Для чего нужна арматура и армирование фундамента? Эта мера увеличивает прочность бетонных конструкций. За счет чего это происходит? Сталь, из которой в основном делают этот элемент, имеет высокие прочностные характеристики: в 7-8 раз прочнее, чем сам бетон.
Располагают прутья арматуры в массиве бетона таким образом, чтобы нагрузки приходились на арматуру. После того, как бетон обретает всю свою прочность, система становится монолитной, а ее прочностные характеристики в разы выше, чем у аналогичного по размерам сооружения, но без армирования.
В статье рассмотрим расчет количества арматуры для фундамента и определим стоимость.
Какая бывает арматура
Арматура выпускается в основном из стали. Бывает она гладкая и профилированная — с особой формы ребристостью. Ребристая используется для распределения нагрузки, гладкая служит лишь для придания конструкции формы. То есть основой упор нужно делать на качество ребристого прутка.
Арматура бывает гладкая и ребристая
Не так давно на рынке появилась пластиковая арматура для фундамента. Она активно продвигается. Но мало кто из специалистов (продавцы не в счет) советует ее использовать. Если разбирать свойства одного и другого вида арматуры, то в реальности все достоинства и недостатки выглядят примерно так:
- Сталь токопроводящая — пластики нет. Нельзя однозначно сказать, что токопроводимость — плохое качество. Его можно использовать, например, при устройстве заземления.
- Пластиковая арматура в 4-5 раз легче и выпускается в бухтах. Это факт, но реально влияет он только на стоимость перевозки. Так как для массы железобетонной конструкции разницы нет, весит пруток 50 кг или 10.
- Стальные пруты можно гнуть прямо на стройплощадке. С изделиями из полимеров такого делать нельзя. При необходимости по вашему заказу вам изготовят на заводе гнутые участки. На площадке самостоятельно это сделать нереально.
Пластиковая арматура — новинка рынка
- Пластик химически нейтрален и не разрушается при попадании влаги в бетон. Это так. Но при соблюдении правил (не менее 50 мм бетона от прутков до поверхности) и стальное усиление стоит десятилетиями и не разрушается.
- Сталь начинает плавиться при 600o Пластики размягчаются при 200-300oC.
- Пластики имеют лучшие прочностные характеристики. Не совсем так. Они больше растягиваются при статических нагрузках. Сделаете плитный фундамент армированный пластиковой арматурой, а он через некоторое время провиснет: коэффициент удлинения у них в 10-11 раз больше, чем у стали. То же и с ленточным фундаментом: лента может провиснуть.
В общем, получается, следующее: для фундаментов пластиковую арматуру лучше не использовать. Слишком рискованная получается затея.
Параметры арматуры для фундамента
Количество и размеры стального прутка зависят от нескольких факторов:
- Типа фундамента (плитный, свайный, ленточный).
- Типа грунтов (пучнистые, сыпучие, горные породы, плотные основания и т.п.);
- Веса самого здания (типа используемого строительного материала, этажности).
Первым делом, нужно определиться с тем, какой диаметр арматуры использовать для фундамента. Чем сложнее грунты, тем больше потребуется размер прутков. Так для легкого дома на хорошем, устойчивом, непучнистом грунте используют арматуру 10-12 мм диаметра. Если дом будет тяжелым, или грунт пучнистый или сыпучий, требуется уже 14-16 мм.
Выбор диаметра арматуры для фундамента зависит от типа грунтов и массы здания. Для плитных фундаментов используют большие диаметры — наиболее распространенный в частном домостроении — 14 мм, для ленточных будет достаточно 12 мм, а для столбчатых 10 мм. Но это для нормальных не очень сложных грунтов и зданий небольшой массы.
Шаг укладки арматуры
Аналогично дело обстоит с шагом укладки арматуры. Для армирования плитных основания он изменяется в пределах 20-30 см. Чем тяжелее дом и сложнее грунт, тем меньше шаг. Конкретное количество требуемого прутка считается исходя из габаритов и условий эксплуатации. Поясов армирования, как правило два: верхний и нижний.
Шаг укладки арматуры также зависит от будущих нагрузок и типов грунтов. В ленточных фундаментах основную нагрузку несут горизонтальные направляющие. Их для лент шириной 30 — 40 см достаточно по две вверху и внизу. Если ширина больше, используют в одном ряду три или четыре прутка.
Горизонтальных рядов в ленточных фундаментах почти всегда два: один на 5 см ниже верхнего края, второй на 5 см выше нижнего. Соединяют их в единую конструкцию поперечными перевязками. Их шаг должен быть в районе 30-50 см. Чаще или реже — зависит от грунтов или массы здания.
Схема расположения прутков в столбчатых основаниях, зависит от диаметра столбов. Тут важно, чтобы от прутков до края столба было не менее 5 см. Горизонтальные перевязки нужно ставить тоже примерно раз в 50 см.
Чем соединять
При укладке армирующих поясов продольные и поперечные составляющие необходимо каким-то образом соединять. Это делают двумя способами: сваркой и вязкой с помощью проволоки.
Сварка — быстрый способ, но не самый лучший. Дело в том, что местах, которые подверглись воздействию высоких температур, сталь более подвержена коррозии. Это в условиях укладки в бетон — очень плохое качество.
Соединять арматуру можно при помощи сварки или проволокой
Если и еще один минус сварного соединения арматуры — во время заливки или трамбовки раствора есть довольно реальные шансы нарушить соединение. Оно обычно носит точечный характер и обломать его можно.
Соединенные сваркой элементы каркаса имеют большую прочность, но такое основание лишено возможности реагировать на подвижки грунта. А это ведет к образованию напряжений в бетоне и появлению трещин. Потому делаем вывод: на пучнистых и сыпучих грунтах лучше использовать вязку.
Вязка арматуры при помощи проволоки проводится вручную. Есть некоторые приспособления, облегчения процесса — крючки, клеши, пистолеты. Но все равно процесс занимает приличное количество времени.
Подробнее о том, как вязать арматуру для фундамента, читайте тут.
Расчет количества арматуры для разных типов фундаментов
Количество прутков, их диаметры индивидуальны для каждого случая: они зависят от типа фундамента, и его габаритов. Размеры же в каждом случае разные: у кого-то фундамент шире, у кого-то глубже и т.д. Придется считать каждый раз с новыми параметрами. Чтобы методика была более понятна, приведем расчеты для конкретного примера. Разобраться не очень сложно.
Плитные основания
Самое больше количество арматуры идет на плитные фундаменты. Тут шаг часто 20 см*20 см. Делают два пояса: верхний и нижний. Они между собой связываются вертикальными прутками. Вся арматура требуется только ребристая.
Методика расчета количества арматуры следующая. Считаете, сколько прутков с выбранным шагом ложится вдоль и поперек фундамента. Это будет количество, необходимое для одного пояса. Так как поясов два, умножаете найденную цифру на два.
Плитный фундамент требует самого большого количества материалов
Нужны еще прутки на вертикальные стойки. Высота — на 10 см ниже, чем толщина плиты (по 5 см снизу и сверху). Количество таких стоек равно количеству точек пересечения прутков. Токи пересечения находим, перемножив количество прутков, которые укладываются вдоль и поперек.
Чтобы было понятнее, поясним на примере. Делают фундамент 6*4 м, толщина плиты 25 см. Итак, по длинной стороне с шагом 20 см поместится 31 пруток, по короткой — 21. Определяем длину требуемой арматуры для одного пояса: 31*6 м + 21* 4 м = 186 м + 84 м = 270 м. Поясов два, потому результат удваиваем: 270 м * 2 = 540 м.
Нужно взять некоторый запас на соединения арматурин — их нужно заводить одну за другую не менее чем на 50 см, и плотно перевязывать или сваривать. Будем считать, что на два горизонтальных пояса необходимо 550 м прутка.
Теперь определяем, сколько потребуется арматуры на вертикальные стойки. Точек пересечения получается: 31 * 21 = 651 шт. Высота каждой будет 25 см — 10 см = 15 см. Получается, что на все нужно 651 * 15 см = 97,65 м, округляем 100 м.
Схематичное изображение армирования плитного фундамента
Итого для плитного фундамента потребуется ребристой арматуры 550 м + 100 м = 650 м. Но это еще не все материалы для армирования: нужна будет проволока для вязки. О том, как рассчитать ее расход расскажем ниже.
Последовательность работ при вязке арматуры плитного фундамента такая: сначала соединяют все прутки нижнего пояса. Потом в местах их пересечения устанавливают вертикальные стойки. Их тоже перевязывают. Следующим этапом привязывают верхний пояс: сначала устанавливают продольную арматуру, потом поперечную.
Получается, что в каждой точке пересечения нужно будет вязать два раза. Для вязки одного пересечения требуется от 25 см до 50 см проволоки в зависимости от диаметра прутков. Чаще всего используются отрезки по 30 см.
Посчитаем для плитного фундамента количество вязальной проволоки: 651 шт * 0,3 м * 2 = 390,6 м. Это необходимо на вязку одного пояса. Столько же потребуется на второй. 390 м * 2 = 780 м. Возьмем небольшой запас на связку участков арматуры.
Будем считать, что нам необходимо 800 м.
Итак, для плитного фундамента 6*4 м требуется ребристого прутка 650 м и 800 м проволоки для вязки.
Ленточный фундамент
Для ленточных фундаментов используют меньшие диаметры арматуры: чаще всего для частного дома берут 10-12 мм. Редко — для тяжелых зданий на пучнистых грунтах — 14 мм. Еще больше — это совсем редкий случай.
Независимо от высоты фундамента в ленточном основании всегда делают только два пояса армирования. Их достаточно для нормального распределения нагрузки. Располагают их на 5 см ниже верхнего края, и на 5 см выше нижнего.
Ленточный фундамент любой высоты практически всегда имеет два пояса армирования — верхний и нижний.
Из-за особой геометрии — длина во много раз больше ширины и глубины — поперечные и вертикальные прутки практически не несут нагрузки, а служат только для придания формы.
Потому, на продольные берут рифленую арматуру, на остальные — гладкую. Причем вертикальные стойки и поперечины делают из тонкой — 6-8 мм — проволоки.
Количество продольных прутков зависит от ширины фундамента. Для основания шириной 40 см достаточно двух сверху и двух снизу, для большей нужно будет взять по три штуки. Три или четыре продольных элемента необходимы и на пучнистых или сыпучих грунтах, а также под тяжелые стены.
Шаг установки горизонтальных прутков и вертикальных стоек — порядка 30-50 см.
Расчет количества арматуры тут аналогичен. Сразу перейдем к примеру. Те же габариты фундамента 6*4 м. Будет еще одна поперечная стена. Итого получается, что периметр будет 6 м * 2 + 4 м * 3 = 12 м + 12 м = 24 м. Укладывать будут четыре продольных прутка: два сверху и два снизу — ребристой арматуры нужно будет 24 м * 4 = 84 м.
Так выглядит фрагмент стального каркаса
Считаем гладкий пруток. Ширина фундамента будет 40 см, его высота 80 см. Поперечин с шагом в 50 см потребуется 47 шт. Их длина — на 10 см меньше ширины ленты (по 5 см с каждой уходит): 40 см — 10 см = 30 см. На поперечины в одном ряду требуется 47 шт * 0,3 м = 14,1 м. Рядов два, потому всего на поперечины уйдет 28,2 м прутка.
Вертикальных стоек, если их располагать через 50 см, будет 47 * 2 = 94 шт. Их высота — на 10 см меньше высоты основания: 80см — 10 см = 70 см. Прутка на них пойдет 94 * 0,7м = 65,8 м.
Всего гладкого прутка нужно будет: 28,2 м + 65,8 м = 94 м.
Теперь посчитаем, сколько нужно будет проволоки для вязки ленточного фундамента. Точек соединения 47 * 4 = 188 шт. На каждое потребуется 30 см проволоки. Всего 188 * 0,3 = 56,4 м.
Итак, для ленточного фундамента 6*4 м с одной поперечной стеной требуется ребристого прутка 84 м, гладкого 94 м (округляем, но лучше взять еще с запасом) и проволоки для вязки 56,4 м (запас тоже понадобиться).
Свайные столбчатые основания
Еще один распространенный тип фундамента — свайный фундамент . Достаточный уровень прочности сваям придают от 2 до 4 прутков, вставленных вертикально. Для них нужна арматура профилированная.
Но толстые прутки не нужны: достаточно диаметра 10 мм. Горизонтальные перемычки служат только для придания геометрии и нагрузки не несут. Потому для них берут гладкую тонкую проволоку диаметром 6 мм.
Количество вертикально вставленных арматур зависит от диаметра столбов. Если он меньше 20 см, необходимо расположить 2-3 прутка так, чтобы от края трубы было не менее 5 см. Для диаметра 20-25 см понадобится уже 4 прутка, для больших их может быть еще больше.
Количество прутков для одной сваи зависит от ее размеров
Пример расчета. Тот же фундамент 6*4 м, с одной поперечной стеной. Требуются столбы 2 метровой высоты, в них будем укладывать по 4 прутка. Всего столбов 24 шт.
На один столб уходит 4 шт * 2 м = 8 м ребристого прутка. Столбов 24 шт, на все нужно 24 * 8 м = 192 м.
Считаем сколько нужно гладкой проволоки: в 20 см столбе 4 прутка находятся на расстоянии 10 см друг от друга. Чтобы их связать, понадобится 4 отрезка по 10 см, итого на одну обвязку — 40 см гладкого прутка.
Шаг установки поперечной арматуры для столбиков примерно 50 см. На двухметровый столб нужно будет четыре пояса. Итого гладкой арматуры на один столб 04 м * 4 = 1,6 м. Столбов всего 24 шт.
, потому общее количество 1,6 м * 24 = 38,4 метра.
Считаем количество проволоки. На один поперечный пояс требуется четыре отрезка по 25 см (диаметр прутков небольшой, больше не нужно). Итого на один пояс уйдет 1 м. На столбе поясов 4, так что всего нужно 4 метра вязальной проволоки. На 24 столба ее количество будет 24 * 4 м = 96 м.
Расчет стоимости арматуры для фундамента
Арматуру и проволоку чаще продают на килограммы. Потому найденное количество прутка потребуется перевести в массу. В том месте, где собираетесь приобрести пруток, узнаете, сколько весит погонный метр и сколько стоит тонна изделий необходимого вам размера.
Перемножив найденный метраж на вес одного метра, получите требуемую массу. Из нее узнаете, сколько это будет стоить.
Таблица с весом одного метра арматуры и метража одной тонны
Например, посчитаем во сколько обойдется арматура для плитного фундамента (см. выше).
Пусть пруток использовать будут 14 мм. Один его метр весит 1,21 кг. Всего арматуры нужно 650 м. Масса будет 650 * 1,21 = 786,5 кг. Округлим до 800 кг. Пусть одна тонна стоит 25 тыс. руб.
На арматуру потребуется 0,8 * 25000 = 20000 рублей.
Для устройства рассчитанного нами ленточного фундамента понадобится 84 м прутка на 12 мм. Его метр весит 0,888 кг. Всего масса будет 0,888 * 84 = 74,592 кг. Будем считать, что нужно 80 кг. Стоит тонна практически те же 25 тыс. руб.
То есть на профилированный пруток потребуется 0,08 * 25000 = 2 тыс. руб. Стоимость гладкой арматуры считается также. Обойдется она примерно в 1,5 тыс. рублей. Итого, армирование ленточного каркаса обойдется в 3,5 тыс. руб.
(плюс стоимость проволоки, она считается аналогично).
Вес арматуры указан точно, а стоимость довольно сильно меняется в зависимости от курса валют, региона и объемов закупок. Некоторые металлобазы продают на погонные метры, не на вес, но смотреть нужно по стоимости: иногда она у них очень завышена.
Итоги
Диаметры требуемой арматуры и ее количество зависит от типа фундамента, его размеров. Влияет также тип грунтов и вес, этажность здания. Имея эти данные, можно рассчитать стоимость армирования любого основания.
Как выполнить расчет количества арматуры для ленточного фундамента при помощи онлайн-калькулятора + вычисления параметров опалубки и сечения
Ленточный фундамент занимает основное место среди всех опорных конструкций для зданий и сооружений.- Он способен эффективно работать на самых сложных грунтах, имеет оптимальный набор эксплуатационных качеств.
- Монолитные конструкции ленты не теряют своих рабочих качеств до 150 лет, что превышает срок службы стен дома.
- Такие высокие возможности возникли из-за высокой жесткости и прочности ленты, которые обеспечивает совместная работа бетона и металлической арматуры.
- Каждый из них выполняет свою функцию, в сумме обеспечивая надежность и высокую несущую способность ленточного основания.
Как работает арматура в ленточном фундаменте
- Арматурный каркас необходим для компенсации осевых противонаправленных (растягивающих) нагрузок, возникающих в ленте при появлении деформирующих воздействий — изгибающих или скручивающих усилий.
- Особенность бетона состоит в способности принимать гигантские давления без каких-либо последствий.
- При этом, он практически беззащитен перед разнонаправленными усилиями, быстро покрывается трещинами и разрушается.
Поэтому для ленты крайне опасны любые усилия, приложенные в одной точке — например, боковые или вертикальные нагрузки пучения.
Арматурные стержни предназначены для приема этих усилий на себя.
Существует горизонтальная (рабочая) и вертикальная арматура. Основные нагрузки принимают горизонтальные стержни.
Они имеют больший диаметр и рифленую поверхность, обладающую хорошим сцеплением с бетоном.
Вертикальные стержни выполняют две функции:
- Фиксация рабочей арматуры в необходимом положении до момента заливки бетоном.
- Частичная компенсация скручивающих усилий.
- Первая задача основная, а вторая — дополнительная, поскольку наличие таких специфических нагрузок наблюдается довольно редко.
- В большинстве случаев вертикальная (гладкая) арматура служит лишь опорной конструкцией, удерживающей рабочие стержни в необходимом положении до момента заливки.
- Они довольно толстые, так как заливка — процесс с достаточно интенсивными воздействиями на каркас, сосредоточенными в одной точке (место падения тяжелого материала в опалубку), а также распределенными по всей длине (штыкование, обработка виброплитой).
Онлайн калькулятор
Как рассчитать ленточный фундамент дома? В этой вам может специально разработанный сервис — строительный калькулятор ленточного фундамента.
Инструкция по работе с калькулятором
В сети интернет имеется немало онлайн-калькуляторов, помогающих рассчитать параметры ленточных фундаментов по всем важным позициям. Расчет арматуры с их помощью занимает буквально пару минут.
Например, на сайте необходимо лишь внести собственные данные в соответствующие окошечки программы и нажать кнопку «рассчитать».
Дается схема армирования, в которой надо указать основные параметры — количество рабочих стержней в одном ряду, общее число рядов, расстояние между вертикальными прутками и т.п. В отдельном окне указывается стоимость арматуры за единицу.
В результате программа выдает количество арматуры и общую цену. Расчет производится просто и быстро, кроме арматуры ресурс выдает параметры всех элементов ленты — опалубки, количества бетона и т.д.
Недостатком данного калькулятора можно считать необходимость заранее знать схему армирования, диаметр стержней и рыночную стоимость материала.
Если требуется определить количество и сечение стержней, ресурс бесполезен. Он дает только количественную информацию, не касаясь качественных моментов, что иногда не совсем то,что нужно.
Порядок расчета
Рассмотрим, как рассчитать арматурный каркас ленты самостоятельно.
Прежде всего, необходимо определить количество рабочих стержней в одном ряду. Для этого понадобится использовать требование СП 52-101-2003, ограничивающее максимальное расстояние между соседними прутками в 40 см.
Учитывая, что глубина погружения рабочей арматуры не должна превышать 2-5 см, получаем:
- Для лент толщиной менее 50 см — 2 рабочих стержня.
- Для лент шире 50 см — 3 стержня.
В случаях, когда можно использовать и 2, и 3 стержня в одном ряду, обычно стараются подстраховаться и принять большее значение, так как фундамент — ответственный и важный участок постройки.
Вторым этапом является определение диаметра рабочих стержней. Для этого понадобится рассчитать площадь сечения рабочей части ленты, умножив ширину на высоту.
Общая площадь сечения арматуры составляет 0,1% от сечения (это минимально возможное значение, его можно увеличить, но нельзя уменьшать).
Получив это значение, надо разделить его на число рабочих стержней. По таблице диаметров арматурных прутков находится наиболее удачный вариант, который и принимается в работу.
Диаметр вертикальной арматуры выбирается исходя из высоты ленты:
- При высоте до 60 см — 6 мм.
- От 60 до 80 см — 8 мм.
- Диаметр поперечных стержней обычно принимается равным 6 мм.
- Для подсчета количества рабочих стержней надо умножить их число в решетке на общую длину ленты, после чего полученное значение делится на длину рабочего прутка (обычно 6 м, но это значение лучше узнать у продавцов точно).
- Вертикальную арматуру рассчитывают путем умножения количества хомутов на длину единицы.
- Количество получают делением общей длины ленты на шаг хомутов (обычно 50-70 см).
Пример вычисления необходимых параметров
- Рассмотрим расчет арматуры для ленточного фундамента на примере.
- Допустим, что высота ленты составляет 100 см, а ширина — 40 см (распространенный вариант мелкозаглубленного фундамента).
- Тогда площадь сечения составит:
- 40 • 100 = 4000 см2.
- Определяем общую площадь сечения арматуры (минимальную):
- 4000 : 1000 = 4 см2.
- Поскольку ширина ленты составляет 40 см, то в одной решетке нужно разместить 2 стержня, а общее количество составляет 4 шт.
Тогда минимальная площадь сечения одного прутка составит 1 см2.
По таблицам СНиП (или из иных источников) находим наиболее близкое значение. В данном случае можно использовать арматурные стержни толщиной 12 мм.
Определяем количество продольных стержней. Допустим, общая длина ленты составляет 30 м (лента 6 : 6 м с одной перемычкой 6 м).
Тогда количество рабочих стержней при длине 6 м составит:
(30 : 6) • 4 = 20 шт.
Определяем количество вертикальных стержней. Допустим, шаг хомутов составляет 50 см.
- Тогда при длине ленты 30 м понадобится:
- 30 : 0,5 = 60 шт.
- Определяем длину одного хомута.
- Для этого от ширины и высоты сечения отнимаем по 10 см и складываем результаты:
(40 — 10) + (100 — 10) = 120 см. Длина одного хомута равна 120 • 2 = 140 см = 2,4 м.
Общая длина вертикальной арматуры:
2,4 • 60 = 144 м. Количество стержней при длине 6 м составит 144 : 6 = 24 шт.
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.
Как сделать правильный выбор
Выбор арматурных стержней основан на расчетных данных и предпочтениях строителей.
Обычно выбирают металлические стержни, хотя и композитную арматуру с каждым годом все активнее применяют при строительстве ленточных оснований. Предпочтение металлическим пруткам отдается из-за возможности придать им необходимый изгиб, чего со стеклопластиковыми стержнями сделать невозможно.
Особенно это важно при строительстве лент с криволинейными участками или при наличии углов перелома, отличных от 90°.
Кроме того, металлическая арматура экономичнее, так как позволяет делать хомуты из одного прутка, без необходимости создавать несколько точек соединения.
Диаметры стержней давно отработаны на практике, нередко их выбирают без предварительного расчета — при ширине ленты около 30 см используют пруток 10 мм, для лент шириной 40 см выбирают 12-мм стержни, а при ширине более 50 см — 14 мм. Толщину вертикальной арматуры определяют по высоте ленты, до 70 см выбирают 6 мм, а при высоте свыше 70 см — 8 мм и более.
Для чего и как правильно произвести расчет арматуры для ленточного фундамента?
- Этот вид основания здания обладает устойчивостью к растяжению и сжатию, что дает фундаменту высокую прочность.
- Оптимальный расчёт количества профильных и гладких стержней определённых диаметров, связанных в едином каркасе, обеспечивает несущую способность и надёжность основания здания или сооружения.
- Как произвести расчет количества арматуры для ленточного фундамента, расскажем в статье.
Нормативы
Во времена СССР была разработана нормативная документация, касающаяся расчётов армирования ленточных фундаментов.
В уже далёком 1989 году Госстроем СССР был утверждён СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», нормы которого действительны до сих пор. В нём указывались правила формирования исходных данных для расчёта армирования.
В СНиПе изложены порядок расчёта количества и диаметры продольной, вертикальной и поперечной арматуры, как выполнять сварные соединения стержней и устанавливать закладные детали в бетонном монолите. В отдельной главе даются указания по конструированию предварительно напряжённых элементов.
Ранее в 1978 году было разработано и принято к обязательному исполнению «Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого бетона (без предварительного напряжения)». На базе этих двух документов проектными организациями были разработаны методики расчётов армирования ленточных фундаментов.
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.
Соблюдение этого соотношения является основой расчёта ширины ленты. Вместе с глубиной заложения этот параметр определяет размер поперечного сечения заливного фундамента.
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.
Чтобы глубинные воды не могли воздействовать на фундаментное основание, подошву заливной ленты располагают выше этой отметки.
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:
- Вес всех конструкций дома, включая фундамент.
- Снеговая нагрузка на кровлю (СНиП 2.01.07-85).
- Вес оборудования: печь, котёл, система трубопроводов, сантехнический приборы, обстановка и пр.
- Ориентировочный вес максимального количества людей, одновременно находящихся в доме.
Общий вес умножают на коэффициент запаса — 1,1. Этот параметр — P будет главным определяющим фактором расчёта ширины фундамента.
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.
Зависимость количества стержней от схемы армокаркаса
Лента испытывает действие двух основных сил. Одна из них давит сверху (нагрузка от дома), другой силовой вектор выталкивает ленту вверх (сопротивление почвы + пучение грунта). Чтобы сбалансировать это явление в массиве монолита делают два горизонтальных пояса из арматурных стержней.
Двухпоясное армирование сверху и снизу внутри бетона актуально для мелко- и среднезаглубленных оснований. Для глубокозаглубленных лент нужно устанавливать 3 пояса. Для фиксации стержней в пространстве их скрепляют вязальной проволокой. Такой вид формирования армокаркаса называют конструкционным типом.
Продольные (работающие) пруты перевязывают с поперечными и вертикальными прутками, которые не несут нагрузки. Согласно СНиП 52-01-2003 и Руководства (см. выше) продольные стержни располагаются по всей длине ленты с зазором между арматурой и опалубкой не менее 30 мм и 50–70 мм снизу.
Вертикальные отрезки располагаются вдоль поясов, чередуясь каждые 100 – 300 мм друг от друга. Поперечные отрезки соответствуют размеру ширины пояса от 300 мм.
При расчёте длины прутков нужно добавлять припуски — не менее 30 ø стержня для вязки арматурного узла. Наращивание арматуры выполняют внахлёст с заведением концов на 150 мм.
Теперь, зная эти нормы, легко определить количество стержней всех направлений. После этого останется определить их диаметры.
Диаметр и расположение
Согласно вышеуказанным нормативным документам, общая площадь сечения продольной арматуры должна равняться 0,1% площади поперечного сечения ленты.
Например, ширина фундамента 400 мм, а её высота равна 1000 мм. Тогда поперечная площадь прутков составит 4000 см2.
Потребуется 4 стержня периодической арматуры диаметром 12 мм. Гладкие отрезки арматуры вертикального положения готовят из стержней ø 6 мм, а для поперечин используют гладкие отрезки ø 8 мм. О выборе и расчете диаметра арматуры читайте в этой статье.
Правила и параметры расчёта
Подсчёт арматурных стержней состоит из двух частей: расчет продольной и расчет вертикальной и поперечной арматуры.
Продольные отрезки
Для формирования двухпоясного армирования устанавливают 4 продольных стержня периодического профиля по всему периметру фундамента. При длине ленты 24 м арматуры потребуется 24 х 4 = 96 м, с припусками это составит 100 м.
Вертикальные и поперечные прутки
Связанные между собой отрезки образуют раму, в углах которой проходят продольные стержни. Их подсчёт зависит от ширины и высоты ленты. При высоте 100 см и ширине 40 см ленты потребуются поперечные отрезки длиной 30 см и вертикальные связи высотой 92 см (вычитаем нижний зазор 50 мм и верхний защитный слой бетона 30 мм из 1000 мм).
Для периметра длиной 24 м и чередования рамок с промежутком 300 мм нетрудно подсчитать, что для вертикальных прутков понадобится гладких стержни ø 8 мм общей длиной (24000/300) х 2 х 0,92 м = 147,2 м. Потребность в поперечной арматуре составит(24000/300) х 2 х 0,3 = 48 м.
Итог
Исходя из предыдущего, можно суммировать потребность в арматуре для фундамента длиной 24 м:
- вертикальные прутки ø 8 мм – 150 м;
- поперечные стержни ø 6 мм – 50 м;
- продольная периодическая арматура ø 12 мм – 100 м.
Согласно нормативам расход вязальной проволоки составляет 50 см на каждый узел соединения арматурных стержней. Для ленточных заливных фундаментов используют стальную нить ø 0,8 – 1,2 мм.
Использование калькуляторов
Далеко не всем застройщикам под силу возиться с расчётами потребности в арматуре. Также существует риск ошибок, допущенных во время проектирования фундамента. Онлайн калькуляторы помогают точно рассчитать, сколько и какого вида нужно приготовить стальных стержней для формирования армокаркасов заливного фундамента.
Сервисы запрашивают исходные параметры такие, как:
Длина основания.- Ширина ленты.
- Глубина заложения подошвы.
- Диаметры арматуры продольного, вертикального и поперечного расположения.
- Количество продольных стержней в поперечном сечении.
- Количество рядов вертикальных и поперечных прутков и шаг между ними.
- Сопротивление грунта.
Эти данные вводятся в окошки сервиса. После этого нужно мышкой кликнуть по полю «Рассчитать». После этого калькулятор покажет линейный погонаж каждого вида арматуры и его вес.
В интернете можно обнаружить несколько видов калькуляторов расчёта ЛФ, которые выдадут не только данные армирования, но и предложат лучшее расположение ветвей ленты, её ширину и высоту. Популярные калькуляторы найдете здесь и тут.
Все самое важное об армировании ленточного фундамента найдете в этом разделе сайта.
Заключение
Даже при самом точном расчёте арматуры для ленточного фундамента нужно делать определённый её запас в случае возникновения непредвиденных расходов материала. Если возникают затруднения в самостоятельном подсчёте армирования ЛФ, то лучше обратиться за помощью к специалистам.
Цель расчёта состоит в том, чтобы не допустить перерасход стальных изделий и в то же время не сделать слабым основание дома, которое может в процессе эксплуатации потерять несущую способность.
Расчет арматуры для фундамента и правильное армирование
От правильного армирования зависит прочность фундамента, а равно и целостность стоящего на нем дома. Фундамент — это основа здания, и ему стоит уделить очень пристальное внимание. Давайте поговорим о том, как работает армирование фундамента, как правильно рассчитать необходимое количество арматуры и о правильной вязке.
Строительная арматура — разбираем сортамент
В СНГ для армирования наиболее популярны изделия из горячекатаной стали по ГОСТ 5781. Это металлические стержни диаметром 6–80 мм с профильными насечками на поверхности. Отличается такой металлопрокат высоким модулем упругости — около 200 кПа.
Отличительной чертой металлической арматуры является наличие так называемой площадки текучести — временного состояния вещества за пределом упругой деформации до физического разрушения. Технические качества арматуры определяются классом стали, используемой в производстве: от наименее прочного A-I до самого крепкого A-VI.
Для конструктивного армирования может использоваться гладкая арматура. Ее основной недостаток — пониженное сцепление металла с бетонной массой, поэтому элементы из гладкой арматуры разумно проектировать с отсутствием высоких осевых нагрузок на растяжение.
Наглядно о работе армирования
Первой рассмотрим модель железобетонной колонны. В нормальных условиях на нее действует осевая нагрузка, ведущая к линейному расширению массива от центра наружу из-за сжатия.
Бетон не пластичный и в такой обстановке подвержен усталостному разрушению. Арматура колонны принимает часть нагрузки на себя и вынуждает весь массив не расширяться, а изгибаться в допустимых пределах.
Поперечное армирование также укрепляет края и препятствует появлению косых трещин.
Вторая модель — горизонтальная балка, опертая на края с приложенной нагрузкой по центру. Бетон без арматуры в таких условиях может сломаться даже под собственным весом. Сталь в бетоне придает ему упругость, при этом сам бетон препятствует точечной деформации арматуры, так что приложенная нагрузка распределяется по всей длине балки.
Модель балки почти полностью соответствует МЗЛФ, а вот в глубоких сложных фундаментах принцип колонны работает на ребрах жесткости.
Нагрузка на фундамент ложится неравномерно из-за наличия проемов в стенах и разного веса отдельных участков, либо из-за прочих конструктивных особенностей. В свою очередь, плотность почвы под фундаментом также неравномерна.
Можно сойтись на мнении, что основная работа фундамента — безвредно принять на себя нагрузку от строения, а затем правильно распределить ее по точкам опоры.
Выбор сечения и плотности закладки
Основная отличительная черта ЖБИ — сечение продольных армирующих элементов на поперечном срезе. Отношение этого значения к площади сечения бетонной массы называют плотностью закладки. В зависимости от массы, нагрузки, типа и даже участка конструкции плотность может составлять от 0,1 до 2,5%, для фундамента следует придерживаться значений в 0,1–0,3%.
Минимальная толщина стержней продольного армирования и угловых Г-хомутов определяется фактической длиной пролета:
- на участках до 3-х м арматура не тоньше 10 мм;
- на пролетах более 3-х м — не менее 12 мм;
- на точечно нагруженных балках (колонно-скелетная конструкция) — не менее 14 мм при плотности закладки 0,2%.
Армирование углов и примыканий ленточного фундамента при помощи Г-образных хомутов: 1 — продольная арматура; 2 — поперечная арматура; 3 — вертикальная арматура; 4 — Г-образные хомуты
Резюмируем: ленточный фундамент 400х900 мм имеет площадь поперечного сечения 36х10^4 мм2, то есть оптимальное сечение продольного армирования составит 360 мм2. Согласно СП 52–101–2003 для не напряженного бетона расчетное значение выбирается в большую сторону: либо 5 стержней по 10 мм (если позволяет длина пролета), либо 4 стержня по 12 мм (с существенным запасом прочности).
Обратите внимание, что эквивалентной плотности можно добиться, условно, тремя прутьями по 14 мм или даже двумя по 16 мм, так на чем остановиться? На этот счет четких рекомендаций порой не дают даже опытные проектировщики, однако, руководствуясь здравым смыслом, следует закладывать как можно больше стержней минимально допустимого диаметра. Однако помните, что слишком плотный арматурный каркас может затруднить просыпание и уплотнение бетонной смеси.
Зачем и как распределять линии армирования
Указанная выше техника расчета справедлива для тонких балок, в которых армирование выполняется одним рядом с одинаковыми защитными слоями сверху и снизу.
На практике же никогда достоверно не известно, как будет вести себя бетонная балка, в какую сторону изгибаться, где будут зоны напряженного растяжения и сжатия.
Поскольку фундамент имеет пропорцию ширины к высоте 1:2 и более, расчетную линию армирования выполняют и под верхней, и под нижней гранью.
Но и это еще не все. Для стабилизации массы и придания монолитности применяется так называемое конструктивное армирование. К нему относят в первую очередь вертикальные и горизонтальные поперечные элементы — стержни или хомуты.
Расчет их также ведется по плотности закладки, она составляет не менее 0,025% от сечения, но уже не поперечного, а продольного по вертикальной и горизонтальной секущей плоскости.
Обычно хомуты выполняют из арматуры на 1–2 номера ниже основного армирования с шагом установки 0,8–1,4 метра.
Защитные и разделительные слои
Из-за ненулевого водопоглощения железобетона арматура в высокой степени подвергается коррозии. Этот эффект можно свести к минимуму, обеспечивая ограждающие защитные слои для каждой линии армирования.
Для подземной части фундамента толщина слоя составляет не менее 40 мм, для конструкций на открытом воздухе — 30–35 мм, для утепленных — 25 мм, а при наличии гидроизоляции — 15–20 мм.
В любом случае защитный слой не может быть тоньше используемой арматуры.
Свободное пространство между линиями основного армирования называют разделительным массивом. Поскольку деформационные явления проявляются сильнее у поверхности бетона, ширина неукрепленного участка не должна превышать определенного значения.
Какого? Негласно используется значение в 1/4 ширины конкретной грани, то есть по бокам армирующего каркаса нужно добавить 3 или 4 продольных стержня на 1–2 номера меньше основного армирования.
Получившиеся в таком случае полосы шире 450 мм нужно укреплять проволочной сеткой.
Укладка, вязка, дистанционные пробки и прочие тонкости
Армирующий каркас в большинстве случаев собирают так:
- На дно котлована укладывают продольные стержни нижней линии армирования.
- Связывают их между собой с перехлестом в 20 номинальных диаметров, а на поворотах скрепляют Г-образными элементами той же толщины и с таким же перехлестом.
- Нижняя линия устанавливается на дистанционные пробки, формирующие нижний защитный слой.
- С установленным шагом вяжется поперечная конструкционная арматура. Это могут быть разнонаправленные П-образные хомуты или кольца прямоугольной формы. Важный нюанс: все стержни продольного армирования, включая вспомогательные, устанавливаются внутри хомутов, а не снаружи.
Остается только пропустить в хомуты верхнюю полосу основного армирования, подвязать ее и разделить грани конструктивным продольным армированием. Все элементы рекомендуется скреплять проволочной вязкой, предпочитая ее дуговой сварке. После регулировки защитных слоев можно загружать плиты утеплителя и заливать бетон.
Онлайн калькулятор расчета размеров, арматуры и количества бетона монолитного ленточного фундамента
Онлайн калькулятор монолитного ленточного фундамента предназначен для расчетов размеров, опалубки, количества и диаметра арматуры и объема бетона, необходимого для обустройства данного типа фундамента. Для определения подходящего типа фундамента, обязательно обратитесь к специалистам.
Все расчеты выполняются в соответствии со СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции», СНиП 3.03.01-87 и ГОСТ Р 52086-2003
Ленточный фундамент представляет собой монолитную замкнутую железобетонную полосу, проходящую под каждой несущей стеной строения, распределяя тем самым нагрузку по всей длине ленты.
Предотвращает проседание и изменение формы постройки вследствие действия сил выпучивания почвы. Основные нагрузки сконцентрированы на углах.
Является самым популярным видом среди других фундаментов при строительстве частных домов, так как имеет лучшее соотношение стоимости и необходимых характеристик.
Существует несколько видов ленточных фундаментов, такие как монолитный и сборный, мелкозаглубленный и глубокозаглубленный. Выбор зависит от характеристик почвы, предполагаемой нагрузки и других параметров, которые необходимо рассматривать в каждом случае индивидуально. Подходит практически для всех типов построек и может применяться при устройстве цокольных этажей и подвалов.
- Проектирование фундамента необходимо осуществлять особенно тщательно, так как в случает его деформации, это отразится на всей постройке, а исправление ошибок является очень сложной и дорогостоящей процедурой.
- При заполнении данных, обратите внимание на дополнительную информацию со знаком Дополнительная информация
- Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта.
Общие сведения по результатам расчетов
- Общая длина ленты
- Площадь подошвы ленты
- Площадь внешней боковой поверхности
- Объем бетона
- Вес бетона
- Нагрузка на почву от фундамента
- Минимальный диаметр продольных стержней арматуры
- Минимальное кол-во рядов арматуры в верхнем и нижнем поясах
- Минимальный диаметр поперечных стержней арматуры (хомутов)
- Шаг поперечных стержней арматуры (хомутов)
- Величина нахлеста арматуры
- Общая длина арматуры
- Общий вес арматуры
- Толщина доски опалубки
- Кол-во досок для опалубки
– Длина фундамента по центру ленты с учетом внутренних перегородок.
– Площадь опоры фундамента на почву. Соответствует размерам необходимой гидроизоляции.
– Соответствует площади необходимого утеплителя для внешней стороны фундамента.
– Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.
– Указан примерный вес бетона по средней плотности.
– Распределенная нагрузка на всю площадь опоры.
– Минимальный диаметр по СП 52-101-2003, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения ленты.
– Минимальное количество рядов продольных стержней в каждом поясе, для предотвращения деформации ленты под действием сил сжатия и растяжения.
– Минимальный диаметр поперечных и вертикальных стержней арматуры (хомутов) по СП 52-101-2003.
– Шаг хомутов, необходимых для предотвращения сдвигов арматурного каркаса при заливке бетона.
– При креплении отрезков стержней внахлест.
– Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.
– Вес арматурного каркаса.
– Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.
– Количество материала для опалубки заданного размера.
Загрузка...
