Узнаем, насколько целесообразно строить дом на УШП или УФП и поговорим о самом строительстве монолитного плитного фундамента с утеплением.
Все больше качественных современных домов возводят на плитном фундаменте УШП или УФП. Сегодня рассмотрим, насколько целесообразно такое решение, в каких случаях имеет смысл ставить дом на плиту, а также приведём базовую инструкцию по строительству монолитного плитного фундамента с утеплением.
Плитный фундамент УШП или УФП
- Выгода от плитного фундамента
- Конструкция плитного фундамента
- Подготовка основания
- Конструктивные решения
- Монтаж опалубки
- Армирование и заливка бетона
Выгода от плитного фундамента
В индивидуальном строительстве закладка здания на плитном фундаменте практикуется в двух случаях:
- Когда тяжёлая постройка возводится на ослабленном грунте, при высоком УГВ или выраженном пучении. Плита помогает снизить давление на грунт и является наиболее стабильным типом основания.
- При строительстве дома с низким тепловым балансом. Такой фундамент способствует минимизации потерь тепла в грунт и позволяет использовать подогрев пола как единственный метод отопления.
Во втором случае однозначный плюс — избавление от отопительных приборов и трубопроводов. Кроме того, после правильной обработки плитный фундамент представляет отличную основу для чистовых напольных покрытий. Выдаваемая за преимущество возможность прокладки в плите коммуникаций таковой не является: при ленточном фундаменте с обратной засыпкой проложить трубы водоснабжения и канализации значительно проще.
Плитный фундамент хорошо справляется с перемещением грунта как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Монолитная основа может устраиваться на участках, где производилось террасирование или планирование с насыпкой, время на усадку почвы при этом не требуется.
Опасность для монолитной плиты представляет только неравномерное сдавливание грунта при условии, что участок с мягкой или подвижной почвой занимает более 40% площади плиты. Ввиду этого проведение гидрогеологических изысканий для разработки строительного проекта строго обязательно.
Конструкция плитного фундамента
Плита повторяет контуры наружных стен здания с выступом от 50 до 80 мм. Такой допуск необходим, чтобы компенсировать кручение опалубки и кривизну стен так, чтобы ни в одном месте они не нависали над фундаментом.
Толщина плиты избирается в соответствии с требуемой способностью выдерживать нагрузку на изгиб. Серьезные расчёты следует вести только при строительстве зданий свыше двух этажей, включая цокольный этаж. Стандартной толщины плиты в 35 см вполне достаточно даже для кирпичных строений, особенно если фундамент выполняется по финской технологии и имеет ребра жёсткости по краям.
Толщина в 35 см считается стандартной по простой причине. Защитные слои бетона для верхнего и нижнего пояса арматуры составляют соответственно 50 и 70 мм. Оставшиеся 230 мм — оптимальный отступ между арматурными сетками, необходимый для правильного восприятия растягивающих и изгибающих нагрузок.
В большинстве случаев прочность такой плиты является избыточной. Если есть желание сэкономить на бетоне и арматуре, либо ослабить давление на грунт из-за его высокой просадочности, можно провести тщательный расчёт. Единого норматива для утеплённых монолитных плит нет, но можно пользоваться следующими документами при разработке:
- СНиП 2.02.01–83 «Основания зданий и сооружений» — базовая информация по расчёту фундаментов и разработке их конструкции;
- СП 50–101–2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» — наиболее актуальный свод рекомендаций по строительству фундаментов;
- СП 20.13330.2011 «Нагрузки и воздействия» — информация о том, как рассчитать несущую способность фундамента по предельным состояниям;
- СП 52–101–2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» — поможет правильно разработать арматурный каркас и форму бетонного изделия.
При расчёте нагрузок нужно учитывать конфигурацию несущих стен. Если все они расположены по периметру, плита будет испытывать сочетанное скручивающее воздействие по линзообразной эпюре. Если же дом имеет внутренние несущие стены, нагрузка будет распределена более равномерно, и при достаточной толщине фундамента моментом скручивания можно пренебречь. Облегчить вес плиты без потери прочности можно путем устройства перекрёстной системы рёбер жёсткости. Их делают высотой до 40–50 см, ширина равна толщине плиты.
Подготовка основания
Плитный фундамент обязательно должен опираться на подушку из песка и гравия, защищающую от морозного пучения и эрозионного действия грунтовых вод. После геодезии и разметки с участка нужно снять дерновый слой или провести выемку грунта на глубину залегания достаточно плотных осадочных пород. Размеры котлована превышают проектные размеры плиты на 50–70 см с каждой стороны. Дно уплотняется вибрационным методом и планируется с допуском до 3–5 см.
Дренажная подсыпка выполняется на высоту 30–35 см. Это достаточно большой объём гравия, но он необходим для распределения нагрузок при неравномерном сжатии грунта. Без этого утеплитель будет испытывать сосредоточенные нагрузки, превышающие предел обратимой деформации. Верхний слой подсыпки на толщину 40–60 см выполняется чистым песком без глинистых включений и отделяется от гравия иглопробивным геотекстилем. Песчаная подушка обеспечит максимально равномерное распределение нагрузки и защитит от продавливания гидроизоляцию. 
Гравийную подушку следует насыпать поэтапно, слоями по 8–10 см с промежуточным трамбованием. Оптимально для этого использовать щебень фракции 20–40, но подойдёт и смешанный дорожный гравий. Достаточно часто отсыпку песком заменяют подбетонкой. Такое решение особенно выгодно при неблагоприятной гидрогеологической обстановке и строительстве плиты на просадочных грунтах.
Конструктивные решения
Есть два варианта устройства фундаментной плиты, пригодной для организации пола с подогревом. Один тип принято именовать финским, другой — шведским, о чем RMNT уже неоднократно писал. Главное отличие в том, что первый вариант подразумевает расположение теплоизоляции поверх несущей основы, в то время как шведская плита лежит на слое пенополистирола, обладающего достаточно высокой прочностью на сжатие.
Финская плита сложнее в устройстве: основа достаточно тонкая — до 15 см с одним поясом армирования. Для усиления плиту снабжают рёбрами жёсткости 20х15 см, расположенными с шагом 130–150 см. После возведения коробки здания на плите крепят плитный утеплитель и производят заливку армированной стяжки толщиной 80 мм, внутри которой располагаются каналы коммуникаций и нагревательные элементы пола. Один из главных плюсов такой системы фундамента в том, что практически полностью исключается тепловой мост по контуру примыкания стен к плите.
Последняя проблема в шведском варианте фундамента решается комплексным утеплением цокольной части здания. В качестве теплоизоляции используется пенополистирол промышленного класса, способный выдерживать повышенные нагрузки. Поскольку основной пояс теплозащиты размещается полностью под фундаментом, сама плита относится к тёплому контуру здания и обеспечивает повышенную тепловую инерционность.
Одна из особенностей шведской плиты — защитные отбортовки по контуру с нижней стороны фундамента. Они выполняют две функции: изолируют и защищают утеплитель от бокового давления грунта и укрепляют периметр плиты, куда приходится основная нагрузка от стен. Отбортовку рекомендуется делать вне зависимости от наличия у плиты рёбер жёсткости.
Ширина выступов составляет 30–35 см, глубина — до 50 см в зависимости от типа грунта и годового объёма осадков. В целом можно сказать, что именно шведский вариант плиты с отбортовкой наиболее пригоден для эксплуатации в условиях климата Сибири и восточной Европы.
Монтаж опалубки
Опалубка для заливки плиты состоит из двух частей: нижней и боковой.
Боковую опалубку выполняют щитами, сбитыми на основе каркаса из соснового бруса квадратного сечения со стороной 60–80 мм в зависимости от массивности плиты. Из бруса сбивают рамку длиной до 2 м и высотой, равной фактической высоте фундамента. Рамку необходимо усиливать перемычками из такого же бруса через каждые 40–50 см. С одной стороны каждую палубу обшивают ОСП или влагостойкой фанерой толщиной 10–12 мм.
Установка опалубки выполняется при сопровождении нивелированием. Верхние борта выставляют в общий горизонт, для регулировки палуб по высоте их прикручивают к деревянным кольям, вбитым в грунт на глубину 50 см. В оптимальном варианте колья устанавливаются напротив каждой перегородки каркаса опалубки. Между собой щиты скручивают напрямую сквозь брус, причём в обоих направлениях.
Укрепление опалубки для противодействия массе бетона выполняется её опиранием на прилегающий грунт. С шагом в 1 метр и отступом от щитов в 50–70 см в землю вбивают колья из бруса 100х100 мм на глубину 30–40 см. В эти брусья упирают отрезки досок 50х100 мм, поставленные вертикально на ребро.
С обратной стороны доски прикручивают к каркасу щитов. Все распорки должны быть связаны между собой общей поперечной жердью. Иногда для дополнительного укрепления ставят также и горизонтальные распорки, которыми колья связывают с низом опалубки, однако такой ход обязателен только при высоте плиты свыше 40 см.
Нижняя часть опалубки представляет собой правильно подготовленное дно котлована. Поскольку масса бетона высока, а сам он не обладает прочностью до застывания, даже малейшее продавливание грунта может стать серьезной проблемой. Именно поэтому требуется так много усилий на подготовку гравийной подушки.
Поверх подготовительного слоя или подбетонки укладывают плиты пенополистирола, при этом гидроизоляцию по периметру будущей плиты подворачивают внутрь бортов и прибивают к ним скобами. Желательно закупать утеплитель такой толщины, чтобы его можно было разместить в два слоя, смещая стыки для перевязки.
Существует два вида конфигурации нижней опалубки. В первом случае поверх плит укладывают квадратные короба со стороной 130–150 см, которые формируют опалубку рёбер жёсткости. После набора прочности в течение 3 суток короба снимают и засыпают промежутки между рёбрами гравием фракции 20 или керамзитом. После этого к выступающим из рёбер анкеровкам привязывают арматурную сетку и заливают верхнюю плиту толщиной 100–120 мм.
Во втором варианте рёбра жёсткости отсутствуют, но есть нижняя отбортовка. Западные строители формируют её путём использования изделий из пенополистирола специальной формы: в центральной части укладывают обычные плоские плиты, а по краям — пенопластовые лотки.
На отечественной стройке чаще поступают иным образом: снимают верхний слой гравийной подушки по периметру, а в центр укладывают утеплитель толщиной 150–200 мм. При этом по периметру образуется траншея, в которой монтируется армирование в виде квадратного каркаса 200х200 мм.
Армирование и заливка бетона
Основная проблема заливки плиты с утеплением заключается в высоком риске того, что пенополистирол может всплыть, либо из-за негерметичной опалубки произойдёт утечка массы и расчётного количества бетона окажется недостаточно. Заказывать бетон нужно с запасом: от 0,3 до 0,5 м3 на потери в миксере и насосе, плюс 3% от общего объёма.
Бетонные работы проводят в два этапа. На первом готовится бетон марки М100 по месту, которым с наружной стороны опалубки подливают все имеющиеся бреши. Смесь при этом готовят как можно более густой консистенции.
После герметизации опалубки собирают арматурный каркас. Первый ряд сетки укладывают на дистанционных пробках, обеспечивающих нижний защитный слой в 30 мм. Первый ряд армирования предназначен для восприятия второстепенных нагрузок, поэтому его выполняют из тонкой арматуры, но сетка при этом имеет более частый шаг. К нижнему армированию привязывают П-образные хомуты, регулирующие зазор между сетками.
Его выбирают таким образом, чтобы верхний защитный слой бетона не был меньше 40 мм. Арматуру используют толщиной от 14 мм, при этом шаг укладки может составлять от 160 до 300 мм. Содержание, толщина и расположение арматуры определяются в зависимости от массы здания и гидрогеологических условий, с этой задачей поможет справиться практически любой онлайн-калькулятор.
Чтобы упредить выдавливание пенополистирола бетоном, плиту заливают, начиная от центра. Заливка ведётся тем же способом, что и для монолитного перекрытия — подачей насосом через стрелу. Высота сброса должна составлять 60–80 см, разгонный участок стрелы — не более 5 метров. Если масса наберёт слишком большую скорость, она может нарушить арматурный каркас. В то же время слишком медленная подача послужит причиной образования пустот в нижнем слое.
Заливку плиты выполняют в один этап, но при этом перерыв между порциями бетона позволяет ему затвердеть до окончательного заполнения формы, что используется как основной способ предупредить всплытие утеплителя. Когда центральная часть плиты полностью заполнена, с краев массу начинают сбрасывать в отбортовку. После окончательного заполнения формы бетон уплотняют погружными вибраторами, при необходимости добавляя смесь в местах образования ям.
Выравнивание поверхности плиты производится в два этапа. Сразу после заливки и усадки смеси поверхность протягивают широкими скребками, убирая следы от ног и разравнивая крупные наплывы. После 21 дня выдержки бетон шлифуют мокрым методом, формируя практически идеальную горизонтальную плоскость, которая служит готовым черновым полом.
