Расчет фундамента - ответственный этап подготовки к строительству. Выполнить его нужно для того, чтобы понять какие размеры сечения нужны, сколько необходимо арматуры и какого диаметра. Перед тем как правильно рассчитать опорную часть здания, потребуется собрать исходные данные. Именно от их точности будет зависеть грамотность вычислений.
Чаще всего при частном строительстве используют ленточный фундамент. Такой тип позволяет сделать в доме подвал, но в некоторых случаях он может быть экономически невыгодным. Чтобы составить смету на выполнение работ (или примерно прикинуть, сколько потребуется вложений), нужно выполнить расчет арматуры для ленточного фундамента, также вычислить объем бетона и его геометрические размеры.
Чаще всего в частном строительстве закладывают ленточный фундамент
Методика расчета предполагает вычисление трех величин. Расчет ленточного фундамента в результате должен дать такие сведения о конструкции:
Расчет фундамента для дома из кирпича или других материалов обязательно начинают с определения глубины заложения. Она зависит от пучинистости грунта, уровня грунтовых вод и климата . Если неправильно высчитать эту характеристику, здание может разрушиться под действием сил морозного пучения. Лента будет одновременно подвергаться воздействию влаги и холода, что приведет к неравномерным деформациям и трещинам.
Ширина основания должна быть достаточной для того, чтобы равномерно передать массу здания на грунт. Чем меньше прочность почвы, тем шире потребуется подошва. За счет большой площади удается распределить нагрузку от ленточного фундамента для дома на основание так, что на каждый его участок приходится не больше допустимой величины.
Фундамент должен быть заложен ниже уровня промерзания грунта Ширина ленты по всей высоте обычно принимается конструктивно. Она должна быть чуть больше наружных стен. При этом учитывают способ изготовления ленты. Для монолитного фундамента может быть достаточно ширины сечения 200-300 мм, в то время как сборный рекомендуют делать не менее 400-600 мм . Также этот показатель зависит о глубины заложения. Чем она больше, тем сильнее будут опрокидывающие воздействия (потребуются более мощные стены подвала).
Перед тем как рассчитать фундамент для дома, проектировщику нужно выяснить геологические данные участка. Для крупных зданий выполняют специальные геологические изыскания. В частном строительстве допустимо провести исследования самостоятельно. При этом все характеристики назначаются по визуальному осмотру.
В первом случае на тип грунта смотрят по стенкам шурфа. Во втором - проверяют почву на лопастях бура.
Для исследования почвы проводят осмотр стенок шурфа Исследования проводят на глубину, которая на 50 см превышает предполагаемое заложение ленты (которое назначили только по отметке промерзания). При проведении работ надо выяснить следующие характеристики:
Чтобы точно понять УГВ, потребуется провести исследование в нескольких точках. Минимум одна из этих точек должна находиться в низине участка. Работа в засуху не дает точного результата, поскольку влага может уйти глубоко в землю.
Лучше всего выяснять УГВ весной. В этом случае фундамент ленточный не будет бояться даже половодья.
Линзы слабого грунта найти бывает сложно. Для этого нужно делать шурфы или скважины очень часто. В большинстве ситуаций в этом нет необходимости. Если во время строительства обнаружится такая неприятность, ее засыпают щебнем, гравием или песчано-гравийной смесью.
Если УГВ на участке находится глубоко, то можно использовать ленту глубокого заложения (более 1,5 м). При этом вода должна располагаться на 50 см ниже подошвы здания. При расположении УГВ на расстоянии менее чем 1,5 м от поверхности, разумно выбрать мелкозаглубленную конструкцию. Но такой тип имеет ограничения. Если влага находится выше, стоит рассмотреть другой вариант фундамента: плиту или сваи.
Выбор фундамента по заглублению зависит от УГВ Чтобы выполнить расчет основания фундамента, потребуется знать прочность почвы. Характерные признаки каждого типа грунта можно найти в ГОСТ 25100-2011 . Особое внимание стоит обратить на приложения к этому документу. Несущую способность каждого типа берут из таблицы ниже.
| Тип основания | Максимальная несущая способность в кг/см2 |
|---|---|
| Галька с примесью глины | 4,50 |
| Гравийный | 4,00 |
| Песок крупной фракции | 6,00 |
| Песок средней фракции | 5,00 |
| Песок мелкой фракции | 4,00 |
| Песок пылеватой фракции | 2,00 |
| Суглинок или супесь | 3,50 |
| Глинистый | 6,00 |
| Просадочный | 1,50 |
| Насыпной с уплотнением | 1,50 |
| Насыпной без уплотнения | 1,50 |
Типы, которые обладают прочностью 2 и менее кг/см2, не рекомендуют использовать в качестве основания. Перед строительством потребуется выполнить их замену на песок средний или крупный.
Глубину промерзания рассчитывают по формулам из нормативных документов. Чтобы упростить задачу могут понадобиться готовые таблицы. В них приведены значения для крупных населенных пунктов.
Для определения глубины промерзания проще всего воспользоваться готовой таблицей Перед тем как рассчитать фундамент под дом, потребуется рассчитать нагрузку. Удобнее выполнять сбор нагрузок на фундамент в табличной форме . Все нагружения делятся на два типа: постоянные и временные. Последние являются временными условно, поскольку включают в себя мебель, оборудование и т.п. Постоянные состоят из массы конструкций здания.
Расчет нагрузки на фундамент можно выполнить полностью самостоятельно с учетом точных характеристик используемых материалов. Но вполне достаточно будет воспользоваться таблицей ниже. В ней приведены средние значения, но нагрузка на фундамент от этого изменится некритично.
| Конструкция | Величина нагрузки, кг/м2 | Коэффициент надежности |
|---|---|---|
| Стена из кирпича 510 мм | 920 | 1,3 |
| Стена из кирпича 640 мм | 1150 | |
| Брусовая стена 150 мм | 120 | 1,1 |
| Брусовая стена 200 мм | 160 | |
| Стена по деревянному каркасу с утеплением 150 мм | 30-50 | |
| Перегородки из гипсокартона 80 мм | 30 | |
| Перекрытие из плит ПК с цементной стяжкой | 625 | 1,2 |
| Перекрытие деревянное с утеплением | 150 | 1,1 |
| Фундамент из железобетона в кг/м3 (!) | 2500 | 1,2 - для сборного 1,3 - для монолитного |
| Крыша с учетом типа покрытия | ||
| Металл | 60 | 1,05 |
| Керамика | 120 | 1,2 |
| Битумные материалы | 70 | 1,1 |
| Временные нагрузки | ||
| От людей и мебели | 150 | 1,2 |
| Снежный покров | По СП "Нагрузки и воздействия" табл. 10.1 с учетом расположения участка строительства | 1,4 |
Нагрузку на фундамент каждого типа, чтобы верно посчитать сечение, умножают на коэффициент надежности.
Ленточный фундамент, расчет которого необходимо выполнить, требует использования всего одной формулы. Чтобы подобрать размеры ленточного фундамента, считают так:
В = Р/(L*R),
Здесь буква В означает ширину фундаментов, которую требуется найти. P - это масса всего здания с учетом подземной части, которую поможет найти посчитанный сбор нагрузок. R - это прочность основания из первой таблицы статьи. L - общий периметр ленточной конструкции. Чтобы правильно рассчитать фундамент, в периметр нужно включить как наружные, так и внутренние стены подвала.
Вычисления включают в себя следующие шаги:
Для расчета фундамента возьмем двухэтажный кирпичный дом с наружной стеной 510 мм, суммарная высота наружной стены -4,5 м. Внутренних стен нет. Он расположен в г.Москва, грунт на участке - среднезернистый песок (R = 5 кг/см2). Перекрытия (2 шт., над подвалом и над первым этажом) из плит ПК, перегородки гипсокартонные высотой 2,7 м и общей протяженностью 20 м. Высота этажа - 3 м, размеры в плане - 6х6 м. Вода на участке залегает низко, поэтому принято решение строить заглубленный фундамент высотой 2 м. Крыша четырехскатная с покрытием из металла. Наклон ската - 30°.
Пример расчета начинается со сбора нагрузок в форме таблицы.
| Тип нагружения | Вычисления |
|---|---|
| Фундамент монолитный (предварительно шириной 0,6 м по периметру здания, равному 36 м) | 36м*0,6м*2м*2500кг/м3*1,3 = 140400 кг |
| Стена из кирпича | 6м*4,5м*4шт.*920 кг/м2*1,3 = 129168 кг |
| Гипсокартонные перегородки | 20м*2,7м*30кг/м2*1,1 = 1782 кг |
| Перекрытия | 2шт*6м*6м*625 кг/м2*1,2 = 54000 кг |
| Крыша | 6м*6м*60кг/м2*1,05 = 2268 кг 2268 кг/cos30° = 2607 кг |
| Полезное | 2 перекрытия*36м2*150кг/м2*1,2 = 12960 кг |
| Снеговое | 36м2*180кг/м2*1,4 = 9072 кг |
| Сумма | 349 989 кг |
В = Р/(L*R) = 349989кг/ (36000см*5кг/см2) = 1,94м. Конструкция рассчитана.
Рассчитанный размер ширины округляем до 2 м. Для ширины по всей высоте это много, достаточно будет 50 см под стены 51 см. Свес 1 см допускается (максимальный составляет 4 см в одну сторону). Ширина подошвы больше той, которая использована в расчете, но по всей высоте размер меньше первоначального. По этой причине нет необходимости переделывать вычисления с новой массой подземной конструкции.
Перед покупкой смеси должна быть вычислена ее необходимая кубатура. Для этого потребуется просто найти объем ленты. К количеству бетона для ленточного фундамента рекомендуется прибавить запас в 5-7%.
Арматура для ленточного фундамента нужна, чтобы скомпенсировать изгибающие воздействия. Какую арматуру использовать правильно для армирования? Здесь все зависит от высоты подземной части и ее длины. Чтобы понять, какая арматура нужна в качестве рабочей, делают простые вычисления. Расчет количества арматуры выполняется так, чтобы ее суммарное сечение составляло 0,1% от сечения бетонной конструкции . При этом есть минимальные конструктивные требования:
Армирование фундамента компенсирует изгибающие воздействия Расчет выполняют приблизительно. Рассчитать арматуру более точно сможет только профессионал. Шаг рабочих прутов подбирают так, чтобы они были распределены равномерно. Желательно использовать одинаковый шаг, располагая элементы в нижней части ленты, наверху и посередине .
Дальше требуется рассчитать количество для хомутов. Они соединяют рабочие детали каркаса между собой. Раскладка арматуры в ленточном фундаменте предполагает наличие вертикальных и горизонтальных хомутов. Их изготавливают из стержней диаметром 8 мм. Шаг назначают в пределах 20-30 см. В углах шаг уменьшают в два раза.
Вычисление количества арматуры для ленточного фундамента помогает сэкономить время и деньги. Зная точное количество арматуры для каждого диаметра и ее шаг можно легко выполнить усиление ленты и закупить материалы.
Для правильного армирования фундамента частного дома необходимо выполнить расчет арматуры, её грамотную укладку и вязку. Неверный расчет приведет к повреждению фундамента или к лишним затратам. Обсудим армирование фундаментов различных конструкций и принцип расчета стальной арматуры, сопроводив схемами и сводными таблицами.
Армирование фундамента требует проработки структуры каркаса из арматуры, выбора и расчета сечения, длины и массы профильного проката. Недостаточность арматуры ведет к снижению прочности и вероятному нарушению целостности здания, а её переизбыток — к неоправданно завышенным расходам на этот этап.
При усилении бетонного основания используется два вида строительной арматуры:
Гладкая арматура используется в ненагруженных зонах. Она только формирует каркас. Ребристая арматура, благодаря развитой поверхности, обеспечивает лучшую адгезию с бетоном. Такие прутки применяются для компенсации нагрузки. Поэтому диаметр такой арматуры, как правило, больше, чем у гладкой, в пределах того же фундамента.
Диаметр прутка зависит от типа почвы и массы сооружения.
Таблица № 1. Минимальные нормативные диаметры арматуры
| Расположение и условия эксплуатации | Минимальный размер | Нормативный документ | |
| Продольная арматура, длиной не более 3 м | Ø 10 мм | ||
| Продольная арматура, длиной более 3 м | Ø 12 мм | Приложение № 1 к пособию по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий», М. 2007 | |
| Конструктивная арматура в балках и плитах высотой более 700 мм | Площадь сечения не менее 0,1% площади сечения бетона | ||
| Поперечная арматура (хомуты) в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов | Не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм | ||
| Поперечная арматура (хомуты) в вязаных каркасах изгибаемых элементов | Ø 6 мм | «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» СП 52-101-2003 | |
| Поперечная арматура (хомуты) в вязаных каркасах изгибаемых элементов при высоте | менее 0,8 м | Ø 6 мм | «Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)», М., Стройиздат, 1978 |
| более 0,8 м | Ø 8 мм | ||
Если предполагается строительство деревянной одноэтажной постройки на плотном грунте, можно принимать табличные значения диаметров арматуры. Если же дом массивный, а почвы пучинистые, диаметры продольной арматуры берутся в пределах 12-16 мм, в исключительных случаях — до 20 мм.
В расчетах вам пригодятся сведения об арматуре из ГОСТ-2590-2006.
Таблица № 2
| Диаметр проката, мм | Площадь поперечного сечения, см 2 | Удельная теоретическая масса, кг/м | Удельная длина, м/т |
| 6 | 0,283 | 0,222 | 4504,50 |
| 8 | 0,503 | 0,395 | 2531,65 |
| 10 | 0,785 | 0,617 | 1620,75 |
| 12 | 1,131 | 0,888 | 1126,13 |
| 14 | 1,540 | 1,210 | 826,45 |
| 16 | 2,010 | 1,580 | 632,91 |
| 18 | 2,540 | 2,000 | 500,00 |
| 20 | 3,140 | 2,470 | 404,86 |
| 22 | 3,800 | 2,980 | 335,57 |
Различные по конструкции фундаменты отличаются площадью, по которой распределяется нагрузка от строения. Для каждого вида расчет количества арматуры выполняется по своим требованиям. Для корректного сравнения расчет всех фундаментов проведём для следующих размеров дома:
Это самый материалоёмкий тип фундаментов. В бетоне располагают два уровня арматурных решеток, расположенных ниже верхней и выше нижней границы плиты на 50 мм. Шаг укладки зависит от воспринимаемых нагрузок. Для домов из камня/кирпича ячейка каркаса обычно составляет 200х200 мм. В точках пересечения арматуры верхний и нижний уровни каркаса связываются вертикально расположенными прутками.
Арматурный каркас плитного фундамента
Произведем расчет арматуры для нашего эталонного дома (см. выше).
1. Горизонтальная арматура, Ø 14 мм, рифлёная.
2. Вертикальная арматура, Ø 8 мм, гладкая. Для толщины плиты 200 мм длина прутка составит 100 мм.
3. В качестве вязальной обычно используют термообработанную проволоку Ø 1,2-1,4 мм. Так как место одного соединения, как правило, перевязывается два раза — сначала при укладке горизонтальных прутков, затем — вертикальных, общее количество проволоки удваивается. На одно соединение нужно ориентировочно 0,3 м тонкой проволоки.
Так как тонкая проволока может порваться/затеряться, приобретать её нужно с запасом.
Общее количество материалов для армирования плитного каркаса приведено в таблице № 3.
Таблица № 3
Ленточный фундамент — это железобетонные балки, расположенные под всеми несущими стенами. В нем присутствуют прямые участки, углы и «тройники». Расчет выполняется для прямых участков с небольшим запасом на усиление углов. Принимаем ширину ленты — 400 мм, глубину — 700 мм.
Схематическое изображение прямого участка ленточного фундамента
Место стыка несущих внутренней и наружной стен
Наружный или внутренний угол наружных стен
Армирование ленточных фундаментов также двухуровневое. Для продольных участков используется пруток класса A-III, а для вертикальных и поперечных (хомутов) — пруток класса A-I. Сечение арматуры принимается для ленточных фундаментов несколько ниже, чем для плитных, при тех же условиях строительства.
Произведем расчет арматуры для выбранного в качестве примера эталонного здания (см. выше).
1. Горизонтальная продольная арматура, Ø 12 мм, рифленная. Для ширины ленты 400 мм достаточно уложить по два прута в каждом из двух уровней. Для более широкой ленты следует укладывать по 3 прута.
2. Вертикальная арматура Ø 8 мм, гладкая. Для глубины ленты 700 мм длина прутка составит 600 мм. Расстояние между вертикальными прутками по длине ленты принимаем 500 мм.
3. Горизонтальная поперечная (хомут) арматура Ø 6 мм, гладкая. Для ширины ленты 400 мм длина прутка составит 300 мм. Расстояние между поперечными прутками по длине ленты принимаем 500 мм.
4. Вязальная проволока. Расчет при увязке каждого соединения одной проволокой Ø 1,4 мм:
Общее количество материалов для армирования ленточного каркаса приведено в таблице № 4.
Таблица № 4
Такой фундамент представляет собой опоры, нижняя часть которых находится ниже зоны промерзания, и опирающийся на них ленточный фундамент. Для глубины промерзания — 1,5 м, высота столбов составляет 1300 мм (см. рис.), т. е. их основание находится ниже уровня почвы на 1700 мм.
Расположение арматуры в столбчатом фундаменте, вид сбоку: 1 — песчаная подушка; 2 — арматура Ø 12 мм; 3 — армирование сваи
Столбы устанавливаются в углах здания и вдоль ленты через каждые 2-2,5 м.
Выполним расчет количества прутьев для конфигурации дома, взятого в качестве примера (см. выше). Для этого нужно рассчитать количество арматуры для столбов и просуммировать с результатом расчета для ленточного фундамента.
В столбах нагружены только вертикальные прутки, горизонтальные служат для формирования каркаса. Столб диаметром 200 мм укрепляют четырьмя вертикальными арматурами. Количество столбов: 42 м / 2 м = 21 шт.
1. Вертикальная арматура Ø 12 мм, рифленная.
2. Горизонтальная арматура Ø 6 мм, гладкая. Для перевязки нужно расположить горизонтальные хомуты на расстоянии не более 0,5 м. Для глубины 1,3 м достаточно трёх уровней перевязки. Вертикальные участки расположены друг от друга на расстоянии 100 мм. Длина каждого горизонтального отрезка — 130 мм.
3. Вязальная проволока. В каждом столбе три уровня горизонтальных прутков, которые обвязывают четыре вертикальных.
Общее количество материалов для армирования столбчатого фундамента с учетом ленточного каркаса приведено в таблице № 5.
Таблица № 5
Для соединения перекрещивающихся прутов применяют сварку и вязание проволокой. Для фундаментов сварка не лучший способ монтажа, так как ослабляет конструкцию из-за нарушения структурной целостности и риска коррозии. Поэтому, как правило, армированный каркас «вяжут».
Это можно сделать вручную с помощью клещей или крючков, а также специальным пистолетом. С помощью клещей вяжут неотожженную проволоку большого диаметра.
Приёмы ручной вязки арматуры с помощью клещей: 1 — вязка проволокой в пучках без подтягивания; 2 — вязка угловых узлов; 3 — двухрядный узел; 4 — крестовый узел; 5 — мертвый узел; 6 — скрепление стержней соединительным элементом; 7 — стержни; 8 — соединительный элемент; 9 — вид спереди; 10 — вид сзади
Для тонкой отожженной проволоки удобнее использовать крючки: простой или винтовой.
Видео: Наглядный урок вязки арматуры самодельным крючком
Вязальный пистолет
Для больших объемов работ используют вязальный пистолет . Скорость вязки при этом гораздо выше традиционных способов, но появляется зависимость от источника питания. Кроме этого, именно для фундаментов пистолет может быть применен не везде — некоторые участки для него труднодоступны.
Часто в процессе подготовки к строительству возникает вопрос, какая толщина арматуры оптимальна? С одной стороны, правильный расчёт армирования фундамента влияет на его прочность, а следовательно надёжность и долговечность всего строения. Это особенно важно, учитывая, какие средства тратятся на строительство. С другой стороны – естественное желание не переплачивать.
Строители профессионалы выполняя расчет параметров армирования фундамента пользуются положениями СниП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». В частном же строительстве, для расчета, более чем достаточно выполнения одного единственного правила: в площади сечения железобетонной конструкции доля суммарной площади всех армирующих стержней не должна быть менее одной тысячной (или 0,1 %).
Пусть формулировка кажется слегка запутанной, на самом деле пользоваться правилом несложно. Для наглядности произведём, в качестве примеров, несколько практических расчётов толщины и количества армаатуры для ленточного, плитного и свайного фундаментов. В вычислениях нам понадобятся некоторые исходные данные, их мы будем брать из нижеприведённой таблицы.
Таблица площади сечения арматуры для армирования ж/б конструкций
(ГОСТ 5781-82)
| Диаметр стержня, мм. | Площадь поперечного сечения стержня, см2 | Площадь поперечного сечения стержня, м2 |
| 6 | 0,283 | 0,0000283 |
| 8 | 0,503 | 0,0000503 |
| 10 | 0,785 | 0,0000785 |
| 12 | 1,131 | 0,0001131 |
| 14 | 1,540 | 0,000154 |
| 16 | 2,010 | 0,000201 |
| 18 | 2,540 | 0,000254 |
| 20 | 3,140 | 0,000314 |
| 22 | 3,800 | 0,000038 |
| 25 | 4,910 | 0,000491 |
| 28 | 6,160 | 0,000616 |
| 32 | 8,010 | 0,000801 |
| 36 | 10,180 | 0,001018 |
| 40 | 12,570 | 0,001257 |
| 45 | 15,000 | 0,0015 |
| 50 | 19,360 | 0,001936 |
| 55 | 23,760 | 0,002376 |
| 60 | 28,270 | 0,002827 |
| 70 | 38,480 | 0,003848 |
| 80 | 50,270 | 0,005027 |
В зависимости от механических свойств арматурная сталь подразделяется на классы A-I (А240), А-II (А300), А-III (А400), A-IV (A600), A-V (A800), A-VI (A1000).
Арматурная сталь изготовляется в стержнях или мотках. Арматурную сталь класса A-I (A240) изготовляют гладкой, классов А-II (А300), А-III (А400), A-IV (A600), A-V (A800) и A-VI (A1000) — периодического профиля.
Проектируется ленточный фундамент с сечением:
Рассчитаем площадь сечения фундамента: 1,8 х 0,4 = 0,72 м.кв.
Минимальное суммарное сечение арматуры: 0,72 / 1000 = 0,00072 м.кв.
Разделив полученное значение на площади сечения арматуры различных диаметров (из вышеприведённой таблицы), получим минимально необходимое количество прожилин. Так для арматуры диаметром 6 мм имеем:
0,00072 / 0,0000285 = 25,30580079 шт.
Округлив полученное значение в большую сторону (для запаса прочности), получим: для того, чтобы произвести армирование фундамента с заданными размерами арматурой «шестёркой», понадобится смонтировать 26 продольных стержней. Конечно же – не самое лучшее инженерное решение.
Продолжив расчёт для других диаметров арматуры, получим следующие варианты:
Нетрудно заметить, что «наши» варианты – это стержни арматуры диаметром 16 или 18 мм. Их на фундамент требуется 4 штуки — по два на нижний и верхний ярусы.
Проектируется плитный фундамент под строение 8 на 5 метров. Толщина плиты 35 см. В распоряжении хозяина имеется арматура диаметром 10 мм. Требуется определить параметры арматурной конструкции.
Поперечное сечение. Определим его площадь: 8,0 х 0,35 = 2,8 м.кв.
Количество прожилин: 0,0028 / 0,000079 = 35,5 = 36 штук
(18 в верхнем слое и 18 – в нижнем).
Итого, в поперечном направлении в верхнем и нижнем слое содержится по 18 прутков арматуры.
Продольное сечение. Определим его площадь: 8,0 х 0,35 = 1,75 м.кв.
Минимальное суммарное сечение арматуры: 1,75 / 1000 = 0,00175 м.кв.
Количество прожилин: 0,00175 / 0,000079 = 22,2 = 23 штук, принимаем 24 шт. (12 в верхнем слое и 12 – в нижнем).
Итого, в поперечном направлении в верхнем и нижнем слое содержится по 12 прутков арматуры.
Определим наиболее оптимальный и бюджетный способ армирования заливных свай круглого сечения диаметром 20 см (0,2 м).
Определим площадь сечения сваи:
S = ПR2 = 3,14 х (0,2 / 2)2 = 0,0314 м. кВ.
Минимальное суммарное сечение арматуры:
0,0314 / 1000 = 0,0000314 м.кв.
Путём деления полученного значения на табличные площади срезов арматуры различных диаметров, получим:
Результаты расчётов показывают, что двух стержней арматуры диаметром 6 мм вполне достаточно. Однако, армирование железобетонных изделий менее чем 3 прожилинами не рекомендуется, так как это резко снижает их прочность. В нашем случае самым дешёвым, но в то же время абсолютно отвечающим требованиям прочности выходом, будут 3 прутка диаметром 6 мм.
Площадь сечения: 7 х 0,4 = 2,8 м.кв.
Минимальное суммарное сечение арматуры: 2,8 / 1000 = 0,0028 м.кв.
Сделаем расчёт для одного из диаметров арматуры, 8 мм;
Количество прожилин:
0,0028 / 0,0000503 = 55,6 = 56 штук, или по 28 внизу и вверху.
Рассчитаем ячейку арматурной сетки в этом случае:
От ширины плиты отнимем значение минимального расстояния от арматуры до наружной стенки (50 мм = 0,05 м), умноженное на два (слева и справа). На оставшейся длине равномерно разместим расчетное количество прутьев, а именно, разделим её на рассчитанное число прожилин минус один. Полученное значение и есть ширина ячейки:
A= (7,0 м – 2 х 0,05 м) / (28 – 1) = 0,26 м = 26 см.
Для продольного армирования нам понадобится 56 прутьев длиной по 9 м, итого общая длина арматуры диаметром 8 мм составит:
56 х 9 = 504 метра
По данным справочной таблицы, один погонный метр арматуры восьмерки весит 0,395 кг, значит, общий вес составит:
504 х 0,395 = 199 кг.
Проводим аналогичные расчёты для других видов арматуры и получаем:
Площадь сечения: 9 х 0,4 = 3,6 м.кв.
Минимальное суммарное сечение арматуры: 3,6 / 1000 = 0,0036 м.кв.
Рассчитываем интересующие нас значения по нескольким диаметрам арматуры:
Рассмотрим полученные значения. Ячейку при изготовлении плитного фундамента рекомендуется принимать равной 40…70 мм. В этот диапазон попадают два диаметра: 10 и 12 мм.
продольная:
поперечная:
Общий вес для диаметра 10 мм: 200+199 = 399 кг; общий вес для диаметра 12 мм: 209+213 = 422 кг.
Так как стоимость арматуры в большинстве определяется по массе, в нашем случае оптимальным вариантом будет пруток диаметром 10 мм. Геометрические параметры ячейки 41 х 40 см.
Многие считают, что сечение и количество металлических прутов в заложенном фундаменте не играет особой роли, и используют все, что попадется под руку, от вязальной проволоки, до металлических труб. Но такое попустительство, может плохо сказаться в будущем, как для самого фундамента, так и для дома, стоящем на нем.
Для того чтобы Ваш будущий дом прослужил вам долгие годы, необходимо чтобы фундамент этого дома был достаточно прочным и долговечным, а огромную роль в этом играет правильный расчет арматуры для фундамента.
В этой статье мы будем проводить расчет металлической арматуры, если Вам необходимо подсчитать стеклопластиковую арматуру , то необходимо будет учитывать ее особенности.
Расчет арматуры для ленточного фундамента частного дома не так сложен, как кажется на первый взгляд, и сводится всего лишь к определению необходимого диаметра арматуры и ее количества.
Для правильного расчета арматуры в железобетонной ленте, необходимо рассмотреть типичные схемы армирования ленточных фундаментов.
Для частных малоэтажных домов в основном используются две схемы армирования:
Какую схему армирования выбрать? Все очень просто:
Согласно СП 52-101-2003, максимальное расстояние между соседними прутами арматуры, расположенными в одном ряду должно быть не более 40 см (400мм). Расстояние между крайней продольной арматурой и боковой стенкой фундамента должно быть 5-7 см (50-70 мм).
В таком случае, при ширине фундамента более 50см
, целесообразно применять схему армирования шестью стержнями
.
И так, в зависимости от ширины ленточного фундамента мы выбрали схему армирования, теперь необходимо подобрать диаметр 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.
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).
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.
Не редко случается так, что арматуру привезли на строительный участок, а когда начинают вязать каркас, оказывается, что ее не хватает. Приходится докупать, платить за доставку, а это уже дополнительные расходы, которые в строительстве частного дома совсем не желательны.
Для того чтобы такого не случилось, необходимо грамотно произвести расчет количества арматуры для фундамента.
Допустим, у нас есть такая схема фундамента:
Для начала необходимо найти длину всех стен фундамента, в нашем случае это будет:
6 * 3 + 12 * 2 = 42 м
Так как у нас 4-х стержневая схема армирования, необходимо полученное значение умножить на 4:
42 * 4 = 168 м
Мы получили длину всех продольных стержней арматуры, но не стоит забывать, что:
При подсчете количества продольной арматуры необходимо учитывать запуск арматуры при стыковке, потому что очень часто случается так, что арматура доставляется на участок длинной стержня 4-6м, и для того, чтобы получить необходимые 12м, нам придется стыковать несколько стержней. Стыковать стержни арматуры необходимо внахлест, как показано ниже на схеме, запуск арматуры должен составлять минимум 30 диаметров, т.е. при использовании арматуры диаметром 12 мм, минимальный запуск должен составлять 12*30= 360 мм (36см).
Для того чтобы учесть этот запуск, существует два способа:
Воспользуемся вторым вариантом и для того чтобы сделать расчет количества продольной арматуры для фундамента нам необходимо к 168 м прибавить 10%:
168 + 168 * 0,1 = 184,8м
Это мы подсчитали количество только продольной арматуры диаметром 12мм, теперь давайте проведем расчет количества поперечных и вертикальных стержней в метрах.
Для расчета количества поперечной и вертикальной арматуры снова обратимся к схеме, из которой видно, что на один «прямоугольник» будет уходить:
0,35 * 2 + 0,90 * 2 = 2,5 м.
Я специально взял с запасом не 0,3 и 0,8, а 0,35 и 0,90 для того чтобы поперечная и вертикальная арматуры немного выходили за получившийся прямоугольник.
Важно: Очень часто при сборке каркаса в уже выкопанной траншее, вертикальную арматуру ставят на дно траншеи, а иногда еще и немного забивают ее в землю, для лучшей устойчивости каркаса. Так вот это необходимо будет учесть, и тогда нужно будет в расчете брать не 0,9м длину вертикальной арматуры, а увеличить ее примерно на 10-20см.
Теперь давайте подсчитаем количество таких «прямоугольников» во всем каркасе, учитывая, что на углах и в месте стыковки стен ленточного фундамента будет по 2 таких «прямоугольника».
Для того, чтобы не мучиться с расчетом и не запутаться в куче цифр, можно просто нарисовать схему фундамента и пометить на ней, где у Вас будут расположены «прямоугольники», затем подсчитать их.
Давайте для начала возьмем самую длинную сторону (12 м) и подсчитаем на ней количество поперечной и вертикальной арматуры.
Как видно из схемы у нас на стороне 12 м есть 6 наших «прямоугольников» и две части стены по 5,4 м, на которой будет располагаться еще по 10 перемычек.
Таким образом, у нас выходит:
6 + 10 + 10 = 26 шт.
26 «прямоугольников» на одной стороне 12 м. Аналогичным образом считаем перемычки на стене 6 м и получаем, что на одной шестиметровой стене ленточного фундамента будет 10 перемычек.
Так как 12-ти метровых стен у нас две, а 6-ти метровых – 3, то
26 * 2 + 10 * 3 = 82 штуки.
Помните, у нас по расчету на каждый прямоугольник выходило по 2,5 м арматуры:
2,5 * 82 = 205 м.
Мы определили, что нам необходима продольная арматура диаметром 12 мм, а поперечная и вертикальная будет диаметром 8 мм.
Из предыдущих расчетов мы выяснили, что продольной арматуры нам необходимо 184,8 м, а поперечной и вертикальной – 205 м.
Очень часто случается так, что остается много обрезков арматуры небольших размеров, которые никуда не подойдут. Учитывая это, необходимо покупать арматуры немного больше чем получилось при расчете.
Следуя вышеизложенному правилу, нам необходимо купить 190 – 200 м арматуры диаметром 12 мм и 210-220 м арматуры диаметром 8 мм.
Если арматура осталась – не переживайте, в процессе строительства она вам еще ни один раз пригодится.
При строительстве дома на ленточном фундаменте возникает вопрос об армировании. Арматура закладывается в бетонную конструкцию для увеличения ее прочности на изгиб, поскольку бетон имеет очень низкую способность воспринимать момент. Чтобы предотвратить проблемы с лентой, залитой своими руками, в будущем необходимо досконально изучить такой вопрос как схема армирования ленточного фундамента.
Стержни, заложенные в бетон, различаются по назначению:
Для каждого типа армирования отдельно рассматривается:
Основные документы, которыми нужно руководствоваться:
Виды маркировки арматурных изделий:
Для арматурных каркасов ленточных фундаментов применяют стержни класса по пределу текучести А400. Существует устаревшая маркировка, которая до сих пор используется строителями — Alll. При покупке важно уметь «на глаз» различать стержни, относящиеся в разным классам. Стоит отметить, что арматурные каркасы можно вязать из прутов, относящихся к более высоким классам, но это нецелесообразно и дорого. Чтобы исключить вероятность случайной покупки материала с меньшим пределом текучести нужно помнить:
При закладке арматуры своими руками стоит обратить внимание на марку стали. По ГОСТ арматурные стержни, относящиеся к классу А400, следует изготавливать из стали 5ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс. Если сталь закупается в большом объеме непосредственно на заводе, то в заявке указывают нужную марку. При ее отсутствии в соответствие с ГОСТ выбор осуществляет производитель.
Под этой фразой кроется расстояние, на которое не должны доходить пруты до наружной поверхности изделия, то есть бетон укрывает стержни от внешних неблагоприятных воздействий. Согласно документу «Пособие по проектированию бетонных и ж/б конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения» защитный слой обеспечивает:
Пластиковый хомут для создания защитного слоя бетона с боков фундамента.
Согласно вышеуказанному пособию и минимальные значения толщины защитного слоя можно свести в таблицу.
При этом толщина защитного слоя принимается не меньше диаметра прутов.
Пластиковый кубик для создания защитного слоя бетона снизу фундамента.
При строительстве дома своими руками не обязательно выполнять сложные расчеты по предельным состояниям, чтобы определить сечение и количество стержней арматурного каркаса. В качестве руководства по расчетам используют «Пособие по проектированию бетонных и ж/б конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения» и .
Согласно этим документам по таблице 5.2 пособия и пункту 10.3.6 СП рассчитывают суммарное сечение всех продольных прутов арматурного каркаса:
Требования по минимальному диаметру стержней, в зависимости от длины, представлены в пособии «Армирование элементов монолитных ж/б зданий».
Не допускается применение прутов диаметром более 40 мм. Стержни распределяют равномерно в верхнем и нижнем слое, руководствуясь сортаментом арматуры. Если для работ применяются пруты разного диаметра (при использовании остатков), те, которые имеют больший диаметр, располагают снизу. При этом учитывают требования к шагу, представленные в пункте 10.3.5 и пунктах 5.9-5.10 пособия по проектированию.
Продольные пруты арматурного каркаса располагают согласно таблице.
Важно! Если требуется закладка большого количества стержней, допускается располагать их пучками, расстояние между ними определяют из их общего сечения.
Обеспечение защитного слоя и расстояния между верхним и нижним армированием достигается за счет использования фиксаторов. Для закрепления отдельных стержней нижнего слоя чаще всего применяют пластиковые фиксаторы круглой формы. Верхний слой держат вертикальные хомуты. Иногда прибегают к использованию «стульчиков» или «лягушек» для арматуры.
Стержни выпускаются стандартной длины — 6 и 12 метров. При необходимости армирования более длинных конструкций выполняют наращивание по длине. При этом величина нахлеста принимается не менее 20 диаметров прута, но не менее 250 мм.
При возведении фундамента своими руками эти пруты назначаются конструктивно и не зависят от сечения. Нужно при этом учитывать нагрузку от элементов здания (для массивных лучше предусмотреть запас). По тем же документам, что и для продольного усиления, минимальный диаметров поперечных прутов назначается 6 мм, но не менее 0,25 диаметра рабочей арматуры.
Шаг стержней назначается не менее 20 диаметров рабочих прутов. Например, при сечении продольных элементов 14 мм, шаг горизонтальных хомутов должен быть не менее 280 мм. Для простоты монтажа своими руками принимают округленное значение — 300 мм.
Длина стержней зависит от ширины ленты и требуемого защитного слоя. Закрепление выполняют поверх рабочей арматуры. Стыкование по длине обычно не требуется.
Диаметр назначают в зависимости от высоты ленты:
При строительстве фундаментов своими руками для массивных зданий рекомендуется закладывать стержни с запасом. Шаг назначается так же, как для поперечного армирования. Длину прутов подбирают, вычитая из высоты фундаментной ленты величину защитного слоя сверху и снизу.
Армирование углов и примыканий
Согласно пункту 8.9 монолитные фундаменты под все стены жестко связываются между собой и объединяются в систему перекрестных лент. В зоне стыка обычно меняется шаг поперечного армирования и обеспечивается надежное скрепление рабочих стержней, идущих в разных направлениях. Существует несколько способов армирования.
Жесткое внахлест и «лапкой»
Свободные концы арматуры в одном направлении сгибаются под прямым углом и вяжутся к перпендикулярным стержням. При этом внешние соединяются друг с другом, а внутренние привязываются к внешней.
Длина загнутого участка «лапки», с помощью которого обеспечивается нахлест, принимается 35-50 диаметров рабочего армирования. Шаг хомутов назначается 3/8 от высоты фундаментной ленты.
Схема армирования угла «лапки».
Хомуты Г-образной формы
Чтобы обеспечить надежное соединение рабочих прутов, внешние стержни работают совместно за счет Г-образного хомута, наложенного на них с нахлестом не менее 50 диаметров продольных прутов. Внутренние стержни привязывают к внешним, как в предыдущем случае:
a. загибают рабочие пруты под углом 90 градусов, длина сгиба («лапки») 50 диаметров;
b. присоединяют лапки к внешним стержням.
Шаг хомутов (горизонтальных и вертикальных) принимают 0,75 от высоты фундаментной ленты.
Армирование угла Г-хомутом и лапками.
Хомуты П-образной формы
В этом случае применяются дополнительные арматурные изделия, согнутые в форме буквы П. На один угол требуется два таких хомута длиной 50 диаметров продольных прутов. Внутренние рабочие стержни при таком соединении имеют такую же длину, как и внешние. В месте нахлеста П-образных хомутов устанавливают дополнительный каркас из вертикальной и поперечной арматуры.
Армирование угла П-хомутами.
Армирование тупых углов
Выполняют внахлест. Внешний стержень изгибают под требуемым углом, а внутренние присоединяют к внешним с нахлестом не менее 50 диаметров. В точке сгиба наружного прута предусматривают дополнительный вертикальный хомут.
Схема армирования тупого угла.
Соединение внахлест
Арматура примыкающей стены загибается, длина сгиба 50 диаметров. Оба стержня из примыкающей ленты присоединяются к внешнему пруту перпендикулярной стены. В зоне соединения шаг вертикальных и поперечных хомутов назначают 0,375 высоты монолитной ленты.
Армирование примыкания — «лапки».
Г-образный хомут
К стержням примыкающей стены присоединяются хомуты согнутые под прямым углом. Стержень сгибают так, чтобы каждая сторона равнялась 50 диаметров рабочего армирования. Первая сторона соединяется с стержнями примыкающей стены, а вторая с внешним рабочим прутом перпендикулярной ленты. Шаг хомутов (вертикальных, поперечных) в месте примыкания уменьшается в два раза по сравнению со всей длинной ленты.
Армирование примыкания Г-хомутами.
П-образный хомут
Примыкание производится к внешнему стержню рабочего армирования «лапкой». Дополнительную надежность обеспечивает стержень, изогнутый в форме буквы П длинной 2 ширины ленты фундамента.
Армирование примыкания П-хомутами.
Распространенные ошибки
1) вязка стержней под прямыми углами;
2) использование продольной гнутой арматуры без анкеровки;
Пример неправильного армирования угла.
3) соединение продольных стержней вязкой перекрестий;
4) отсутствие связки между внешними и внутренними прутами.
Еще один пример неправильного армирования угла.
При возведении фундамента своими руками крайне важно обеспечить надежное закрепление всех элементов каркаса между собой. Для удобства возможные вопросы сведены в таблицу.
| Чем и как? | Для связывания применяют отожженную вязальную проволоку диаметром 0,8-1,0 мм. Для работы также понадобится крючок для вязки. Для больших объемов работ применяют специальные машины для вязки арматуры (вязальный пистолет). |
| Почему лучше вязать? | При возведении фундаментов своими руками рекомендуется использовать вязку. Сварку преимущественно применяют для больших каркасов заводского изготовления. Это вызвано тем, что в условиях строительной площадки возникает вероятность прожига рабочей арматуры. Помимо этого при использовании сварки потребуется помощь квалифицированного работника, что увеличит стоимость строительства. Ко всему прочему место сварки это потенциальная точка ускоренной коррозии. |
| Когда можно заменить вязку сваркой? | Вязка обеспечивает большую надежность в условиях стройплощадки (к сваренным каркасам заводского изготовления это не относится), поэтому есть смысл заменять ее только при наличии сварочного аппарата и опыта. Замену вязки на сварку (выполненную прямо на строительной площадке) рекомендуется производить только на прямолинейных участках. Более подробно с этим вопросом можно ознакомиться в ГОСТ 14098-91, приложение 2 «Оценка эксплуатационных качеств сварных соединений при статической нагрузке». В этой таблице сразу «бросается в глаза» большое количество соединений с маркировками НД (недопустимо) или НЦ (нецелесообразно). |
При проектировании и строительстве фундаментов возникает множество вопросов. К каждому из них следует отнестись внимательно, чтобы избежать осложнений при эксплуатации.
Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.
