Назначение арматуры
При постройке дома особое внимание надо уделять трем вещам: фундаменту, несущим стенам и крыше. Но фундамент среди всего прочего является основополагающей деталью, от которой зависит долговечность и прочность всего здания
Если стены можно отремонтировать, а крышу – заменить, то чтобы починить треснувший или перекосившийся фундамент зачастую надо сносить всю постройку. Во избежание подобных неприятностей лучше с самого начала подойти к работе со всей серьезностью и как следует укрепить фундамент арматурой.
Ленточный фундамент для строительства жилых домов в частном секторе используется чаще всего, поскольку позволяет соорудить подвал, обеспечивает надежность и устойчивость всей конструкции, а также отличается завидной долговечностью – при грамотном расчете и использовании качественных строительных материалов он простоит 100-150 лет без капитального ремонта. Кроме того, ленточный фундамент подходит для большинства типов грунтов, имеющихся на территории России. В случае с пучинистыми и неустойчивыми грунтами его можно усилить, но это все равно обойдется дешевле, чем установка монолитного основания.
Арматура фундамента представляет собой подобие «скелета», к которому прочно прикреплен бетон. Железная конструкция внутри равномерно распределяет нагрузку по основанию и по грунту. Существует допустимый минимум арматуры, которая должна содержаться в заглубленном ленточном фундаменте. Это подробно описано в соответствующем СНиП под названием «Бетонные и ж/б конструкции». Если вкратце, то стандартный ленточный фундамент должен содержать арматуры в количестве не меньше 0,1% от общей площади сечения железобетонного элемента. Исходя из этого становится ясно, что расчет арматуры для ленточного фундамента должен включать соотношение размера ленты и сечения металлических прутьев.
Правильно подобранная схема армирования способна продлить срок службы ленточного фундамента до 100 лет и дольше.
Как выбрать арматуру
На первый взгляд кажется, что бетон невероятно прочный материал, но на самом деле малейшие подвижки грунта или подземные толчки способны быстро его разрушить. Поэтому для его укрепления было придумано армирование. Какая арматура подойдет для ленточного фундамента в каждом конкретном случае необходимо решать в зависимости от будущей нагрузки на основание, характеристик почвы и масштабности постройки.
Поверхность прутьев отличается ребристостью – это необходимо для более качественного сцепления с цементно-песчаным раствором. Расчет нагрузки на фундамент необходимо выполнять на стадии разработки проекта будущего дома. Для этого существуют специальные формулы и онлайн программы, но поскольку это очень серьезная задача для новичка, ее решение лучше доверить специалистам. Экономить на строительстве дома можно и даже нужно, однако следует правильно расставлять приоритеты – чтобы дом получился крепким и надежным, в фундамент надо вложиться по максимуму.
В большинстве случаев для заливки ленточных фундаментов под частные дома в 2-3 этажа берут арматурные прутья диаметром 10 мм и 12 мм. Иногда можно приобрести изделия диаметром 14 мм, но только в том случае, если нагрузка на здание будет большая или в будущем вы планируете достраивать этажи. Всегда стоит смотреть немного наперед, быть может, через 10-20 лет вы захотите заменить обычную двускатную крышу на плоскую эксплуатируемую кровлю с оранжереей или мастерской.
Диаметр арматуры для ленточного фундамента небольших построек вроде гаражей, домиков для гостей и сараев может составлять 8 мм. Однако устанавливать такие прутья рекомендуется только на непучинистых устойчивых грунтах.
Расчет количества арматуры на фундамент плитного типа
Фундамент плитной конструкции применяется для строительства жилых зданий на пучинистых грунтах. Для обеспечения прочностных характеристик применяются арматурные стержни диаметром 10–12 мм. При повышенной массе строений диаметр прутков следует увеличить до 1,4–1,6 см.
Рассчитать количество арматуры для фундамента плитной конструкции можно, используя следующую информацию:
- пространственный каркас из арматуры сооружается в двух уровнях;
- соединение стержней выполняется в виде квадратных ячеек со стороной 15–20 см;
- обвязка выполняется отожженной проволокой в каждой точке соединения.
Схема армирования монолитной плиты фундаментаДля определения потребности в арматуре выполните следующие операции:
- Определите количество горизонтальных прутков в каждом ярусе.
- Вычислите общий метраж арматурных стержней, формирующих ячейки.
- Прибавьте суммарную длину вертикальных опор, объединяющих ярусы.
Расчет диаметра арматуры для фундамента
Расчет диаметра поперечной и вертикальной арматуры
Диаметр поперечной и вертикальной арматуры необходимо подбирать согласно таблице:
В строительстве одно- двухэтажных частных домов, как правило, в качестве вертикальной и поперечной арматуры используются стержни диаметром 8 мм, и этого обычно бывает вполне достаточно для ленточных фундаментов малоэтажных частных строений.
Расчет диаметра продольной арматуры
Согласно СНиП 52-01-2003, минимальная площадь сечения продольной арматуры в ленточном фундаменте должна составлять 0,1% от общего поперечного сечения железобетонной ленты. От этого правила и необходимо отталкиваться при выборе диаметра арматуры для фундамента.
С площадью сечения железобетонной ленты все понятно, необходимо ширину фундамента умножить на его высоту, т.е. допустим у вас ширина ленты 40 см, а высота 100 см (1 м), то площадь сечения будет 4000 см 2 .
Площадь сечения арматуры должна быть 0,1% от площади сечения фундамента, поэтому необходимо полученную площадь 4000 см 2 / 1000 = 4см 2 .
Для того чтобы не рассчитывать площадь сечения каждого прута арматуры, можно воспользоваться простенькой табличкой. С помощью нее легко можно подобрать необходимый диаметр арматуры для фундамента.
В таблице присутствуют очень незначительные неточности, связанные с округлением чисел, не обращайте на них внимание
Важно: При длине ленты менее 3м, минимальный диаметр продольных стержней арматуры должен составлять 10мм.При длине ленты более 3м, минимальный диаметр продольной арматуры должен приниматься 12мм. И так, у нас есть минимальная расчетная площадь поперечного сечения арматуры в сечении ленточного фундамента, которая равна 4см 2 (это с учетом количества продольных стержней)
И так, у нас есть минимальная расчетная площадь поперечного сечения арматуры в сечении ленточного фундамента, которая равна 4см 2 (это с учетом количества продольных стержней).
При ширине фундамента 40 см, нам достаточно использовать схему армирования с четырьмя стержнями. Возвращаемся к таблице и смотрим в столбце, где приведены значения для 4-х стержней арматуры, и выбираем наиболее подходящее значение.
Таким образом, определяем, что для нашего фундамента шириной 40см, высотой 1м , со схемой армирования четырьмя стержнями наиболее подходящая арматура диаметром 12мм , так как 4 прута такого диаметра будут иметь площадь сечения 4,52 см 2 .
Расчет диаметра арматуры для каркаса с шестью стержнями проводится аналогичным образом, только значения уже берутся из столбца с шестью стержнями.
Следует отметить, что продольная арматура для ленточного фундамента должна быть одного диаметра. Если по каким-либо причинам арматура у Вас разного диаметра, то стержни большего диаметра необходимо использовать в нижнем ряду.
Армирование подошвы ленточного фундамента
На грунтах с не очень высокой несущей способностью, на пучнистых почвах или под тяжелые дома, часто ленточные фундаменты делают с подошвой. Она передает нагрузку на большую площадь, что придает большую стабильность фундаменту и уменьшает величину просадок.
Чтобы подошва от давления не развалилась, ее также необходимо армировать. На рисунке представлены два варианта: один и два пояса продольной арматуры. Если грунты сложные, с сильной склонностью к зимнему печению, то можно укладывать два пояса. При нормальных и среднепучнистых грунтах — достаточно одного.
Уложенные в длину пруты арматуры являются рабочими. Их, как и для ленты, берут второго или третьего класса. Располагаются друг от друга они на расстоянии 200-300 мм. Соединяются при помощи коротких отрезков прутка.
Если подошва неширокая (жесткая схема), то поперечные отрезки — конструктивные, в распределении нагрузки не участвуют. Тогда их делают диаметром 6-8 мм, загибают на концах так, чтобы они охватывали крайние прутки. Привязывают ко всем при помощи вязальной проволоки.
Ели подошва широкая (гибкая схема), поперечная арматура в подошве тоже является рабочей. Она сопротивляется попыткам грунта «схлопнуть» ее. Потому в этом варианте подошвы используют ребристую арматуру того же диаметра и класса, что и продольную.
Как рассчитать арматуру на фундамент столбчатой конструкции
Основание столбчатого типа широко применяется для строительства различных зданий. Оно состоит из железобетонных опор квадратного и круглого сечения, установленных в углах строения, а также в точках пересечения капитальных стен и внутренних перегородок. Для повышения прочности опорных элементов применяются ребристые стержни сечением 1–1,2 см.
Рассчитать количество арматуры на фундамент столбчатого типа несложно, учитывая следующие данные:
- каркас опорного элемента квадратного профиля формируется из 4 стержней;
- решетка железобетонной опоры круглого сечения выполняется из трех прутьев;
- длина элементов усиления соответствует размерам опорной колонны;
- поперечная обвязка каркаса опорной колонны производится с шагом 0,4–0,5 м.
Алгоритм расчета расхода арматуры фундамента
Алгоритм расчета:
- Определите длину вертикальных стержней в одной опоре.
- Вычислите метраж элементов поперечной обвязки одного каркаса.
- Рассчитайте общую длину, сложив полученные значения.
Ошибки при монтаже армирующей конструкции
Даже мелкие недочеты могут повлечь разрушение фундамента или привести к усложнению процесса бетонирования. Распространенные ошибки при создании каркаса и как их избежать:
- стержни соединенные встык, приведут потере прочности каркасной конструкции;
- при монтаже армирующего каркаса прутья расположены в непосредственной близости к грунту либо воткнуты в него. Когда произойдет подвижка почвы, арматура врежется в грунт и при таком взаимодействии образуется коррозия металла, а это в свою очередь снизит прочность всего основания;
Фиксатор арматуры, который устанавливается между сеткамиИсточник buildpj.ru
несоблюдение рекомендаций по расположению арматуры влечет за собой разрушение плиты;
если у торцов стержней нет защитного покрытия, под влиянием влаги из бетонной смеси образуется коррозия изделий;
особое внимание следует уделять правильному армированию в углах постройки и в зонах под несущей стеной;
установка каркаса была произведена на деревянные бруски или прочие неподходящие элементы – это грубая ошибка. Использовать нужно только специальные фиксаторы
В противоположном случае влага проникнет к металлическим частям, что в свою очередь приведет к нарушению целостности бетонной основы.
Армировка фундамента
Чтобы качественно укрепить основание будущей постройки, необходимо его заармировать. Для этого нужно сначала рассчитать весь необходимый материал, из которого впоследствии будет произведена сборка каркаса фундамента. Правильные подсчёты позволят израсходовать металл «под ноль», тем самым избавят вас от трудностей, связанных с заказом и доставкой недостающего материала.
Расчёт материала
Этот этап подразумевает в себе точные подсчёты и правильную последовательность вычислений. Зачастую, чтобы получить то или иное значение, нужно отталкиваться от предыдущих подсчётов. Таким образом, все значения взаимосвязаны, и неправильные вычисления могут повлечь за собой нежелательные последствия, которые могут губительно сказаться на толщине вашего кошелька. Отнеситесь к работе на этом этапе крайне серьёзно, а лучше пересчитайте всё дважды, тогда металлических прутьев вам хватит впрок.
Чтобы рассчитать количество металла, необходимое для армировки ленточного монолитного фундамента под дом размером 8х8 м с двумя перегородками в 8 м и 4 м, поступают следующим образом, действуя поэтапно:
- Чтобы подсчитать общую длину горизонтальных элементов, выполняющих несущую функцию каркаса (арматура сечением 10-12 мм), необходимо сделать следующее: замерьте общий периметр фундамента с учётом внутренних стен ((8+8)*2=32 м). Не забудьте учесть перегородки: (32+8+4=44 м). Полученный результат умножьте на 4: (44*4=176 м). Таким образом, необходимое количество несущих горизонтальных элементов равно 176 м.
- Для вычисления количества перемычек (арматура диаметром 8мм): разделите общую длину фундамента на значение интервала между элементами вязки (50 см). Полученную величину умножьте на 4: (44/0,5*4=352 шт).
- Чтобы подсчитать количество горизонтальных и вертикальных перемычек, достаточно знать ширину и высоту каркаса. Допустим, каркас имеет размеры 50*30 см. Таким образом, для расчёта горизонтальных перемычек нужно: (352/2*0,5=88 м). Для вертикальных: (352/2*0,3=52,8 м). Следовательно, общее количество перемычек равно: (88+52,8=140,8 м, округляем до 141 м).
- Чтобы рассчитать количество вязальной проволоки (катанка 3 мм), сначала подсчитайте количество точек будущей вязки. Поскольку наш каркас имеет 352 точки соединения, по 4 вязки с каждой стороны, то применяем формулу: ((352+(4+4)*4)*0,5=192 м катанки).
Как видим, произвести все необходимые расчёты не составляет особого труда, главное правильно произвести все замеры и точно указать все величины. Помимо этого, всегда берите материал с запасом в 10%. Поскольку при сборе каркаса вы будете часто резать металл, то непригодных остатков арматуры просто не избежать.
Как рассчитать, сколько надо?
Во главу угла методики подсчёта армирования ленточных оснований заложен принцип преобладания сопротивления грунтового основания над удельной нагрузкой от веса здания или сооружения.
После этого рассчитывают несущую способность ленты, величина которой зависит от полной загрузки наземной части строения. На этом этапе определяют количество и сортамент арматурных стержней, их форму соединения в единый каркас.
Если надавить на какой-либо мягкий предмет, то он прогнётся. Верхняя плоскость сожмётся, а снизу материал растянется. Так и в ленточном фундаменте, верхняя его часть будет испытывать сжатие, а на нижний слой будут воздействовать силы растяжения.
Это физическое явление учитывают при расчёте монолитной ленты. То есть, в верхнем и нижнем поясе закладывают арматуру, которая выдерживает сжатие, а снизу бетон противостоит растяжению.
На основе этого положения было разработано «Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого бетона (без предварительного напряжения)».
Тяжёлый бетон приготавливают из
- цемента М 300 – М 800,
- щебня гранитных пород,
- среднефракционного песка,
- воды средней жёсткости с добавкой различных видов пластификаторов.
Его применяют для возведения заливных фундаментных лент.
Кроме этого пользуются Сводом Правил СП 52-101-2003, который содержит рекомендации по расчёту и проектированию, относящиеся к изготовлению и установке армокаркасов ЛФ. Правила согласованы с требованиями СНиП 52-01-2003.
Определение глубины заложения и высоты ленты
В расчёт глубины заложения подошвы ленточного фундамента включают два фактора:
Уровень грунтовых вод
Уровень залегания грунтовых вод легко определить, если рядом с местом строительства есть колодец. Расстояние от уровня земли до поверхности воды в нём будет равно искомому параметру.
В отделе архитектуры и землеустройства местной администрации можно взять копию вертикальной съёмки с привязкой к стройучастку, где будет указан уровень грунтовых вод. Если нет ни того не другого, то этот показатель определяют взятием образцов почвы с помощью бурения грунта.
Глубина промерзания
Знать её необходимо по причине того, что воздействие на влажную почву при минусовой температуре в зимний период вызывает в ней замерзание воды. Этот процесс вызывает пучение грунта потому, что он в это время резко увеличивается в объёме.
Силы пучения могут легко выдавить вверх фундамент дома. Чтобы этого не происходило, подошва ленты должна находиться ниже зоны морозного пучения. Глубину промерзания определяют справочным путём либо таким же способом, как и при установлении уровня грунтовых вод.
Глубина заложения фундаментной ленты должна находиться на отметке выше уровня грунтовых вод и ниже уровня промерзания почвы. Количество продольных рядов зависит от высоты основания. Согласно СНиПу, расстояние между конструкционными рядами арматуры не должно быть более 40 см.
Сколько рядов арматуры нужно для армирования ленточного фундамента высотой 1 метр? Количество рядов в зависимости от высоты основания:
- до 70 см – без продольной арматуры;
- от 71 до 90 см – один ряд;
- от 91 до 130 см – два ряда;
- от 131 до 170 см – три ряда;
- от 171 до 210 см – четыре ряда.
Установлено, что на месте строительства грунтовые воды залегают на глубине 1200 мм, а уровень промерзания грунта равен 800 мм. В этом случае глубину заложения ЛФ принимают величиной 1 метр. Высота ленты с учётом нормативной высоты цоколя 150 -200 мм (расстояние от верха фундамента до уровня земли) будет равна 1150 – 1200 мм.
Сбор нагрузки
Максимальная масса строения включает в себя следующее:
- Вес всех конструкций дома, включая фундамент.
- Снеговая нагрузка на кровлю (СНиП 2.01.07-85).
- Вес оборудования: печь, котёл, система трубопроводов, сантехнический приборы, обстановка и пр.
- Ориентировочный вес максимального количества людей, одновременно находящихся в доме.
Ширина подошвы
Ширину ленточного заливного фундамента рассчитывают по формуле Tхk/S ≤ R, где:
- T — удельная нагрузка от максимального веса строения (см. выше);
- k – коэффициент запаса (1,1);
- S – площадь подошвы (S = P/T);
- R – сопротивление грунта.
R = 1,88 кг/см2 (грунт — суглинок), P = 15000 кг, T = 1,8 кг/см2, L – длина ленты 24 м. S = P/T = 8333 см2. Оптимальная ширина ленты будет равна: S/L = 8333/2400 = 3,47 см. Следовательно, ширину ЛФ можно принимать исходя из толщины кладки + выступы ленты по обеим сторонам стены (25 мм х 2 = 50 мм).
При возведении внешнего ограждения в 1 кирпич (250 мм) ширина ЛФ составит 250 +50 = 300 мм = 30 см. Если стены возводят из шлакоблока, то поперечный размер ленты принимают 40 см. Для стен толщиной в 1,5 кладочного элемента фундамент делают шириной 50 см и более.
Диаметр арматуры и ее количество в армокаркасе
В частном домостроении редко используют ширину фундамента больше 50 см. Этот показатель играет важную роль в расчете армирующего каркаса. Потому что при такой ширине достаточно установить две вертикальные арматурные сетки по краям траншеи и связать их между собой поперечными элементами. Соответственно продольные стержни должны быть уложены в два ряда около стен траншей. Глубина заложения фундамента определяет количество продольной арматуры, уложенной в несколько рядов в направлении сверху вниз. Величина глубины определяет количество арматурных прутков в двух решетках.
- В СНиПе четко прописано (раздел 7.3): расстояние между арматурными элементами каркаса не должна быть меньше их диаметра.
- Количество определяется из расчета площади сечения фундамента. А точнее, суммарная площадь сечения всех уложенных вдоль траншей стержней не должна превышать 0,1% от площади сечения фундаментной конструкции.
Чтобы разобраться, рассмотрим пример. Пусть сооружается ленточный фундамент шириною 50 см и глубиною 1 м. Площадь сечения – 1х0,5=0,5 м². 0,1% от этого значения – 0,5х0,001=0,0005. Это площадь сечения арматурных прутьев, лежащих в продольном направлении.
Теперь несколько нюансов. Арматура каркаса укладывается не по краям фундамента, а на определенном расстоянии от его плоскостей. Расстояние варьируется в диапазоне 5-8 см с каждой стороны. Если взять за основу 5 см, получается, что каркас будет иметь размеры по ширине 40 см, по высоте 90 см. Нас интересует высота укладки продольных стержней, где 90 см разделяются на равные отрезки. Шаг установки арматуры варьируется в пределах 20-30 см, можно рассчитать, сколько рядов в арматурном каркасе будет располагаться по высоте. Если через каждые 30 см, то 4 ряда, если через 20 см, то 5. Можно собрать решетки с шагом 45 см, тогда будет лишь 3 ряда. Но придется использовать арматуру большого диаметра.
Схема расположения арматурных стержней в каркасе
Пусть будет шаг установки 30 см. Значит, по вертикали укладывается 4 ряда, так как решеток 2, то в общем будет 8. Получается, восемь рядов арматурных стержней по площади сечения равны 0,0005 м². Чтобы узнать площадь сечения одного прута, надо 0,0005:8=0,0000625 м².
Теперь по формуле площади круга вычисляется диаметр арматуры. Формула круга: S=πD²/4. Из этого выводится формула диаметра: D= 4S/π, «π» — Архимедово число, равное 3,14. Вставляем значения и получаем: D= (4х0,0000625)/3,14= 0,00008=0,009 м. Переводим в миллиметры: 0,009х1000=9 мм. Это и есть расчетный диаметр армокаркаса ленточного фундамента с заданными параметрами. Теперь по сортаменту стальной арматуры выбираем ближний больший, это 10 мм.
Обратите внимание, если бы был выбран шаг установки арматуры 20 см, тогда при расчете выявилось бы, что для армокаркаса потребовались арматурные стержни диаметром 8 мм. Изменяя шаг установки элементов армирующего каркаса, изменяется их диаметр
Две позиции, связанные между собой напрямую.
Что касается вертикальных прутьев, то они устанавливаются с тем же шагом, что и продольные. Что касается диаметра, то лучше не экономить и брать материал с тем же диаметром. А вот на поперечных можно сэкономить. Для них используется гладкая арматура диаметром ниже основных элементов.
Виды и размеры
Существует две основные разновидности арматуры:
- Металлическая.
- Композитная.
Металлические стержни, используемые для сборки арматурного каркаса, имеют ребристую или гладкую поверхность.
Ребристые стержни идут на горизонтальную (рабочую) арматуру, так как они имеют повышенную силу сцепления с бетоном, необходимую для качественного выполнения своих функций.
Вертикальные прутки, как правило, гладкие, так как их задача сводится к поддержанию в нужном положении рабочих стержней до момента заливки. Диаметр стержней колеблется в пределах от 5,5 до 80 мм. Для частного домостроения используются рабочие стержни 10, 12 и 14 мм и гладкие 6-8 мм.
Композитная арматура состоит из разных элементов:
- Стекло.
- Углерод.
- Базальт.
- Арамид.
- Полимерные добавки.
Наиболее широко применяется стеклопластиковая арматура.
Она имеет наибольшую прочность, самая жесткая и устойчивая к растягивающим нагрузкам из всех остальных вариантов.
Как и все виды композитных стержней, стеклопластиковая арматура полностью устойчива к воздействию влаги.
Производители заявляют о неизменности эксплуатационных качеств в течение всего периода службы, но на практике справедливость такого утверждения пока не проверена. Проблема композитной арматуры в сложности технологии, из-за которой качество материала у разных производителей заметно отличается.
Кроме того, композитные стержни не способны сгибаться, что неудобно при сборке каркасов и снижает прочность угловых соединений каркаса.
ВАЖНО!
Среди строителей отношение к композитной арматуре сложное. Не отрицая положительных качеств, они не слишком доверяют малоизученным строительным материалам, не прошедшим полный цикл эксплуатации
Кроме того, металлическая арматура имеет вполне определенные технические характеристики, тогда как композитные виды обладают довольно большим разбросом свойств. Все эти факторы ограничивают применение композитных стержней.
