Согласно установленным нормам, сумма диаметров продольных арматурных прутков должна быть определена за один шаг как величина, составляющая всего 0,1 % от площади поперечного сечения цементированного основания фундамента. Процесс решения данной задачи осуществляется следующим образом:
Как рассчитать количество и стоимость арматуры для фундамента
Зачем же требуется армирование и усиление фундамента? Эта мера служит для повышения прочности бетонных конструкций, что является особенно критичным при возведении объектов. Но как именно это работает? Сталь, которая в основном применяется для этих строительных элементов, демонстрирует высокие прочностные характеристики — в 7-8 раз превышающие таковые у бетона. Арматурные стержни располагаются внутри бетонной массы таким образом, что основные нагрузки передаются на арматуру. Когда бетон достигает своей полной прочности, вся конструкция становится монолитной, а ее механические характеристики оказываются значительно высокими по сравнению с аналогичными по размеру зданиями, не армированными. В данном материале мы подробно рассмотрим процесс расчета необходимого объема армирования для фундамента и как определить связанные с этим затраты.
Арматура, в свою очередь, изготавливается в основном из качественной стали. Она может быть гладкой или профилированной — с рифленой поверхностью, которая обеспечивает лучшее сцепление с бетоном. Ребристые арматурные стержни, которые используются для распределения нагрузки, имеют своих преимущества, тогда как гладкие используются в основном для формирования конструкции, однако их эффективность в армировании значительно ниже. При выборе арматуры качество рифленых стержней должно стать решающим критерием.
Пластиковая арматура для фундаментов уже достаточно давно появилась на строительном рынке и активно рекламируется. Но стоит отметить, что только некоторые эксперты (не включая продавцов) рекомендуют ее использование. При детальном сравнении свойств стальной и пластиковой арматуры становится понятным, что все плюсы и минусы выглядят следующим образом:
- Сталь — проводящая, тогда как пластик — нет. Нельзя однозначно утверждать, что электрическая проводимость является недостатком. Она может даже быть использована, например, в системах заземления.
- Значительной легкостью пластиковой арматуры (в 4-5 раз легче чем стальная) действительно можно управлять в вопросах транспортировки, но в контексте веса железобетонных конструкций это не столь критично. Тот факт, что брусок весит 50 кг или 10 кг, практически не изменит итоговую массу конструкции.
- Стальные прутья можно гнуть прямо на стройплощадке. Для изделий из полимера этот процесс невозможен, и при необходимости закругленные участки должны быть изготовлены по специальному заказу на заводе. На строительном объекте самостоятельно выполнить такую задачу невозможно.
- Пластик обладает химической нейтральностью и не поддается разрушению в условиях намокания бетона. Это действительно так, однако при условии соблюдения норм (не менее 50 мм бетона от стержней до поверхности) стальная арматура может служить десятилетиями, оставаясь при этом неповрежденной.
- Сталь начинает плавиться при температуре 600 °C, в то время как пластиковые материалы теряют свою прочность уже при 200-300 °C.
- Некоторые изображают, что пластмассы обладают выгодными прочностными характеристиками. Это не совсем так. Они, как правило, гораздо больше расширяются под статической нагрузкой. Если в будущем будет создана фундаментная плита, армированная пластиковыми элементами, со временем возможно ее проседание, так как коэффициент расширения у пластика в 10-11 раз выше, чем у стали. Эта ситуация, в свою очередь, касается и ленточных фундаментов, где полоса может провисать под тяжелыми нагрузками.
В общем контексте можно утверждать, что рекомендуется избегать применения пластиковой арматуры при создании фундамента. Это может обернуться высокими рисками.
Параметры арматуры для фундамента
Количество и размеры стальных прутков в значительной мере зависят от множества факторов:
- Тип фундамента (плитный, свайный, ленточный).
- Характер и тип почвы (рыхлая, сыпучая, каменистая, твердая и т.д.).
- Вес строящегося здания (используемые строительные материалы, этажность постройки).
Первостепенным шагом является определение диаметра арматуры, которая будет использоваться для фундамента. Чем плотнее почва, тем более толстые прутья необходимо использовать. К примеру, для легкого дома на прочной, неустойчивой почве рекомендуется арматура диаметром 10-12 мм. Если дом предполагается тяжелый или почва рыхлая или сыпучая, то следует использовать прутья диаметром 14-16 мм.
Выбор диаметра арматуры для фундамента непосредственно зависит от типа грунта и веса здания. Например, для плитных фундаментов часто применяются арматурные прутья диаметром 14 мм — это самый распространенный вариант в частном домостроении, тогда как для ленточных фундаментов чаще используются 12 мм, и только 10 мм для свайных фундаментов. Все это, естественно, применимо для нормальных и несложных почв и для зданий с небольшим весом.
Шаг укладки арматуры
Что касается укладки арматуры, то аналогичные принципы применимы к зазору между стержнями. Армирование плитных фундаментов осуществляется на расстоянии 20-30 см. Чем тяжелее конструкция и чем плотнее почва, тем меньше должно быть это расстояние. Конкретное количество необходимого бруса рассчитывается в зависимости от размеров и предполагаемых условий эксплуатации. Обычно выделяются две зоны армирования: верхняя и нижняя.
Расстояние между армирующими стержнями также определяется на основе будущих нагрузок и типа почвы. В ленточных фундаментах основную нагрузку получают горизонтальные направляющие стержни. Достаточно установить по два верхних и два нижних стержня для полос шириной 30-40 см. Если ширина конструкции больше, в ряды добавляют третью или четвёртую балку.
В ленточных фундаментах обычно имеется два горизонтальных ряда: один располагается на расстоянии 5 см ниже верхнего края, второй — на 5 см выше нижнего края. Эти два ряда соединяются перекрестными стержнями. Расстояние между ними следует поддерживать в пределах 30-50 см. Частота промежуточных стержней также зависит от состояния грунта или веса здания.
Расположение стержней в основание столбов обуславливается диаметром самих столбов. Здесь необходимо обеспечить расстояние не менее 5 см между прутьями и краем столба. Горизонтальные шпалы также следует размещать с периодичностью около 50 см.
Чем соединять
При производстве установок армирующих полос продольные и поперечные элементы должны соединяться каким-то образом. Это может быть осуществлено двумя способами: с помощью сварки или с использованием проволоки для связывания.
Сварка — это быстрый, но не самый оптимальный метод. Основная проблема заключается в том, что сталь более подвержена коррозии при высоких температурах. Это считается весьма неблагоприятным в условиях бетонной стяжки.
Среди недочетов сварного соединения можно выделить вероятность трещин в соединениях при заливке или уплотнении бетона. Это, как правило, точечное соединение, которое можно легко разрушить.
Сварные соединения в каркасах обеспечивают довольно высокую прочность, но при этом не могут корректно реагировать на движения грунтов, что часто приводит к напряжениям и образованию трещин в бетоне. Следовательно, мы можем сделать вывод: для рыхлых и сыпучих почв лучше всего использовать вязанные каркасы.
Арматура, связанная проволокой, проделывается вручную. Существуют различные устройства, облегчающие этот процесс — крючки, щипцы и пистолеты, однако данный процесс требует определённого времени.
Более подробно о процессе оплетения арматуры для фундамента можно прочитать здесь.
Приведенные выше параметры являются средними значениями. Однако в большинстве случаев, при строительстве относительно небольших объектов (гаражи, одно- и двухэтажные деревянные дома, бани) стержни указанного диаметра могут вполне справляться с нагрузками, обеспечивая надежность и долговечность всей конструкции.
Нормативы
На основе многолетних исследований и испытаний был выработан ряд методов для расчета армирования фундаментов с заполнением полосами.
В советский период были разработаны нормативные документы, касающиеся расчетов армирования ленточных фундаментов.
В 1989 году Госстрой СССР утвердил строительные нормы и правила 2.03.01-84 «Бетон и бетонные конструкции». Эти положения актуальны и на сегодняшний день. В них определены правила формирования входных данных для расчета армирования.
Согласно СНиП, изложены требования по расчету количества и диаметра продольной, вертикальной и поперечной арматуры, способы конструктивного соединения стержней при сварке и методы установки закладных профилей в монолитном бетоне. Отдельной главой представлены рекомендации для проектирования предварительно напряженных элементов.
Кроме того, еще в 1978 году было разработано и принято к обязательному исполнению «Руководство по проектированию бетонных и железобетонных несущих конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)». На основе этих двух документов проектные организации выработали методы расчета усиления ленточных фундаментов.
Как рассчитать, сколько нужно?
Основной принцип для расчета армирования ленточных фундаментов заключается в том, что прочность фундамента должна быть выше, чем удельный вес здания или сооружения.
Это соотношение служит базой для оценки ширины полосы. В сочетании с глубиной заложения этот параметр формирует размеры поперечного сечения наливного фундамента.
Далее рассчитывается несущая способность полосы, значение которой зависело от общей нагрузки от надземной части здания. На этом этапе выполняется определение количества и типа арматурных стержней, а также формы их соединения в единый каркас.
Когда на мягкое тело оказывают давление, оно деформируется: верхняя плоскость сжимается, а нижняя часть растягивается. Аналогичное явление наблюдается и в ленточном фундаменте: верхняя часть конструкции подвергается сжатию, тогда как нижняя — растяжению.
Это физическое явление учитывается при расчете монолитного ленточного фундамента. Оно подразумевает, что арматура в верхней и нижней областях претерпевает сжатие, а бетон в нижней — подвержен растягивающим усилиям.
Такой подход лег в основу «Руководства по проектированию тяжелых бетонных и железобетонных несущих конструкций (без предварительного напряжения)».
Тяжелый бетон формируется с использованием:
- Цемент М300 — М800.
- Дробленая гранитная скала.
- Песок средней фракции.
- Вода средней жесткости с добавлением разнообразных пластификаторов.
Это качество бетона используется для создания фундаментных лент.
Также свод правил SP 52-101-2003 содержит рекомендации по расчету и проектированию в контексте создания и установки арматурных каркасов LF. Эти правила были гармонизированы с требованиями СНиП 52-01-2003.
Определение глубины заложения и высоты ленты
При вычислении глубины ленточного фундамента необходимо учитывать два фактора:
Уровень грунтовых вод
Высоту уровня грунтовых вод можно легко определить, если на территории строительного объекта имеется колодец. Расстояние между землей и поверхностью воды будет являться искомым параметром.
Также можно получить данные о вертикальной съемке, показывающей уровень грунтовых вод, в отделах архитектуры и геодезии местной администрации. Если таких данных нет, их можно выяснить путем определения проб почвы с помощью скважин.
Для обеспечения того, чтобы уровень воды не повлиял на фундамент, грунт на заведомо засыпной полосе должен находиться выше этого уровня.
Глубина промерзания
Этот параметр также важен, поскольку влажная почва в условиях отрицательных температур зимой подвержена замерзанию, что приводит к увеличению объема почвы в этот период.
Возникающие силы, вызванные морозом, могут легко поднять фундамент дома вверх. Чтобы не допустить этого, основание ленты следует закладывать ниже зоны промерзания. Глубина промерзания определяется по данным из СП или так же, как и уровень грунтовых вод.
Общая глубина заложения фундамента должна находиться выше уровня грунтовых вод и ниже уровня промерзания грунта. Количество продольных рядов арматуры в ленточном фундаменте должно зависеть от высоты самого фундамента. Согласно СНиП, расстояние между отдельными рядами арматуры не должно превышать 40 см.
Зависимость количества стержней от схемы армокаркаса
На ленточный фундамент действуют, по сути, две силы: одна из которых задает сверху (нагрузка от дома), а другая — следует снизу (сопротивление почвы + вспучивание почвы). Для компенсации этих воздействий в монолите устанавливаются две горизонтальные полосы арматурных стержней.
Армирование с использованием двойных зон в верхней и нижней частях бетона подходит для фундаментов с небольшой и средней глубиной. Для глубоко заглубленных полос обосновано устанавливать 3 зоны. Эти бруски связываются с помощью специальных проволок, что дает возможность создать структурное армирование.
Продольные брусья (рабочие стержни) соединяются с поперечными и вертикальными стержнями, которые не несут нагрузки. В соответствии с СНиП 52-01-2003 и руководящими указаниями, продольные стержни следует укладывать по всей длине полосы с расстоянием между арматурой и опалубкой не менее 30 мм и не менее 50-70 мм от нижней области.
Вертикальные секции должны быть расположены поочередно по всей длине полосы на расстоянии 100-300 мм друг от друга. Поперечные стержни должны соответствовать ширине балок — 300 мм.
При расчете длины прута необходимо предусмотреть запас не менее 30 мм для соединительного узла арматуры. Арматура укладывается с нахлестом, а концы вставляются на 150 мм.
С учетом всех этих стандартов легко определить количество арматуры в различных направлениях. Далее рассчитаны их диаметры.
Диаметр арматуры для плитных фундаментов совпадает с диаметром для ленточных фундаментов. Если имеются бруски с меньшим сечением, они должны размещаться в самом нижнем ряду.
Успех выбора данной формы непосредственно влияет на количество арматуры, необходимой для всего дома, а также на его общую стоимость. Наиболее распространенные варианты включают в себя 3, 4 и 6 рядов соответственно. Стандарт SP 52-101-2003 регламентирует порядок расчета рядов и балок:
Балки должны располагаться рядами с максимальным расстоянием между ними в 400 мм (40 см).
Расстояние с обеих сторон между стенками траншеи, в которую укладывается армирующий пучок, и крайними рядами должно быть от 5 до 7 см.
Применяя эти рекомендации, можно сделать вывод о потребности в количестве арматуры для ширины траншеи:
50 — 70 см: укладывать по 6 штук в ряд,
от 40 см: укладывать 4,
от 30 до 40 см: укладывать 3 прута.
Расчет диаметра продольной арматуры
Руководства СНиП 52-01-2003 объясняет, как правильно выбрать толщину прута для продольного расположения арматуры. Также уточняются способы расчета элементов армирования для ленточного фундамента с учетом действующих норм и таблиц предоставленных данных.
| Диаметр арматуры, мм | Площадь сечения арматуры см2 по количеству стержней в сечении | ||||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| 6 | 0,28 | 0,57 | 0,85 | 1,13 | 1,41 | 1,70 | 1,98 | 2,26 | 2,54 |
| 8 | 0,50 | 1,01 | 1,51 | 2,01 | 2,51 | 3,02 | 3,52 | 4,02 | 4,53 |
| 10 | 0,79 | 1,57 | 2,36 | 3,14 | 3,93 | 4,71 | 5,50 | 6,28 | 7,07 |
| 12 | 1,13 | 2,26 | 3,39 | 4,52 | 5,65 | 6,79 | 7,92 | 9,05 | 10,18 |
| 14 | 1,54 | 3,08 | 4,62 | 6,16 | 7,69 | 9,23 | 10,77 | 12,31 | 13,85 |
| 16 | 2,01 | 4,02 | 6,03 | 8,04 | 10,05 | 12,06 | 14,07 | 16,08 | 18,10 |
| 18 | 2,55 | 5,09 | 7,63 | 10,18 | 12,72 | 15,27 | 17,81 | 20,36 | 22,90 |
| 20 | 3,14 | 6,28 | 9,42 | 12,56 | 15,71 | 18,85 | 21,99 | 25,13 | 28,28 |
| 22 | 3,80 | 7,60 | 11,40 | 15,20 | 19,00 | 22,81 | 26,61 | 30,41 | 34,21 |
| 25 | 4,91 | 9,82 | 14,73 | 19,63 | 24,54 | 29,45 | 34,36 | 39,27 | 44,18 |
Согласно установленным правилам, сумма диаметров продольных прутков должна быть вычислена за один шаг. Это значение составит всего 0,1 % от площади поперечного сечения цементированного основания фундамента. Рассмотрим, как решить данную задачу:
1. Определите S, произведя умножение высоты полосы на ее ширину. Для простоты возьмем одинаковые значения 1 м и 0,40 м соответственно.
S = 40 X 100 = 4 000 квадратных сантиметров.
2. Теперь найдите значение 0,1 %:
Sa = 4000/1000 = 4 см2.
На основе данных из таблицы 1 заработаем оптимальное значение диаметра продольной арматуры:
Для этого в строке 4, где отражается количество стержней, выбираем число, близкое к нашему результату (4 см2), а это — 4,52.
При этом напротив 4,52 в таблице указано, что размер стержней равен 12 мм.
В этой же таблице представлены варианты, соответствующие различным схемам:
При 3 прутьях: 4.62, что приблизительно соотносится с d 14 мм,
с 6 стержнями: 4.71 при минимально допустимом диаметр d равном 10.
Результаты позволяют определить негативные факторы влияния, становящиеся решающими при расчете:
- Геологические характеристики участка.
- Геологические условия региона;
- Климатические условия местности;
- Наличие подвалов в проекте.
На данном этапе работы строительные площадки располагаются на твердых грунтах. Не рекомендуется перекладывать основание на рыхлые или подвижные материалы или углубляться в грунтовые воды. Один из явных признаков нестабильности — это критическая точка промерзания слоев почвы, что приводит к образованию инея.
После определения всех критических точек можно вычислить допустимую глубину основания котлована. В соответствии с СНиП окончательный вариант должен кратно составлять 10 см. Например, если вы получили 68 см, то возьмите 70 см для проектирования.
Высоту уровня грунтовых вод можно легко определить, если рядом со строительной площадкой есть колодец. Расстояние между землей и уровнем воды будет соответствовать желаемому параметру.
Плитный фундамент используется там, где необходимо минимизировать земляные работы. Для этого типа фундамента достаточно 0,5 метра котлована, однако нужны и строительные материалы, такие как гидроизоляция, теплоизоляционные материалы и небольшой слой песка.
Если вам известны диаметр арматуры или ее поперечное сечение, данные о ней следует внести в таблицу — там указаны не только вес одного метра материала, но и метрическая емкость, что может быть полезно для расчета общего количества.
Расход арматуры и ее диаметр рассчитывается согласно следующим нормативам:
- СНиП 52-01-2003.
- СНиП 3.03.01-87.
- ГОСТ Р 52086-2003.
Критерии выбора диаметра арматуры для плитного фундамента следующие:
- Для одноэтажных зданий с небольшой нагрузкой на участок рекомендуется использование прутьев диаметром 10 мм. В углах зданий с малой несущей способностью следует использовать арматуру не менее 12 мм.
- Для каркасов двухэтажных зданий требуются арматурные стержни толщиной 12 мм и более. В углах плит следует применять материал толщиной не менее 16 мм.
Практический калькулятор, позволяющий произвести расчет объема залитой плиты, доступен по адресу: https://wpcalc.com/slab-foundation/
При расчете необходимого объема материала для плитного фундамента помните, что оптимальный уклон составляет 20 см. Зная расстояние, разделите общую ширину монолитной конструкции на данное число. К примеру, если ширина плиты составляет 8 м, поделите ее на 0,2 м и получите число 40, которое следует удвоить до 80 (если ширина конструкции совпадает с длиной). Если стороны отличаются, то они должны рассчитываться отдельно.
Образцы находите также на Youtube:
Чтобы узнать общую длину арматуры, умножьте количество на длину одного куска: 80 отрезков по 6 м (максимальная длина арматуры) даст результат: 480 м арматуры для перекрытия.
Однако для успешной сборки ленточного фундамента необходимо знать 2 основных параметра: диаметр продольных и поперечных арматурных прутьев, а также их общее количество, желательно с небольшим запасом.
Как точно рассчитать количество арматуры для ленточного фундамента
Ленточный фундамент — это один из наиболее часто используемых типов при строительстве частных домов, а также вспомогательных конструкций, таких как ванные и гаражи. Он представляет собой оптимальное соотношение между более точным и надежным монолитным плитным фундаментом и экономически выгодным свайным фундаментом. Перед началом строительных работ крайне важно точно рассчитать армирование ленточного фундамента. Если на этой стадии будут допущены ошибки, то никто не сможет гарантировать, что здание прослужит так долго, как хотелось бы владельцам.
Рифленая арматура класса A3 (А400) и A500С используется для армирования ленточных фундаментов в качестве основного рабочего стержня. Обычная арматура класса A1 (A240) обычно применяется для конструкционных элементов, однако могут быть задействованы и другие классы рифленой арматуры, в основном для удовлетворения заданных требований к диаметру прутка.
Важно отметить, что мы не рекомендуем производить армирование фундамента на основе собственных расчетов. Для получения точных результатов необходимы полные данные о проектируемом строении, а также математические формулы для вычисления веса и толщины арматуры.
Если вы все же решили самостоятельно выбрать сечение арматуры для укрепления фундамента, учтите, что использование слишком тонких прутьев может снизить прочность и несущую способность всего основания. В свою очередь, использование слишком толстых прутков может привести к значительным переплатам при закупке материалов.
Следовательно, следует соблюдать следующие рекомендации по минимальной толщине стержней:
- 10 мм для продольного армирования, если длина стороны составляет менее 3 м.
- 12 мм для продольного армирования, если длина стороны находится в пределах 3 м.
- 6 мм и более для конструктивных элементов, таких как уголки и арматурные зажимы.
Приведенные выше параметры считаются средними значениями. Однако в большинстве случаев, при строительстве относительно небольших объектов (гаражи, одно- и двухэтажные деревянные и каркасные дома, бани) стержни такого диаметра в состоянии будут защищать от нагрузок и обеспечивать надежность и долговечность всей конструкции.
Как располагается арматура в фундаменте?
Фундамент с лентами может иметь разную высоту, толщину и длину, которые зависят как от размеров самого здания и применяемых строительных материалов, так и от характеристик почвы в данной местности, уровня грунтовых вод и других факторов.
Чаще всего систем армирования остаются стандартными и выглядят следующим образом:
Как видно из схемы, каркас включает 2 главные зоны — верхнюю и нижнюю. Необходимое количество стрежней арматуры определяется с учетом диаметра стержней, площади поперечного сечения фундаменты и величины приложенных нагрузок. Количество дополнительных боковых перемычек зависит от высоты конструкции и должно располагаться на расстоянии не менее 300 мм друг от друга.
Это наиболее эффективный и распространенный вариант. Сравнительно небольшой расход материала при этом обеспечивает высокую прочность конечной конструкции, способной выдерживать разнообразные нагрузки на сжатие, растяжение и изгиб.
Сколько арматуры понадобится?
Давайте проверим, как рассчитать количество армирующего материала на примере ленточного фундамента размером 10×10 м. На самом деле, расчет довольно прост — главное, подойти к нему внимательно и ответственно. Это позволит избежать ненужных расходов на закупку материалов и не сэкономить на прочности фундамента, что не менее важно с точки зрения целостности всего здания.
Даже если вы выполняете расчеты с помощью электронного калькулятора, рекомендуется сделать аналогичные вычисления на бумаге, так как электронные устройства порою предоставляют неточные данные.
Рабочая
Когда речь заходит о расчетах основного армирования, необходимо вычислить общую длину фундамента и умножить ее на число армирующих стержней.
- Наш фундамент состоит из 5 секций (зон), каждая по 10 метров. В каждой линии установлено 14 стержней арматуры. Длина одного прута равна 9,95 м (при этом 5 см отходит на охватывание арматуры, еще 2,5 см — параметры концов).
- 5*14=70, значит, общее количество стержней составляет 70 с длиной 9,95 м. Вес одного метра 8-миллиметровой арматуры составляет 0,888 кг, следовательно, 70*9,95*0,888=618,492 кг — это масса всех стержней.
При этом если длина фундамента составляет менее 12 м, мы советуем заказывать стержни соответствующего размера для экономии и избежания отходов. Для большей длины имеет место наложение арматурных стержней 40-50 диаметров стержней, что составляет примерно +10 % к общему количеству. Это значит, что нужно 618 кг, вместе с запасом — 618*1,1=680 кг, то есть на 62 кг больше эффективности.
Теперь рассчитаем количество стержней для усиления углов ленточного фундамента.
- Всего у нас 4 угла, каждый из которых проектируется с 14 L-образными соединениями.
- Для каждого «шестиугольника» потребуется 1,5 м арматуры диаметром 12 мм.
- Таким образом, 4*14*1.5*1.5*0.888=74.6 кг — это вес брусков на 4 угла.
- Для 2 Т-образных соединений потребуется 10 итоговых «стержней», для одного — 2,25 м арматуры диаметром 12 мм. Следовательно, 10 * 2,25 * 0,888 = 20 кг.
В результате для основного армирования потребуется 618,492+74,6+20=713,092 кг бетона.
Конструктивная
Чтобы правильно рассчитать оптимальное количество арматуры для поперечного армирования ленточного фундамента, необходимо учитывать расстояние между скобами и седлами.
В нашем случае расстояние между зажимами составляет 300 см, а между крепежными этими элементами — 600 см. Рассчитаем данные параметры.
- С одной стороны фундамента потребуется 34 зажима и 17 распорок. Таким образом, потребуется 5*34=170 зажимов и 5*17=85 крепежных стержней.
- Для одного хомута потребуется 3 метра 8 мм обычной или рифленой арматуры. Следовательно, 170*3=510 метров. Вес метра прута 8 мм составляет 0,395 кг, итог: 510*0,395=201,45 кг — это общий вес арматурных прутков для гибочных зажимов.
- Для крепежа будет нужно 50 см 8-миллиметрового прута. Следовательно, для внутренних крепежей 85*0,5*0,395 = 16,78 кг.
- Всего получаем: 201,45 + 16,78 = 218,23 кг стали для конструктивных элементов.
И зажимы, и скобы можно заказывать в готовом виде, но такая услуга более затратна. Если вы предпочитаете сгибать компоненты самостоятельно, изготавливайте их такой длины, чтобы избежать остатков. Если у вас нет гибочного станка, можно изучить материал для его создания своими силами.
Достоверная информация, представленная в данной статье, позволит вам самостоятельно произвести расчеты: определить диаметр и размеры железного прута, выбрать оптимальную схему решетки или конструктивную систему каркаса без обращений к платным услугам профессионалов.
Общие сведения
Расчет фундаментной арматуры
Для армирования используются гладкие и рифленые стальные стержни классов A500 или A400 для рабочих стержней и A240 для конструктивных элементов. Расчет должен производиться в соответствии с действующими строительными нормами и правилами, такими как СНиП 52-01-2003 и актуализированными правилами СП 63.13330.2012, учитывающими все виды нагрузок, воздействующих на фундамент и виды фундаментов. Армирование может осуществляться посредством плоских или пространственных каркасов, состоящих из поперечных, продольных и/или соединительных стержней. Последние могут переносить растягивающую нагрузку как в верхней части, так и на колоннах, тогда как вторые служат для распределения нагрузки по вертикальным и горизонтальным элементам.
Основы расчетов для ленточного основания
Одним из самых часто применяемых типов фундамента для индивидуальных сооружений является монолитный ленточный фундамент. Он прост в изготовлении, обладает хорошей устойчивостью и необходимой жесткостью. Эта конструкция может быть как неглубокой, так и более глубокой. Основной особенностью при определении размеров арматуры является глубина заложения, возникающие нагрузки и ширина рабочего сечения фундамента.
Как определить глубину заложения:
- Если почва является глинистой или мелкозернистой, фундамент следует укладывать на незамерзающий слой, находящийся ниже уровня грунтовых вод.
- Если почва мягкая и рыхлая, уровень субстрата не должен находиться ниже 50 см от верхней границы существующей почвы.
- В случае наличия подвала основание карниза должно быть ниже уровня пола не менее чем на 50 см, а основание колонны — на 1,5 м.
Тип почвы, уровень подземного водоносного горизонта и наличие слабых слоев осыпи должны быть выявлены путем бурения или выемки грунта. Глубина промерзания грунта варьируется в зависимости от климатических условий, описанных в СНиП.
Сбор грузов
На этапе расчета необходимо узнать нагрузку, действующую на фундамент:
- Стандартная снеговая нагрузка.
- Нормальная нагрузка от людей, мебели, сантехники и перегородок в здании.
- Масса стен, потолков, напольной плитки, пола и отделочных материалов.
- Вес, вызванный загрузкой.
Все данные можно найти в таблицах СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия». Общее значение делится на размеры длины в случае ленточного фундамента, а также на количество фундаментов в случае свайного.
Ширина фундамента
Важно правильно рассчитать армирование для фундамента. Ширина фундамента представляет собой величину, которая информирует о выборе армирования для ленточного фундамента. Для стен из полнотелого кирпича используются Т-образные перила, выступы которых уменьшают давление на грунт благодаря обширной опорной площади. Более легкие строения из пенобетона и каркасные конструкции чаще всего возводятся на фундаментах с прямоугольным сечением. В процессе расчета фундаментов необходимо принимать во внимание конечное давление на грунт, а также нагрузку здания на основание. Обычно применяются конструкции шириной от 0,2 до 0,4 м для малоэтажного строительства.
Подробности
Расчет ленточного фундамента
Для монолитных колонн с использованием ленточных полос применяется более простой метод определения армирования по минимально допустимому сечению арматуры, которые ощущают растягивающие усилия.
Метод расчета
Согласно требованиям СНиП, общая площадь поперечного сечения стальных стержней не должна превышать 0,1% от поперечного сечения бетонной конструкции. Это значение определяется как произведение высоты сечения фундамента (что соответствует глубине закладки) на его ширину. Для продольного армирования стержни диаметром 0,8 см и более. Минимальное количество круговых сечений можно определить на основе специальной таблицы, округляя в большую сторону. Существуют также ограничения по размерам арматуры — на участках длиной более 3 метров рекомендуется применять пружинищие подлинники диаметром 1,2 см и более. Условное армирование вычисляется по чертежам основных размеров с запасом в 5% по необходимости. Масса рассчитывается по таблицам качества стали.
Пример расчета
Допустим, необходимо рассчитать армирование ленточных колонн для дома с габаритами 5*10 м, возведенного из силикатных газоблоков. Глубина основания равна 70 см, а ширина полосы — 40 см.
- Площадь поперечного сечения основания составит: 70*40=2800 см².
- Минимальная площадь (общая) для армирования составит 2800*0,01 = 2,8 см².
- Согласно таблице, в данном случае у нас имеется несколько альтернатив — можно использовать 4 прута диаметром 1 см, 3 отрезка по 1,2 см или же 2 прута диаметром 1,4 см.
- Стандарт утверждает, что при длине стороны более 3 метров минимальный диаметр арматуры составляет 1,2 см. Для равномерного распределения нагрузки, исходимой от здания, требуется проектирование стальной рамы, состоящей из двух горизонтальных решеток, каждая из которых содержит две прутья диаметром 1,2 см.
- Поперечное армирование определяется в зависимости от высоты рамы. Если высота менее 0,8 м, используется зажимная проволока диаметром 0,6 см. При этом необходимо, чтобы этот размер превышал ¼ сечения продольных стержней.
- Содержание стали в метрах зависит от размеров конструкции. Общая длина полосы составляет 5 + 5 + 5 + 5 + 10 + 10 = 30 метров (в случаях наличия несущей перегородки, длина ее добавляется).
- Итак, будет 4 * 30 = 120 н.м. Необходима арматура диаметром 1,2 см.
- Скобы располагаются через 0,4 м, следовательно количество скоб составит 30/0,4 = 75 штук.
- Размер подойдет для каждого склеивания: (70*2+40*2)/1,15=191 см, где 1,15 — коэффициент для преобразования окружности поперечного сечения в длину хомута.
- Длина кабеля для разъемов составит: 75*1,91=143,25 метра.
С учетом 5% запаса на необходимую обвязку и резку:
- Арматура диаметром 1,2 см составит 110*1,05=115,5 метров.
- Проволока диаметром 0,6 см составит 143 * 1,05 = 150 м.
Совершенно можно быстро и просто произвести расчеты арматуры для фундамента с использованием доступных калькуляторов, размещённых на веб-ресурсах. Подробное объяснение работы одного из специальных приложений для расчетов доступно в виде обучающего видео.
Правила армирования ленточных фундаментов:
Самый простой вариант — это фундамент с равномерной опорой на грунт, который не подвержен осадкам. Базовый слой находится выше уровня промерзания и подземного водоносного горизонта. При этом ширина фундамента должна быть равна толщине стены дома. Армирование служит лишь чрезвычайной мерой для предотвращения проблем укрепления при неожиданном затоплении почвы. Обычно используется рифленая или простая арматура диаметром от 0,8 до 1,2 см, закрепленная на расстоянии 0,3-0,4 м в поперечном направлении на прутках данного же или меньшего сечения. Кроме того, как правило, используются плетеные или сварные противоусадочные маты малых диаметров (от 0,6 до 0,8 см). Другой случай — это высокая нагрузка на подпочву или слабые почвы. В этом случае поперечное сечение полосы имеет вид перевернутой буквы Т. Армирование осуществляется тем же методом, однако диагональные стержни могут быть рассчитаны на подпочвенное напряжение почвы, которое может приводить к разрушению субстрата в 1,5 раза. Расстояние между кронштейнами должно составлять не более 0,2 м, их располагают под продольной арматурой для увеличения промера рабочей секции. Третья возможность включает сочетание высоких нагрузок на фундамент с неблагоприятными грунтовыми условиями, такими как наличие пустот, поднятий, карстовых образований и высоких уровней грунтовых вод.
Заключение
Фундамент, являясь ключевым элементом конструкции, очень важен. Неправильные расчеты могут привести к деформациям и трещинам в стенах, а также к разрушению всего здания. Поэтому перед тем как рассчитывать армирование для фундамента, необходимо проверить несущую историю грунта и узнать нагрузки на основание. Если есть такая возможность, лучше всего доверить подобные вопросы профессиональным специалистам — стоимость их услуг относительно невелика, но чувство уверенности стоит многого.
Быстро и легко рассчитать арматуру для фундамента с помощью доступных в интернете калькуляторов. Очень подробное описание работы одного из специальных приложений для расчетов можно найти в обучающем видео.
Вычисление диаметра
Толщина стального прута должна минимум достичь 0,1 % от поперечного сечения фундамента.
Если с количеством арматуры уже все понятно, следует перейти к основному вопросу: какого именно диаметра пруток необходимо использовать для создания качественного и надежного фундамента дома? Строительные нормы и правила 52-101-2003 содержат характеристики, определяющие требования к данному условию. Согласно документу, диаметр арматуры для фундамента зависит от двух факторов: минимальная сечка (толщина) продольных стержней ленточного ряда составляет 0,1% от общего сечения железобетона. Это требование следует учитывать при подборе диаметра стержней.
Диаметр арматуры для ленточного фундамента рассчитывается в зависимости от того, где именно будет установлена арматура. В зависимости от назначения могут изменяться требования и к сечению. Более точная информация представлена в следующей таблице.
№ Условия использования Размер поперечного сечения, мм 1 Вертикальные элементы с высотой продольного сечения менее 0,8 м 6 2 Вертикальные элементы с высотой зоны более 0,8 м 8 3 Транзитные элементы 6 При производстве расчетов армирования фундамента одно- или двухэтажного дома обычно используются стержни диаметром 8 мм. Аналогичным образом обстоят дела для гаражей, ванных и прочих низких построек.
Продольная арматура
Для корректного расчета площади поперечного сечения ленточного фундамента необходимо перемножить ширину на высоту. К примеру, если ширина составляет 450 мм, а высота — 1000 мм, то требуемое значение составит 45000 мм². Упомянутое СНиП дает коэффициент в 0,1%, следовательно, необходимо умножить ранее полученное число на данный коэффициент. Таким образом, 45000 мм² * 0,1 = 45 мм. Таким образом, диаметр продольной арматуры ленточного фундамента указанного размера должен равняться как минимум 4,5 см.
Для большинства фундаментов все размеры стандартизированы, азартно была создана таблица для определения сечения арматурных стержней для всех размеров фундамента. Она показывает соотношение между диаметром и площадью поперечного сечения стержня в зависимости от количества прутков.
Цифры предложены в качестве средних значений при округлении в большую сторону. Размеры указаны в сантиметрах.
Если расчетная площадь поперечного сечения арматуры равна 4,5 см при ширине основания 45 см, можно применить метод армирования, используя 4 стержня. Для этого случая значение указано в таблице. Входит площадь 4,52 см².
Чтобы рассчитать, сколько арматуры необходимо для фундамента с ленточным устройством, армированным 6 прутьями, следует повторить аналогичные вычисления. Разница только в том, что для этого нужно взять значение из столбца, соответствующего цифре 6. Более сложные конструкции вычисляются аналогичным образом.
Общее количество стержней
Общее количество стальных прутьев зависит от размеров фундамента. Перед стартом строительства возникает вопрос, сколько арматуры потребуется для всего объема фундамента.
Этот показатель крайне важен, поскольку если металл будет израсходован, а работа не будет завершена, это может привести к остановке работы и потребует дополнительной оплаты за доставку недостающей партии.
Данный параметр рассчитывается следующим образом:
- Найдите длину периметра всего основания: если площадь здания составляет 10 * 10 (10 * 4 = 40), то заявленное значение будет 40 метров.
- Поскольку расчет требуется для 4-частной конструкции, прежнее значение умножается на 4 (40 * 4 = 160), стало быть, общая длина составляет 160 метров.
Таким образом, для фундамента дома размером 10 * 10 м необходимо 160 м арматуры. Однако эта величина не учитывает возможные соединения прутков, поэтому вероятность недостатка арматуры сохраняется даже после тщательного расчета.
Вопрос о том, как соединяются металлические прутья с каркасом фундамента, стоит задать. Используются пересечения и наложения. Если количество поперечного сечения составляет 10 мм, длина соединения будет 10 мм * 30 = 300 мм. Далее расчеты количества арматуры строятся на числе стыков. Более подробную информацию о расчетах можно увидеть в видео:
Работа может быть организована двумя способами. Первый — это тщательно продуманная схема, демонстрирующая место размещения стержней и количество стыков. Второй — несколько более простой метод: после завершения расчетов ранее представленное число следует увеличить на 10-15%.
Поперечная и вертикальная
Как произвести расчеты армирования для фундамента с поперечно или вертикально расположенными лентами? В этом случае используется проверенная система. Можно подсчитать, что для заполнения прямоугольника потребуется 2,5 м (0,35 * 2 + 0,90 * 2 = 2,5). Заметим, что значения 0,3 и 0,85 будут чересчур большими. Эта величина нужны для того, чтобы концы свай немного выступали за пределы границы основания.
С плитными фундаментами процесс чуть проще — арматура выполна обтягиваться сеткой.
Распространенной ошибкой, допускаемой менее опытными строителями при плетении арматурного каркаса для ленточного фундамента, является укладка арматуры на дне траншеи. Некоторые делают это на грунт для устойчивости. В таких ситуациях возрастает расход арматуры на кубический метр бетона. При этом при среднем размере вертикальной полосы 0,9 м требуется чуть больше 10% от общей длины.
Для облегчения работы с опорными размерами для получения общего числа можно просто нарисовать базовую схему и отметить на ней расположение всех прямоугольников, вычленяя их общее число. Таким образом, вы определите размеры поперечных и вертикальных укреплений для армированного ленточного фундамента.
Только после точного вывода всех нюансов можно рассчитать армирование фундамента за считанные минуты.
Важно помнить, что чем больше площадь под планируемым зданием, тем больше металла необходимо для армирования каждого кубического метра.
Только потом следует отправляться в магазин за армирующими компонентами. Это поможет сократить возможные ошибки и гарантирует, что в течение нескольких лет вам не придется выполнять капитальный или частичный ремонт фундамента.
