Каково назначение армирования и что учитывается в расчетах?
При установке фундамента в случаях, если почва требует дополнительно усилить конструкцию основания и значительно увеличить срок эксплуатации всей постройки, в бетонный раствор помещается арматура. Этот процесс называется армированием, арматура в нем служит своеобразным скелетом и защитным барьером против нагрузок на основание здания. Успешное применение этого метода обуславливает правильный расчет арматуры.
Схема монолитного фундамента.
Заложенный фундамент испытывает несколько видов нагрузки – на сжатие и на разрыв. Нагрузки от сжатия возникают на основание здание вследствие давления на него веса всей постройки. Для противодействия этому явлению рассчитывают правильность конфигурации самой основы, ее глубину и несущие составляющие, например, ее стены или сваи, если речь идет о размещении дома на буронабивных сваях. Такие методы в полной мере защищают основание здания от разрушающих нагрузок на сжатие.
Другой вид нагрузок, которые испытывает конструкция основания, заключается в негативном воздействии грунта на сам фундамент. Это воздействие является источником возникновения нагрузок на разрыв, против которых описанные выше методы противодействия бессильны. Чтобы не допустить разрушающего воздействия этих нагрузок, применяется армирование основания. Данный метод требует к себе серьезного отношения с проведением соответствующих расчетных действий и правильной организации хода предстоящих работ.
В качестве исходных данных для проведения расчета арматуры, которая требуется в каждом конкретном случае, нужно определиться с типом фундамента, который будет закладываться, и его конфигурацией.
Весь процесс следует представить пошагово, и это как раз первый шаг. Какой тип фундамента будет выбран, зависит от грунта, на котором планируется строительство. Второй шаг – нужно определить несущую способность грунта, после чего определиться с тем, нужно ли закладывать ленточные, плитные основы или применять технологии на сваях. Далее будут произведены вычисления для разных типов фундамента, это третий и заключительный шаг.
Расчет арматуры для плитного фундамента
Схема видов арматуры.
Прежде чем приступать к проведению расчета арматуры, необходимо определить класс и диаметр армированного прута, который будет задействован в строительстве. Рекомендуется использовать те из них, которые имеют ребристую поверхность и обладают диаметром не менее 1 см. Чем больше диаметр, тем прочнее конструкция основания дома и тем долговечнее будет сооружение. Расчетный вес дома и исследование типа грунта на месте строительства подскажут, какого диаметра стальной прут потребуется. Расчетный вес дома зависит от величины постройки и используемых материалов. Чем больше вес постройки, тем большую нагрузку испытывает плита и тем больше вероятность ее деформации и разрушения.
Определив расчетный вес будущего здания, проведите анализ участка предполагаемого строительства. Исходите из того, что если грунт на этом участке пучинистый и неплотный, его несущую способность нельзя назвать хорошей. Это значит, что под нагрузкой дома он будет сильно деформироваться, а потому к плите будут выдвигаться повышенные требования по устойчивости.
К примеру, если вы возводите небольшую постройку из дерева, которая будет весить сравнительно немного, а грунт на строительной площадке очень плотный, то для того, чтобы армировать плиту, понадобятся прутья с диаметром в 1 см. Если легкий дом воздвигается на слабом грунте, арматура подбирается с диаметром в 12-14 мм. А если на слабом грунте возводится тяжелая постройка, используются прутья с диаметром в 16 мм.
Схема сварки арматурных соединений.
Сетка каркаса имеет типичный шаг, составляющий 200 мм. Если закладываемый фундамент имеет размеры 7×7 м, учитывая указанный шаг, для укладки потребуется 36 прутьев как вдоль, так и поперек. Итого потребуется 72 армированных прута. С учетом того, что у плиты два армированных пояса – верхний и нижний, их общее количество будет 144 шт., каждый длиной в 7 м. Получается: 7×144=1008 пог. м арматуры.
И это не окончательное количество арматуры, которая понадобится для такого здания. Верхняя сетка должна соединяться с нижней в местах, где продольные и поперечные прутки пересекаются. Количество этих соединений вычисляется так: 36×36=1296. От значения толщины плиты, которое условно обозначается в 30 см, нужно отнять значение расстояния от земли к каркасу, которое условно принимается за 6 см. Получится, что для каждого соединения понадобится армированный прут длиной 30 – 6+6 (расстояние от земли к каркасу снизу и сверху)=18 см. Для всех соединений потребуется 1296×0,18=233 м 28 см арматуры. В итоге получится общее количество, которое потребуется для всего плитного фундамента и которое составит 1296 м +233 м 28 см = 1529, 28 пог. м.
Расчет арматуры для ленточного фундамента
Схема армирования ленточного фундамента.
Для ленточного фундамента применяются прутья с диаметром от 10 до 14 мм, с учетом того, что более распространенным диаметром является 10 или 12 мм. Арматура с диаметром в 14 мм применяется реже. Армирование производят в двух поясах ленты, и это требование не зависит от того, какая высота у фундамента, которая традиционно у такого типа основания здания значительно превосходит его ширину в соотношении 3:7. Такое соотношение обуславливает небольшие размеры ленты по отношению к плите, что делает ее более податливой к изгибу. По этой причине в основах здания такого типа допускается использовать армированные прутья меньшего диаметра.
Для того чтобы устранить деформацию ленты, необходимо, чтобы нагрузку в случае ее увеличения брали на себя прутья, уложенные в бетон фундамента продольно. Делается это в обеих частях ленты – в верхней и нижней. Они располагаются в 5 см от поверхности бетона. Армированные пруты, которые располагаются вертикально и поперек, выбираются из тонкой и гладкой арматуры и не несут нагрузки.
Делая расчет под дом с размерами 7×7 м, отмечается длина ленты фундамента по периметру, которая составляет 28 м. Периметр внутренних стен составляет 7 м. Для продольного армирования используют 4 прута ребристой арматуры. В итоге получим (28+7)×4=140 м. Шаг установки вертикальных и нижних прутков равен 0,5 м. Учитывая вышеуказанное соотношение 3:7, принимается ширина ленты в 0,3 м, а соответственно ее высота – в 0,7 м. Отступы от поверхности бетона указаны ранее в 0,05 м. Для соединений, имеющих шаг 0,5 м, понадобится 1,6 м гладкой арматуры, которая подбирается с диаметром в 6 мм. Получается следующее количество нужных соединений: 140×0,5+1=71 шт. Общий расход гладкой арматуры составит 113,6 м.
Делаем расчет для столбчатого фундамента
В укреплении столбов такого типа основы зданий применяются армированные прутья с диаметром в 10 мм. Для них нет необходимости использовать более крупные. Основная нагрузка будет приходиться на те, которые располагаются вертикально, поэтому арматура должна быть ребристой. На горизонтальные серьезной нагрузки не предполагается, и используются они в качестве соединения в единый каркас.
Для одного столба предполагается устанавливать от 2-х до 4-х прутьев. Их располагают внутри столбов равномерно и их длина равняется длине (высоте) всего столба. Это предполагается для столбов с диаметром не более 20 см. Если диаметр столба больше, используется большее количество. Если проводить расчет для столбов с высотой в 2 м и с диаметром в 20 см, то получатся следующие данные. Дополнительно следует учесть, что в каждом столбе по 4 прута с указанным выше диаметром в 10 мм. Для их перевязи используется гладкая арматура в четырех местах и с диаметров в 6 мм.
Расчет ребристой арматуры для одного столба выглядит следующим образом: 2×4=8 м. Длина гладкой составит 0,4×4=1,2 м. После этого нужно умножить полученные данные на количество столбов в фундаменте. К примеру, их 25 шт. Количество ребристой – 8×25=200 м; количество гладкой – 1,2×25=30 м.
