Монолитный фундамент в виде цельной плиты относится к т. наз. фундаментам состоящим из балок, не оказывающим важного сопротивления подвижкам грунта под ним и не гасящим их. Этот тип фундамента дома очень трудоемок, но мнение о его избыточной дороговизне сравнительно с возводимыми на нем зданиями навряд ли оправдано. Правильно рассчитанная и заложенная под домом монолитно бетонная плита, наоборот, способна удешевить строительство в общем: не требуется цоколь, не потребуется перекрытие над ним, пол можно стелить сразу по основанию строения. Конечно, если например дом бесподвальный, местные условия дают возможность обходиться без подпола, а сама плита основания здания утеплена.
Это не единственное связанное с фундаментом мелкого заложения недоразумение. Эта статья и посвящена тому, чтобы прояснить, что тут правильно, что может быть, а что нет. А еще – как правильно заложить плавающий фундамент собственными руками. Это обширная и трудная работа, но высокой строительной профессиональности для нее не потребуется; достаточно способностей добросовестного домашнего мастера-любителя.
Только ли легкие дома?
Первое из расхожих ошибок относительно основания из плит – что на нем можно начинать строить только легкие недолговечные (до 40 лет службы) постройки. В подходящих условиях правильно сконструированный фундамент-плита может нести и постройки капитальные, с расчетным эксплуатационным сроком в века, см. рис. Картинка с правой стороны не вкралась ошибочно; здание ЦУМА в столице на самом деле выстроено на монолитно бетонной плите.
Дома на плитных фундаментах
Кой-какие понятия
Давайте вначале усвоим разницу между терминами, значение которых нередко путают: усадкой, осадкой и просадкой. В действительности:
Усадка – величина уменьшения объема материала в процессе развития его структуры. Напр., бетон при застывании несколько уменьшается в объеме. А возле воды усадка негативная, она при промерзании очень сильно распухает, потому лед и плавает. Степень усадки от внешних нагрузок, в основном, не зависит.
Осадка – сокращение объема материала под влиянием внешней нагрузки без изменения его структуры находящейся внутри; просто – его уплотнение. Под вновь построенным зданием грунт уплотняют, и дом немножко садится, пока уплотнившийся грунт не окажется может нести его вес.
Просадка – объем материала уменьшается от воздействий извне не механического характера: увлажнения, усыхания. Наружная нагрузка провоцирует просадку и увеличить ее. Структура начального материала при этом меняется на более связную. Величина просадки, в основном, значительна, а остаточная структура оказывается стабильной. Это дает возможность, искусственно вызвав просадку, сделать лучше механичные характеристики материала.
Вначале о земле
Также часто пишут, что плавающие фундаменты дают возможность строиться на «проблемных», они же «непростые», грунтах: пучинистых, просадочных, топких. Самое первое, топкий грунт потому и топкий, что в нем все тонет фактически при нулевой нагрузке от объекта. Топкие грунты могут быть и сухими, напр. зыбучий песок. Единственный тип основания, который дает возможность более менее надежно на них строиться, это свайный.
Второе, к просадочным грунтам относятся пористые не переувлажненные со слабой связностью: лёссы, сухие рыхлые глины и др. покровные грунты. При крепком увлажнении они становятся меньше в объеме под незначительным, с пару раз меньше несущей способности грунта в сухом или сдержанно увлажненном виде, давлением либо даже под своей тяжестью.
Просадочные грунты разделяют на 2 категории. I-я проседает не больше чем на 5 см на каждый метр мощности просадочного слоя. II-я – более, до 30 см/м и больше. На грунтах II категории без мер по их укреплению можно начинать строить только снова же, на сваях, глубоких много ниже просадочного слоя, т.к. самым крепким и резким будет проседание от увлажнения снизу подземными водами. Только представьте дом в 300 т весом, это не очень большой. Какая у него инерция? Что будет, если довольно непрочная конструкция враз ухнет на полметра, и даже больше?
Потому как проседание грунта неразделимо связано с увлажнением, то просадочный грунт в первую очередь будет и пучинистым. Грунты I-й категории, естественно, и пучиться будут меньше. В основном, их несущая способность тоже выше, но потому как фундамент – плита из монолита под индивидуальным домом для жилья выполняет давление на грунт того же порядка, что и лыжник, тут более важна степень пучинистости.
Никакой грунт не вспучивается/проседает точно вверх-вниз. Дом на любом плавающем фундаменте при сезонных подвижках грунта непременно будет крениться. Это, конечно, не пойдёт для пользы как конструкции строения, так и подведенным к нему коммуникациям. Благодаря этому возводить капитальный дом на сильно- и чрезмернопучинистых грунтах можно лишь на фундаменте большого заглубления, «цепляющемся» за не пучащийся грунт в глубине.
Исходя из этих всех обстоятельств, делаем вывод, что плавающий фундамент достаточно будет надежный исключительно на просадочных грунтах I-й категории до среднепучинистых включительно. Показания к его использованию – грунты слабые, с несущей способностью менее 2,5 кг/кв. см (или 25 т/кв. м) в сухом состоянии. На них фундамент-плита на самом деле окажется лучше, доступнее и менее трудоемким, чем другие.
Примечание:все сказанное выше относится только к монолитным плитам. Плита быстросборная, их блоков покрытия дороги или ВПП аэропортов, будет надежна исключительно на грунтах скальных и крупнообломочных без большой примеси очень маленьких фракций, т.е. не пучащихся и не проседающих.
На каких грунтах можно залаживать под фундамент для дома плавающую плиту, показано в табл. на рис.:
На каких грунтах оправдан плавающий фундамент
Графы, не залитые цветом – о плите не думаем, лента или столбы будут доступнее и лучше. Красные графы – грунты «под плиту». Жёлтые – необходим профессиональный сравнительный расчет и технико-экономический анализ. Напр., у супесей несущая способность очень большая, плита потребуется толстая (см. дальше, о расчете). Тогда заглубленная лента может быть доступнее и легче, и она сопротивляется пучению, а плита – нет. У размокших глин несущая способность падает до 1 кг/кв. см и менее, но глины твёрдые в основном пористы, проседают по ?? категории, и чрезмернопучинисты. Здесь может быть, что надежность обеспечивают только сваи.
Примечание: синие цифры – идеальная для этого типа грунта нагрузка на него от плиты. Она нам пригодится для расчета.
Плита по-шведски
Фундамент типа теплоизолированная шведская плита (УШП) активно рекламируется едва ли не как многоцелевой под частную застройку. Большая доля вины в этом – изготовителей особенных материалов и аффилированных с ними компаний которые занимаются строительством. УШП – на самом деле очень прекрасный, но абсолютно не многоцелевой фундамент. Более того, как УШП нередко подают «пирог» слева на рис., с необычной конструкцией имеющий мало общего. Детальный разбор УШП «по косточками дают 2 части видео:
Видео: теплоизолированная шведская плита
Часть 1: мифы и реальность
Часть 2: преимущества, и недостатки
Мы же дадим лишь немногие дополнения.
Как устроена необычная шведская плита, показано с правой стороны на рис.:
Фундаменты типа шведской плиты
По сути, это плитно-ленточный фундамент с добавочными нередкими мелкими жесткими ребрами. Все хорошие качества плиты с лентой (см. дальше) и все ограничения для нее действительны и в этом случае. Пикантность конструкции в том, что весь короб заливается на форму из пластика, вдавленную в мощную песчано-щебеночную подушку; она же считается гидро- и тепловой изоляцией. Точность выполнения нижней поверхности плиты по форме обеспечивает полное соблюдение расчетных показателей. Добавочные жесткие ребра и тоннели для коммуникаций возникают несъемной опалубкой из стекломагнезитовых плит, слева внизу на рис. Это дает возможность практически в два раза уменьшить материалоемкость плиты. Однако расчет и постройка фундамента такого типа просят профессиональной работы достаточно большого уровня или точного повторения стандартных образцов.
Еще о ребрах жесткости
Фундамент-плиту с жесткими ребрами (см. отпечаток. рис.) исполняют, вообще-то, когда расчетная толщина плиты-параллелепипеда оказывается очень большой, скажем, здание будет увесистое многоэтажное, а местные условия не дают возможность применить основание другого типа. Напр., для постройки ЦУМА на другом фундаменте потребовалось бы снести ряд находящихся рядом зданий истории. Плита фундамента с жесткими ребрами требует трудных расчетов и точного движения проекту, т.к. ребро не на месте или неверно выполненное может на надежность и прочность основания оказать обратное действие. В общем, это не для самостоятельного строительства.
Плавающий фундамент с жесткими ребрами
Строим фундамент-плиту
Приспособление основания из плит
Приспособление основания из плит обыкновенного типа показано на рис. Конструкция примитивная, к нему нужны лишь некоторые пояснения. Самое первое, подушку из песка очень неплохо бы также положить на нетканый материал с крыльями, завернутыми вверх на всю высоту опалубки. Второе, назначение цементно-песчаной подготовки (подбетонки) – создать идеальную поверхность в горизонтальном положении под монтаж арматуры, т.к. качество армировки в большинстве случаев определяет надежность плиты. Благодаря этому на подбетонку можно брать бетон не слишком высокой марки, М200 с избытком хватит, но вот текучесть (подвижность) его обязана быть не ниже П3, а лучше – П4; подробно о характеристиках бетона для плиты см. дальше. Третье, плавающий фундамент в зависимости от условий местности может делаться мелкозаглубленным, см. рис.
Мелкозаглубленный плавающий фундамент
Тогда нужна крепкая опалубка из щитов (см. дальше) и, кроме поддерживающих ее подкосов, щебневая подсыпка с наружной стороны еще до заливки. Для подсыпки с наружной стороны вдоль периметра роют добавочную канаву; в нее сначала сыпят подушку из песка и, если требуется, делают глиняный замок. После того как выполнен демонтаж опалубки подсыпку оставляют, а по завершении осадки сооружения по ней формируют отмостку.
Какой толщины необходима плита?
Расчет толщины плиты – первое, с чего начинается закладка основания из плит. Он сводится к подгонке толщины плиты и связанного с ней ее веса к хорошему удельному давлению на этот тип грунта. Взять нагрузку на грунт больше – дом может начать «утопать»; меньше – слабая подвижка грунта способна «наподдать» плиту, и дом перекосится. Идея данного упрощенного способа в том, что грунты слабопучинистые и почти не пучащиеся, в основном, владеют и достаточной несущей способностью. Залаживать на них под дом цельную плиту нецелесообразно. Отсюда следует достаточно-таки нетривиальный, однако в пределах собственной применимости дающий верные результаты с запасом «на самострой» порядок расчета плиты фундамента под традиционный не очень большой дом жилого фонда:
Берем сводный вес строения: вес конструкций, облицовки, климатические и рабочие нагрузки (мебель, оборудование, люди).
По сводному весу и площади плиты фундамента в плане рассчитываем давление от дома на грунт без учета веса фундамента.
Согласно данным из табл. выше (синие цифры) вычисляем, сколько веса плиты не хватает для получения благоприятного давления на грунт.
Исходя из плотности армированного композиционного материала из бетона и стали 2,7 г/куб. см, рассчитываем толщину плиты.
Приводим толщину плиты к ближнему кратному 5 см значению; отклонение давления от оптимума при этом допускается в границах (+/-)25%
Если вышло менее 15 см, дом для этого грунта через чур тяжёл и самострой нежелателен.
Ни с того ни с сего вышло более 35 см – быстрее всего, подбор типа фундамента ошибочен, и подобный дом на данном грунте вполне выстоит на ленте или столбах.
Проверяем величину удельного давления на плиту от строения по своей прочности ее бетона на сжатие; возможно, берем для нее бетон марки выше, не М200, а М300.
Примечание: строительные правила предлагают толщину плиты держать в границах 10-40 см. Однако самодеятельным застройщикам неукоснительно рекомендуется не выходить за пределы 15-35 см.
Пример расчета
Сводный вес дома – 270 тонн. Размеры в плане – 10х10 м или 100 кв. м. Грунт – глинистый грунт, снесет под плитой влажным 0,35 кг/кв. см или 3,5 т/кв. м, а под 100 квадратами – 350 т. Веса плиты недостает 80 т, это 29 кубов бетона. На 100 квадратах ее толщина выходит 29 см, берем 30. Окончательный вес плиты 2,7х30=81 т; общий вес дома с основанием 351 т, практически точно оптимум. Попробуем плиту в 25 см: ее вес 67,5 т, в итоге 270+67,5=337,5 т или давление на грунт 3,375 т/кв. м. Разница от оптимума в 3,5 т – 0,125 т, а в процентах 0,125/3,5=0,035 или 3,5%.
Затрат выйдет намного меньше, но удержит ли дом сама подобная плита? Здесь необходимо смотреть по своей прочности бетона на сжатие, см. ниже. Допустим, она 22,5 кг/кв. см (бетон В22,5) или 22,5 т/кв. м. Чтобы выдерживать полные 270 т дома, необходима опорная площадь 270/22,5=12 кв. м. Тогда площадь в плане несущей стены не обязана быть меньше данной величины, или, в этом случае, 12% от всей площади строения в плане. Сейчас необходимо смотреть проект дома – какой там толщины стены? Какая их вся длина? – вычислять их площадь и считать давление на бетон. В этом определенном случае (подчеркиваем – в этом определенном), если например дом газобетонный, то плиты из В22,5 точно хватит. Если бетонный со стенками в 35 см – точно не хватит, нужно будет применять дорогой бетон высокой марки. Что до дома из кирпича с стенами несущего типа в 1,5-2 кирпича, то без плана и проекта перед глазами заблаговременно ничего не скажешь.
Примечание: точный учет неравномерности нагрузки от дома и ее «растекания» в плите быстрее всего покажет, что в этом случае и бетон В22,5 снесет все. Но подобного рода расчеты – удел опытных проектировщиков достаточно большого уровня.
Как подобрать бетон?
Железобетонный монолитный фундамент выстраивается исключительно из приготовленного бетона с ЖБИ. Заливать самодельным из мешалки слоями или тем более пятнами совсем непозволительно! Подбетонку, а потом и самую плиту, заливают за один подъезд миксера! Бетон для плиты приходится заказывать с такими параметрами:
Марка – от М200, или надёжность на сжатие от В22,5.
Устойчивость к морозам – не ниже F200, т.е. 200 циклов заморозки/разморозки.
Влагонепроницаемость – от W6, а в местах с в основном плюсовой влажной в зимний период и/или на обводненных грунтах – от W8.
Подвижность – П3 для плит до приблизительно до 6х8 м и П4 для больших.
Примечание:бетонная марка и его надёжность на сжатие – не тоже самое. Марка определяет общую надёжность, а надёжность на сжатие – способность нести сосредоточенную нагрузку.
Ход работы
Строительство бетонного основания в общем выполняется в очередности согласно рис. с правой стороны:
Порядок постройки основания из плит
Делают разметку, проверяя ее диагоналями и промерами сторон;
Роют котлован;
Сыпят и трамбуют песчано-щебневую подушку;
Заливают подбетонку и делают технологичный перерыв до набора ею прочности;
Делают изоляцию от влаги цементно-песчаной подготовки;
Ставят опалубку и устанавливают каркас из арматуры;
Заливают плиту;
После набора ею прочности снимают опалубку и делают обратную засыпку бортов, плотно утрамбовывая грунт;
Кладут верхнюю изоляцию от влаги и продолжают строительство.
Дадим некоторые пояснения относительно некоторых стадий.
Котлован
Котлован должен заглублен под гумусовый слой и не меньше чем на 35 см под ним – в материковый грунт. Если нужен выступ плиты над землей, то можно повышать толщину подушки из песка до 35-45 см. Скажем, слой гумуса у нас 15 см, тогда котлован обязан быть не мельче 50 см. Пускай толщина плиты 25 см, а подбетонки – 5 см. Подушка с подбетонкой должны быть ниже гумуса, итак, у нас допустим выступ плиты над грунтом до 10 см. Нормальным же в этом случае будет заложение плиты наравне с поверхностью почвы.
Подушка
Самая маленькая мощность подушки – 25 см; в большинстве случаев берут 30. Если необходимо больше, до 45 см, то сыпят и трамбуют послойно, равными слоями. Утрамбовывать необходимо обязательно, и поплотнее! Перед трамбовкой засыпку смачивают из шланга с распылителем; смачивание с трамбовкой это и есть понудительная просадка грунта, о которой говорилось в начале. Щебня мелкой фракции (отсева) в песок добавляют до 1/3 при закладке плиты на обводненных грунтах.
Примечание:очень неплохо бы котлован перед засыпкой подушки застелить нетканым материалом с заходом на борта котлована или опалубки.
Подбетонка
Для подбетонки берут, как сказано, раствор прекрасно текучий. Толщина – 70-100 мм, бетонная марка от М100. Нетканый материал под ней необходим, чтобы раствор не протекал в песок, а сформировал гладкую поверхность. По схватывании подбетонку увлажняют, как и любую заливку бетоном. В этом случае основная цель этого – обеспечить одинаковую усадку и гладкое «зеркало». Очень неплохо бы заблаговременно сделать опалубку выше и заливать подбетонку в нее. Защита от негативного воздействия влаги – пропитка составом из 60% дизельного топлива и 40% битума.
Опалубка
Опалубка необходима крепкая, благодаря этому ее набирают из щитов, собранных из хорошего строевого леса. Две конструкции опалубных щитов показаны на рис. Толщина досок с обрезанными краями для них – от 30 мм. Для облегчения разборки опалубки гвозди заколачивают внутри, не загибая их кончиков. Высота в 600 мм подобрана для установки сразу в котлован и засыпки подушки в опалубку, либо для заливки незаглубленной плиты. Ее если будет необходимость можно сделать меньше на доску. Опалубку подпирают подкосами с наружной стороны, равняют края в горизонт и дополнительно подкрепляют обратной засыпкой грунта и его утрамбовкой, после этого края еще раз выверяют на горизонт шланговым уровнем.
Стандартные конструкции опалубных щитов
Арматура
Схема армировки плиты основания
Схема армировки примитивной плиты основания – клеть из 2-х слоев сетки сделанной из арматуры, см. рис. Диаметр арматурных прутьев – приблизительно 1/20 толщины плиты, т.е. для плиты в 200 мм – 10 мм, 250 мм – 12 мм, 300 мм – 16 мм, 350 мм – 18 мм. Шаг сетки – 200-300 мм. Арматура – только стальная! Отступ кончиков прутьев от края монолита – как в большинстве случаев, около 50 мм и не меньше 25 мм.
Методика армировки имеет ряд особенных характеристик, т.к. выдерживать параметры клети и расстояние кончиков прутьев от краев монолита необходимо точно. Первая – никаких случайных подпорок для прутьев! Применяются особые проставки-«грибки», короткие в 50 мм (слева на рис.) под слой находящийся снизу, и длинные (в самом центре там же), 100-200 мм, для поддержки лицевого слоя.
Невысокие грибки заблаговременно расставляются по схеме армировки таким образом, чтобы они пришлись на перекрестья прутьев. Сначала ложатся прутья поперечные, потом продолговатые. В грибках вязать прутья без навыка некомфортно, благодаря этому начинающим арматурщикам можно расставлять грибки в середине будущих ячеек сетки, как слева на рис. Но поднимать не увязанную сетку и сдвигать грибок нельзя, вся кладка может посыпаться! Высокие грибки ставят и лицевой слой вяжут после полной увязки нижнего.
Армирование плиты фундамента
Сейчас необходимо создать вертикальные связи между слоями. Они размещаются одинаково по площади с шажком в два раза больше шага сетки, т.е. перекрестья связываются в вертикальном положении через одно в ряд, не как в шахматах. В промышленном строительстве кончики прутьев связывают П-образными скобками, уложенными набок, а перекрестья ими же с развернутыми на 90 градусов в горизонтальной поверхности концами; добавочные ветки по краешкам, если предусматриваются проектом – узкими вертикальными П-образными петлями, см. рис. выше.
Крестовый узел для вязки арматуры
Дома сделать данные детали тяжело, а дом на плите будет не очень тяжёлый, благодаря этому лучше объединять слои сетки частями прутьев с меньшим диаметром, 8-12 мм. Тогда необходимо выдерживать расстояние их кончиков от верха и низа монолита по минимуму возможное, 25 мм. Вяжут 2-мм проволокой, узел – крестовый одинарный, см. рис.
Примечание: не нужно связывать слои вертикалями очень часто. От перегрузки железом плита только ослабеет.
Заливка и дальше
Бетоновоз подгоняют к одному из углов площадки. Заливка выполняется с один прием из штатного шланга машины начиная от дальнего угла, поэтапно двигаясь к миксеру. Работать необходимо в резиновых сапогах, каске, пластиковой накидке, рукавицах и очках для защиты или с опущенным щитком каски: из шланга хлещет будь здоров, а держать его не легче, чем пойманного удава. Среди бетонщиков-профессионалов слабаков не бывает.
Немедленно после заливки бетон необходимо уплотнить погружным вибратором. Штыкованием, как для ленты, тут не обойдешься. Постарайтесь не задеть наконечником за арматуру, тут это не очень страшно, как для ленты или свай, но все таки совсем не неплохо бы.
По схватывании монолита его необходимо покрыть ветошью смочененой водой (бетону, как все знают, для набора прочности необходима вода), а сверху нее – светопрозрачной пленкой. Пленку изо дня в день осматривают: нет конденсата – приподнимают и ветошь увлажняют. Комплект прочности монолитом может занимать от 20 до 40 суток, смотря по погоде. Строительство можно продолжить совсем не раньше.
Разновидности плиты
Порой в малом малоэтажном строительстве используется монолитно-ленточный фундамент, он бывает 2-х видов: с верхней (слева на рис.) и нижней, т.е. заглубленной, лентой, там же с правой стороны. Первый делают в местах, где нужен проветриваемый подвал, скажем, с «гнилой», средиземноморского типа в зимний период, или в иных с регулярно избыточной влажностью воздуха, или с опасностью затопления.
Схемы монолитно-ленточных фундаментов
Жилище в подобных нездоровых углах, в основном, не возводят, благодаря этому ограничимся упоминанием о этой конструкции. Еще можно показать, что верхняя лента на плите по строймеханике несколько похожа на элемент основания дома, благодаря этому весь монолит обязан иметь общий каркас и заливаться в один прием. Что намного затрудняет и делает дороже работу.
Плита с нижней лентой намного красивее: при условиях утепления фундамента и с теплоизолированной отмосткой она дает возможность создать мощную потивопучинную подушку и строиться на пучинистом грунте. Толщины же говоря по существу плиты под дом в 200 тонн оказывается достаточно 10 см. Расчет плиты с нижней лентой сложен, так что просто например даём чертежи фундаментов данного типа под дома на обводненных грунтах из газоблоков (вверху на рис.) и под каркасный древесный, внизу там же. Здесь нужна и теплоизолированная отмостка, аналогичная, как и в первом варианте; она образно говоря не показана.
Чертежи монолитно-ленточных фундаментов
Напоследок, есть еще подобное явление, как свайно-монолитный фундамент. Его, очень нечасто, укладывают, когда несущей способности грунта мало, а здешняя геология не дает возможность забить или забурить и набить сваи необходимой длины. Рабочие подобное решение принимают очень нехотя: пучащийся грунт может порвать сваи или покорежить покоящуюся на них плиту. В таких вариантах очень часто доступнее и легче оказывается предпринять меры по укреплению грунта.
В конце – о домах
Так что же все же можно начинать строить на плите? На шведской – дома для жилья этажностью до 2-х на грунтах до сильнопучинистых. На обыкновенной самодельной – постоянное капитальное жилище на грунтах до среднепучинистых, не включительно! Легкие быстромонтируемые здания из дерева – и на грунтах среднепучинистых, но здесь необходимо подумать, нужно ли тратиться: расчетный эксплуатационный период подобных домов лет до 40-50, а плиты хватит не меньше чем на 100.
Определенно плитный монолитный фундамент Выгоден в местах, где морозы в зимний период в редкость, для достаточно удобных строений сезонного назначения: загородных летних резиденций, загородных домов и вилл под аренду; на средиземноморских курортах основная часть сдаваемых внаем домов выстроена на плите. А на сборных плитах, в особенности б/у от покрытий, очень надежными на слабых устойчивых грунтах будут маленькие дома на даче и хозяйственной постройки.
В общем, плита из монолита под домом не панацея, но на слабых грунтах нередко дает возможность добиться должной надежности строения стоимостью сравнительно небольших затрат: цена плиты под ключ толщиной 40 см 12х12 м размером будет примерно 1 млн. руб., что намного ниже цены укрепления просадочного сильнопучинистого грунта на такой же площади. Продолжительность цикла производства до приготовления основания к строительству стен также уменьшается в два раза и более.
