Особенности применения и расчёт арматуры для фундамента

• Расчет размеров фундамента
• Расчет арматуры по весу
• Расчет арматуры, необходимой на обвязку каркаса

Ленточный фундамент как основание строения применяют в индивидуальном строительстве потому, что его можно построить собственными руками. Поскольку бетон достаточно хорошо выдерживает силы сжатия, то размеры подошвы основания в зависят от несущей способности грунта.

Изображение 1. Схема последовательности вязки арматуры.

Однако какой бы запас прочности ни был заложен, нет уверенности в том, что под действием изгибающих усилий хрупкий бетон не треснет. Для того чтобы он мог сопротивляться изгибающим моментам, его армируют ребристыми металлическими стержнями. Поэтому необходимо выполнить расчет арматуры для фундамента. Стержни делают ребристыми, чтобы обеспечить надежное сцепление бетона с металлом. Как рассчитать арматуру?

Расчет размеров фундамента

Площадь продольных металлических стержней Scn должна быть не меньше, чем 0,1% площади сечения Sф. Такое соотношение обосновано расчетами, выполненными специалистами.

Прежде чем рассчитать арматуру на фундамент, необходимо вначале определение его параметров. Ширина верхней части (среза) должна быть на 10 см шире толщины стены. Остается определить его высоту и ширину подошвы.

Изображение 2. Схема соединения арматуры в местах пересечения стен.

Высоту обычно определяют по глубине промерзания грунта. Подошва должна быть примерно на 20 см ниже глубины промерзания. Пусть глубина промерзания в районе строительства составляет 1 м. Тогда высота составит 1,2 м, а дом имеет размеры 8?10 м с двумя внутренними стенами (продольной и поперечной).

Чтобы рассчитать ширину подошвы, необходимо знать общий вес строения с учетом веса самого фундамента.

Вначале считают, что ширина подошвы равна ширине среза, и определяют вес. Если начертить эскиз дома в плане, то легко установить, что общая длина среза Lср (с учетом внутренних стен) будет равна:

Lср=2Lдл+3(Lш-3h)+( Lдл-3h) (1)

где Lдл Lш – длина и ширина дома соответственно; h – ширина среза.

Пусть h=0,5 м, тогда

Lср=2?10+3?(8-3?0,5) +(10-3?0,5)=48 м.

Объем составит:

Vф = Lср?h?Lвыс,

где Lвыс,= 1,2 м – высота фундамента.

В результате имеем Vф = 48?0,5?1,2 = 28,8 м3. При удельном весе тяжелого бетона, равном 2500 кг/м3, общая масса составит 72 т.

После этого определяем общей вес сооружения Q и проверяем выполнение условия:

q?Sпод ? Q (2)

где q – несущая способность грунта, кг/см2; Sпод – площадь подошвы, равная площади среза, то есть

Sпод =Lср?h=48?0,5=24 м2=24?104см2.

Изображение 3. Схема армирования фундамента в углах.

Если в основании находится плотный сухой суглинок с q=3 кг/см2, то Qрас составит:

Qрас= q?Sпод=3?24?104 =72?104кг=720 т.

Для суглинка средней плотности, насыщенного влагой с q= 1 кг/см2, выдерживаемая масса 240 т.

Если условие (2) не выполняется, то следует расширить подошву, оставив неизменным срез. То есть в сечении получим не прямоугольник, а трапецию, что приведет к увеличению объема и веса. Снова проверяем выполнение условия (2).

Расчет арматуры по весу

Пусть условие (2) выполняется при равенстве среза и подошвы фундамента: в сечении он имеет прямоугольную формы и площадь:

Sф= h?Lвыс=0,5?1,2=0,6 м2=6000 см2.

Руководствуясь указанием нормативных документов, определим, что общее сечение продольной металлической арматуры должно быть равно:

Sарм= 0,001?Sф=0,001?6000 = 6 см2.

Диаметры стандартных стержней известны, остается определить площадь их сечения и найти общее количество. При этом необходимо учесть определенные требования документации, касающиеся создания металлического каркаса, что несколько усложнит расчет.

Виды арматурных изделий.

Определим количество стержней, руководствуясь п.1, то есть приняв диаметр 12 мм. Это значит, что площадь поперечного сечения (?R2) составит 113 мм2 или 1,13 см2, а общее количество составит 6:1,13=5,3, то есть 6 стержней. Под срезом и над подошвой должно быть по 3 стержня. При ширине среза в 500 мм расстояние между арматурой меньше 400 мм (п.4 требований). Расстояние от этих плоскостей до стержней должно быть не менее 40 мм.

Расчет арматуры выполним, считая, что стандартная длина имеет ряд 3, 6, 9 и 12 м. При нахождении количества стержней в одной ветке необходимо учитывать, что каждый стык внахлест уменьшает длину на 2 м (п.2 требований). Поэтому на одну линию при длине 48 м потребуется 24 стержня длиной 3 м (общая длина 72 м), 10 штук – 6 м (общая длина 60 м) и 6 штук – 9 м (общая длина 54 м). На 6 веток потребуется, соответственно, 432, 360 и 324 м.

В продаже обычно продают металл по весу. Вес 1 м диаметром 12 мм составляет 0,888 кг. Поэтому 3-метровых получится 384 кг, 6-метровых 320 кг и 9-метровых – 288 кг.

Расчет арматуры, необходимой на обвязку каркаса

В соответствии с п.5 требований диаметр продольных стержней должен быть не менее 8 мм, так как высота каркаса превышает 80 см. С учетом выполнения требования п.3 расстояние между нижним и верхним рядом должно быть равно 1 м, а расстояние между крайними стержнями не более 0,4 м. исходя из этих размеров длина вертикального стержня должна быть не более 1,1 м, а горизонтального не более 0,45 м, то есть общая длина поперечных стержней в одном сечении будет равна 3,1 м.

http://www.youtube.com/watch?v=5tGmU5YP2lE

Учитывая, что шаг арматуры между поперечными стержнями не должен превышать 0,6 м (п.6 требований), таких сечений по всему периметру здания и с учетом внутренних частей должно быть 48/0,6=80 шт., то есть количество арматуры (длина) составит 3,1?80=248 м.

При этом необходимо правильно обвязывать арматуру на фундамент (каркас). Можно стержни скреплять с помощью сварки. Однако в местах сварки нарушается структура металла и, следовательно, его прочность. Поэтому для формирования каркаса применяют обожженную мягкую проволоку круглого сечения. Кусок проволоки определенной длины сворачивают в петлю, которую пропускают под крестовиной соединяемых стержней, затем в петлю пропускают второй конец, и все это скручивают специальным крючком. Получается закрепление, показанное на изображении 1.

Чтобы арматура находилась на определенном расстоянии от стенок траншеи, применяют бобышки, которые необходимо приобрести в торговой сети. Как должно выглядеть соединение арматуры в местах пересечения стен, показано на изображении 2. Изображение 3 демонстрирует ее соединение в углах траншеи. Здесь же видны места установки бобышек (подставки), показанные прямоугольниками.

Следует отметить, что расчет основания любого сооружения намного сложнее. Однако даже в результате приведенного расчета понятно, что чем длиннее металлические стержни, тем выгоднее их приобретать.