Для чего и как правильно произвести расчет арматуры для ленточного фундамента?

Схема закладки

Точно рассчитать арматуру на фундамент позволяет раздел 8.3. Свода Правил.

Защитный слой

В железобетонных фундаментах для стальных деталей предусматривают защитный слой, который обеспечивает:

• совместную работу всех частей;
• защиту стержней от агрессивного влияния окружающей среды (влага), химвеществ;
• огнестойкость.

В грунте толщина слоя (расстояние от стержней до любого внешнего края бетона) выбирается не меньше 40 мм. На открытом воздухе расстояние уменьшают до 30 мм.

Расстояния между арматурой

Расстояния между отдельными прутьями выбирают не меньше диаметра стержня. Кроме того, для горизонтальных нижних рядов расстояния принимают более 25 мм, а для верхних рядов – 30 мм.

В стеснённых условиях допускается арматуру располагать пучками.

Продольное армирование

Для стороны фундамента длиной до 3 метров допустимо использовать стержни диаметром 10 мм, если сторона превышает 3 м — не тоньше 12 мм.

Общее сечение прутков продольной арматуры выбирают не менее 0,1% от поперечного сечения фундамента.

Например, для ленты шириной 40 и высотой 100 см, сечение равно 400х1000=4 000 000 мм². Суммарное сечение всех продольных прутков должно составить 0,1%, т.е. 400 мм².

Выбрать нужное количество стержней можно с помощью таблицы.

Диаметр прутка, мм	Общее сечение прутков в зависимости от количества стержней, мм
1	2	3	4	5	6	7	8	9
10	75	155	235	315	390	470	550	630	710
12	115	225	340	450	565	680	790	900	1020
14	155	310	460	615	770	925	1080	1230	1385
16	200	400	605	805	1010	1210	1410	1610	1810

Согласно таблице, для фундамента сечением 40х100 см необходимо 6 продольных прутков 10 мм или 4 штуки 12 мм.

Расстояния между осями продольных отрезков арматуры не должно быть больше 40 см, а стержней в одном уровне не может быть меньше 2. Одна арматура используется только в фундаментах тоньше 15 см.

Поперечное армирование

Задачи поперечно-вертикальной арматуры:

• ограничить образование трещин;
• удерживать продольные прутки от смещения;
• закрепить продольные стержни от выпучивания в любых направлениях.

Поперечные детали устанавливают везде, где проходят продольные прутья.

Диаметр поперечной арматуры для ленточных фундаментов не может быть менее 25% от наибольшего диаметра продольных стержней, но в любом случае минимальный диаметр 6 мм.

Шаг установки поперечных элементов — не более 50 см, при высоте ребра больше 15 см.

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:

1. Вес всех конструкций дома, включая фундамент.
2. Снеговая нагрузка на кровлю (СНиП 2.01.07-85).
3. Вес оборудования: печь, котёл, система трубопроводов, сантехнический приборы, обстановка и пр.
4. 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.

Вычисление диаметра

Толщина металлического прута должна составлять не менее 0,1 % от сечения фундамента

Если с количеством всё ясно, возникает следующий вопрос: какой диаметр арматуры необходимо использовать для создания качественного и надежного основания дома? Для этого существует требование СНиП 52-101-2003, в котором раскрываются требования к данной ситуации. Согласно документу, диаметр арматуры для фундамента берётся из 2 коэффициентов: минимальное сечение (толщина) продольных прутьев ленточной конструкции должно равняться 0,1% от всего сечения железобетона. Такого требования придерживаются когда высчитывают диаметр прутьев.

Диаметр арматуры для ленточного фундамента подбирается исходя из того, куда именно она будет установлена. В зависимости от места её предназначения могут измениться и требования к её сечению. Более точная информация приведена в следующей таблице.

№	Условия использования	Сечение, мм
1	Вертикальная с высотой продольного сечения ленты менее 0,8м	6
2	Вертикальная с высотой ленты более 0,8 м	8
3	Поперечная	6

Продольная арматура

Для вычисления площади сечения фундаментной ленты понадобится умножить его ширину на высоту. К примеру, если ширина 450 мм, а высота 1000 мм, искомая величина составит 45000 мм2. Согласно вышеупомянутому СНиП, коэффициент берётся равный 0,1 %, потому полученная ранее цифра умножается на это соотношение. Получается 45000 мм2 * 0.1 = 45 мм. Таким образом диаметр продольной арматуры на ленточный фундамент указанного размера должен быть не менее 4,5 см.

Преимущественно все фундаменты имеют стандартные размеры, потому со временем была разработана таблица, позволяющая определить сечение арматурного прутка для любых размеров оснований. В ней указано соотношение диаметра с площадью поперечного сечения стержня, в зависимости от количества прутьев.

Получив расчетную площадь поперечного сечения арматурного ряда, равным 4,5 см при ширине основания в 45 см, допускается использование метода армирования 4 прутьями. В таблице находится графа, в которой приведена величина значения для данного случая. Она составляет 4,52 см2.

Для вычисления того, какая арматура нужна для ленточного фундамента, усиленного 6 стержнями, понадобится произвести аналогичные действия. Разница заключается лишь в том, что величина берётся из столбца с цифрой 6. Более сложные конструкции определяются аналогично.

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.

В каких пропорциях нужно его замешивать

Если по каким-либо причинам возможности заказать готовый бетон не имеется, приходится готовить его самостоятельно. Для этого необходимо знать, какие компоненты используются при изготовлении материала и в каких количествах они присутствуют в смеси.

Обычные виды бетона состоят из следующих элементов:

• Песок.
• Щебень.
• Цемент.
• Вода.

ВАЖНО!

Не следует путать бетон для заливки фундамента и раствор для кладки кирпича. Это разные материалы. Никаких добавок для эластичности (мыльные растворы или известь) вносить не следует. Материал должен быть максимально жестким.

Наиболее распространенная пропорция для изготовления конструкционных типов бетона:

• Цемент — 1 часть.
• Песок — 3 части.
• Щебень — 5 частей.
• Вода — 0,5 части.

В зависимости от специализации и особенностей фундамента, указанные пропорции могут меняться в ту или иную сторону.

Цемент, обычно применяющийся для изготовления тяжелого бетона, принадлежит к маркам М400 или М500. Меньшие виды для таких целей не годятся.

Песок должен быть чистым, не содержащим посторонних примесей. Используется речной, реже — мытый овражный, без посторонних примесей.

Особенно нежелательны органика и глинистые включения. Они повышают ползучесть и усадку материала, поэтому от них необходимо избавляться.

Щебень, используемый при приготовлении смеси, должен быть среднего размера (1-3 см) и не иметь органических примесей.

Наличие заполнителей (песка и щебня) в бетоне обязательно. Вода и цемент образуют т.н. бетонный камень, сильно подверженный усадке, доходящей до 2 мм на метр высоты.

Наличие заполнителей снижает усадку и образует некое подобие арматуры, принимающей нагрузки и перераспределяющей их по всему объему материала.

Говоря о пропорциях бетона, следует остановиться на единицах измерения. Обычно части учитываются в весовых единицах.

На практике же чаще всего пользуются объемными мерами, например — ведрами.

Необходимо иметь в виду, что вес одного ведра у каждого материала разный:

• Песок — 19 кг.
• Цемент — 15 кг.
• Щебень — 17,5 кг.

Учитывая разницу объемного веса, оптимальной пропорцией компонентов (в ведрах) будет соотношение 2-5-9 (Ц-П-Щ).

Вода обычно добавляется в половину объема цемента. Знание этих тонкостей позволит правильно смешать состав и избежать ошибок при создании такой ответственной конструкции, как ленточный фундамент.

Пример расчета

За исходные примем следующие значения:

• Вычислите длину всей ленты, например, 10 м Х 4= 40 м.
• В зависимости схемы армирования, рассчитываете количество продольного (горизонтального) профиля, например, при трехполосной схеме, понадобиться 40Х3Х2 = 240 м, потому что в каркасе используют 2 пояса из прута d – 12.
• Определите количество вертикальных вставок длиной 80 см из расчета по 20 на каждую сторону дома: получается 20Х4Х0.8=80 метров d – 10 mm.
• Высота каждой перемычки будет равна 60 см, что в сумме на весь периметр составит: 40Х0,6=48 метров d – 10 mm.
• В заключение проведите подсчет крепежа для связки, выделяя по 0,30 м проволоки на каждый хомут.

Обратите внимание, что иногда, с целью усиления устойчивости армирующего эффекта в траншее, перегородки углубляют, вбивая их нижние окончания в толщу на 10 или 20 см. в дно котлована

Подобный подход вносит изменения в расчет металла для вертикальных рядов арматуры. Здесь за основу нужно брать не 60 см длины (как в примере выше), а 70 или 80.

Необходимое количество арматуры для фундамента

Пример расчета будет неполным без вычислений количества арматуры, используемой в армопоясе ленты. Обычно в лентах используют два пояса из двух продольных стержней, периодически (через 0,5 м) соединенных горизонтальными, вертикальными перемычками. Все элементы, расположенные в силовой объемной конструкции горизонтально, используют арматуру периодического сечения (рифленка), вертикальные стойки делают из гладкой арматуры.

Расчет может производиться в специальной онлайн программе, при самостоятельных вычислениях придется учесть:

• нахлест горизонтальных стержней 10 см (+0,2 м в каждом стыке);
• специфику расположения прутков в углах (загибы заходят на сопряженную стену на 0,5 м, считая от угла внутренней опалубки);
• вертикальные стойки заходят за нижний/верхний горизонтальные пояса на 5 см.

Рекомендуемый специалистами запас составляет 5-10% в зависимости от конфигурации стен. При покупке следует учесть, что арматура продается на вес, а не метражом. В каждой торговой точке имеется таблица перевода метража в массу. Прутки связываются проволокой, на каждый стык уходит 25 см материала. При вязке пистолетом расход меньше, однако придется приобрести сам инструмент, чаще всего, для разовых работ.

Пример расчета

Исходные данные: для фундамента под деревянный дом с шириной ленты в 40 см и высотой в 100 требуется определить количество арматуры. Несущими являются только наружные стены, длина составляет 10 м, ширина – 6. С учетом вышеизложенных требований для данного дома подходит схема с 4 продольными ребристыми прутьями с диаметром в 12 мм, размещенных на расстоянии в 80 см между собой по высоте. Шаг вертикальных и поперечных стержней – 50 см.

Рекомендуемая последовательность расчета:

• Определяется минимальный метраж для продольных рядов с учетом периметра здания: (6+10)×2=32 м. Соответственно, на схему из 4 прутьев потребуется не менее 88 м.
• Рассчитывается общая длина арматуры для поперечных элементов каркаса: периметр дома делится на шаг размещения: 32/0,5=64 узла. Расстояние между продольными рядами – 30 см, но с учетом выступания концов за края стыка отрезки нарезают по 34 см как минимум (рекомендуемый запас для выполнения данного условия – от 10 %). Таким образом, для соединения каркаса поперек потребуется 64×0,34≈22 м арматуры.
• Находится длина отрезков вертикальных стержней и их общий метраж. Для приведенной высоты ленточного фундамента она составляет 0,8+0,8×10 %≈0,88 м, для определения их количества число узлов умножают на 4. На них уйдет: 64×4×0,88≈225 м.
• Требуемый вес (продукция реализуется в кг и тоннах). Используются стандартные значения для изделий выбранного диаметра: 1 п.м. металлопроката А3 сечением в 12 мм весит 0,888 кг, то же для гладкой разновидности 10 мм – 0,617. В итоге потребуется не менее 88×0,888=79 кг рифленой продукции и (225+22)×0,617=152 кг стали А1.

Приведенная схема расчета арматуры для ленточного фундамента является упрощенной и не учитывает запасы на закладку при соединении двух продольных прутьев (не менее 30 см), потребность в усилении углов и другие факторы. Большинство онлайн-калькуляторов их также не берет во внимание, полученный результат показывает необходимый минимум и помогает составить бюджет строительства. Для исключения ошибки предусматривается 10-12 % запас

Что еще следует учесть, потребность в подушке

При возведении на сложных грунтах допустимый минимум диаметра арматуры составляет не 12, а 16 мм. То же относится к необходимости заливки конструкций тяжелыми марками бетона. Вне зависимости от типа постройки для соединения отдельных элементов армокаркаса используется вязальная проволока, а не сварка. Расчет ее количества несложный: число узлов умножают на длину отрезка на обвязку (30-50 мм), метраж пересчитывается в вес, из-за риска разрывов материал приобретается с 50-100 % запасом.

Арматура не укладывается на грунт, для предотвращения подобной ситуации под нижний ряд каркаса подкладывают кирпичи или специальные пластиковые стаканчики. Засыпка и трамбовка песчаной подушки под ленточное основание – обязательный этап, данный слой снижает нагрузку на нижний продольный ряд. На подвижных грунтах он занимает не менее 30 см. В особо сложных случаях организовывается фундамент с подушкой под ленту из тощего бетона толщиной около 10 см, армирование этого слоя необязательно.

Related Posts via Categories

• Как рассчитать площадь поперечного сечения арматуры всех типов?
• Сколько весит 1 метр строительной стержневой арматуры различных видов
• Длина стержневой арматуры – все возможные варианты, регламентируемые ГОСТами
• Линейная арматура – качественный монтаж линий электропередач гарантирован!
• Немерная арматура – оптимальный вариант для малоэтажного строительства!
• Марки и классы строительной стержневой арматуры и проволоки для армирования
• Муфтовая арматура, что это такое и для чего используется
• Анкеровка арматуры в бетоне – сложная, но важная операция
• Горячекатаная арматура – ГОСТ и весь цикл жизни изделия
• Вес и особенности стальной рифленой арматуры А3 и других классов

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.

Правила армирования ленточных оснований

В работе распространена методика распределения металла, основанная на длительном практическом опыте: 

• если длина ленты не превышает 3м, то допустимо применять в горизонтальном положении пруток в 10 mm;

• если её размеры более 3 м, нужно выбирать пруток от 12 до 16 mm;

• вся продольная арматура, используемая в каркасе, должна быть строго одного диаметра.

Если толщина имеющихся прутов различная, то в нижний ярус устанавливают большие по размеру, а в верхний — отрезки с меньшим сечением. При этом следует понимать, что изделия с d = 10 и d = 16mm, значительно различаются по весу и, если вы приобретаете его с максимальным запасом прочности, то это может значительно утяжелить нагрузки на грунт и увеличить стоимость закупки материала. 

Что касается сравнительного анализа проката с рифлением и без, то здесь действует следующий принцип, чем выражение глубина рисунка, тем крепче образуется связь между бетоном и металлом

Это очень важно знать при заливке объемных и грузных ленточных оснований, где нецелесообразно отдавать предпочтение гладкому профилю. В работе используется специальная крепёжная проволока из низкоуглеродистой стали толщиной от 0,8 до 1,5 мм, которую предварительно нарезают на равные отрезки.