной стороны фундамента, на глубине расчётного положения поднимающегося уровня воды, устраивают пристенный дренаж в виде вертикального фильтрующего слоя из крупнопористого материала (чаще керамзита).

Важно: Если фундамент проектируется на водоупорных грунтах: скальных породах без трещин или тугопластичных глинах, пластовый дренаж не выполняется вообще, а предусматривается только пристенный дренаж.

Но чаще всего эти два вида дренажа совмещаются – причём, фильтровая обсыпка пристенных трубных дрен должна непременно сопрягаться с основной щебёночной постелью. В верхней части пристенный дренаж тоже должен быть защищён от попадания грязи глиняным замком, поверх которого может укладываться асфальт или заливаться бетонное основание отмостки.

Расчет плитного фундамента

При расчете плитного фундамента важно учитывать несколько ключевых моментов:

• Нагрузка на фундамент: Включает в себя вес самого здания, предполагаемую нагрузку от мебели, оборудования и временные нагрузки (снег, ветер).
• Тип грунта: Различные типы грунта имеют разную несущую способность, что влияет на толщину и армирование плиты.
• Уровень грунтовых вод: Высокий уровень грунтовых вод требует дополнительных мер по гидроизоляции и дренажу.
• Сейсмичность региона: В сейсмоактивных зонах требования к прочности и гибкости фундамента увеличиваются.

Плюсы и минусы плитного фундамента

Перед началом строительных работ важно оценить плюсы и минусы плитного фундамента. Не исключено, что, рассмотрев все «за» и «против», вы предпочтете другой вид малозаглубленного основания для постройки.

Достоинства

1. Минимальный объем земляных работ – для классического варианта достаточно убрать лишь верхний плодородный слой, который затем можно использовать для оформления приусадебного участка.
2. Простота монтажа опалубки для плитного фундамента – внешний формирующий контур для бетона монтируется только по периметру.
3. Относительно простой монтаж «пирога» – привлечение спецтехники сведено к минимуму, а заливать бетон рекомендуется за один прием.
4. Универсальность – частный дом можно построить практически по любой технологии.
5. Прочность – выдерживает постройки даже из тяжелых материалов (кирпич, газосиликат, бетон).
6. Долговечность – при условии верного расчета толщины плитного фундамента и правильного монтажа, конструкция прослужит около 150 лет или даже больше.

Недостатки:

1. Высокая цена – наиболее веский «минус». Для создания плиты под весь дом потребуется большой объем качественного цемента, щебня, песка, арматуры.
2. Сложная прокладка коммуникаций – все трубы желательно монтировать непосредственно в «пирог» на этапе строительства. Необходимость замены коммуникаций в будущем может быть проблематичной.
3. Сложность обустройства цокольного этажа – обычно в домах с плитным фундаментом невозможно заложить подвал. Однако, если почва «сложная», эта опция недоступна для любого основания.

Чтобы правильно выбрать тип фундамента, рекомендуется заказать гидрогеологические изыскания. Например, если существует риск резкого повышения уровня грунтовых вод, потребуется дополнительное укрепление плитного основания буронабивными элементами или уплотняющими сваями.