Как рассчитать толщину плитного фундамента 

Время на прочтение: 3 минут(ы)

Плитный фундамент можно сравнить с железобетонной подошвой, на которую опирается строение. Иногда плитное основание в качестве фундамента под частный дом выгоднее, чем традиционное ленточное. 

Бетонную ленту необходимо заливать ниже уровня промерзания грунта, иначе морозное пучение приведет к неравномерному проседанию здания. Во многих регионах России, где глубина промерзания грунта превышает 100-120 см, такой фундамент влетает в копеечку. Расчет толщины плитного фундамента лучше доверить специалистам, так как приходится учитывать много факторов и есть риск что-то упустить.

Представьте, что вы забиваете гвоздь в стену. Слой штукатурки он проходит с одного удара молотком, потом упирается в кирпич — и ни с места. От соотношения силы воздействия и сопротивления материала зависит эффективность.

Так же и с фундаментом на грунте, и здесь задача сделать так, чтобы дом не проваливался в землю, а стоял на ней. Чтобы рассчитать баланс нагрузки и способность грунта сопротивляться ей, нужно как можно больше знать о свойствах почвы на участке. 

Исследования грунта — очень важный этап, без которого нельзя начинать строительство. В ходе геологических изысканий мы получаем данные о составе пластов (песок, глина, торф), уровне грунтовых вод, глубине промерзания, несущей способности грунта. 

Чем слабее грунт, тем больше должна быть площадь плиты или ее толщина. Без геологии есть риск либо залить плиту толще нужного и переплатить, либо сделать ее слишком тонкой и получить трещины и угрозу устойчивости здания.

Удельное давление на грунт — показатель, который тесно связан с несущей способностью грунта. Обе величины измеряются или кгс/см² (килограмм силы на квадратный сантиметр)

Удельное давление на грунт рассчитывается как вес всей конструкции, распределенный на всю площадь фундаментной плиты. Помним о том, что плиту полагается делать шире, чем само здание. Плитный фундамент выступает за периметр стен на 5-10 см или более, в зависимости от веса и конструкции строения. 

Формула расчета:

Удельное давление = Общий вес дома / Площадь плиты

Пример расчета удельного давления с цифрами:

1. Примем общий вес дома за 200 тонн (на практике вес 2х-этажного каркасника 150-200 т, кирпичного от 250-350 т);
2. Площадь плиты = Длина х Ширина. Например, дом 1000 см х 1000 см = 1 000 000 см².
3. Делим вес на площадь: 200 000 / 1 000 000 = 0.2 кгс/см².

То есть на 1 см² грунта под домом приходится давление в 0,25 кг. Это значение критично для понимания, подходит ли в принципе плитный фундамент для грунта на вашем участке. 

Каждый из типов грунтов характеризуется своей несущей способностью, по которой рассчитывается оптимальное удельное давление:

• Плотный гравелистый песок 0,35 кгс/см²;
• Плотный песок средней крупности 0,25 кгс/см²;
• Твердая глина 0,25 кгс/см²;
• Мягкая глина, суглинок 0,1-0,2 кгс/см²;
• Торф, насыпной грунт менее 0,1 кгс/см².

Основное правило: расчетное удельное давление должно быть меньше на 20-30%, чем несущая способность грунта. Таким образом, если грунт на участке — мягкая глина или торф, для здания из нашего примера лучше выбрать не плитный фундамент, и свайно-винтовой или забивные сваи.

Плита мелкозаглубленного фундамента — платформа, «плавучесть» которой определяется двумя противодействующими силами: сопротивлением грунта снизу и весом постройки сверху.

Поэтому, кроме несущей способности грунта, важно максимально точно рассчитать все нагрузки, а не только вес стройматериалов. При расчете учитывается:

• Вес дома — материал стен, перекрытий, кровли, отделки;
• Полезная нагрузка — мебель, техника, люди;
• Временные нагрузки, в первую очередь климатические — снеговой покров на крыше и сила ветра;
• Конструкция здания — наличие цоколя, подвала, эркеров, расположение несущих стен и колонн. Под сильно нагруженными узлами часто добавляют ребра жесткости, которые увеличивают ее прочность без значительного увеличения общей толщины.

Определение оптимальной толщины плиты фундамента обычно производят, когда уже есть проект конструкции дома с точными данными по весу и дополнительным нагрузкам:

1. Собираем сумму нагрузок и общее давление на грунт;
2. Делим общую нагрузку на площадь плиты, получаем удельное давление;
3. Сверяемся со значением несущей способности грунта, полученной в результате геологического исследования. 

Разница между удельным давлением и несущей способностью — тот запас допустимого веса плиты, который позволяет рассчитать толщину. Допустим, дом из нашего примера с удельным давлением 0,25 кгс/см² на плотном песке или глине с оптимумом 0,25 кгс/см² дает разницу 0,05 кгс/см²;

4. Полученную разницу в весе на 1см² умножаем на площадь плиты — это и есть максимальная масса фундамента. В примере — 0,05 х 1 000 000 = 50 000 кг;
5. Массу делим на плотность железобетона и получаем объем плиты (50 000 кг ÷ 0,0025 кг/м³ = 20 000 000 см³);
6. Толщина плиты равна ее объему, деленному на площадь (20 000 000 ÷ 1 000 000 = 20 см).

Цифра, полученная в расчетах — не рецепт со 100-процентной гарантией, а ориентир для более взвешенного инженерного решения. Нужно посмотреть, в какой из возможных диапазонов попадает результат вычислений:

• 20-35 см — оптимальный интервал, подтверждающий целесообразность выбора плитного фундамента. Для окончательной проверки стоит еще раз просчитать проектные нагрузки, опираясь на полученный параметр. Если удельное давление с рассчитанной толщиной совпадает с оптимальным для вашего грунта с отклонением не более 25%, можно переходить от этапа проектирования к началу строительства.
• > 35 см — плита может стать экономически менее выгодной, чем сваи или столбчатый фундамент. Здесь будет полезен совет профессионалов. Также специалисты помогут рассчитать компромиссный вариант: плиту сложного профиля, утолщенную за счет ребер жесткости в нагруженных местах и облегченную на остальной площади.
• < 15 см — зона риска, проект слишком массивен для плитного фундамента на имеющемся грунте. Для надежного и безопасного строительства необходимо внести изменения в проект, облегчая всю конструкцию, и рассмотреть наиболее подходящий для неё вариант фундамента.