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.
Схема армирования ленточного фундамента
Для правильного расчета арматуры в железобетонной ленте, необходимо рассмотреть типичные схемы армирования ленточных фундаментов.
Для частных малоэтажных домов в основном используются две схемы армирования:
- четырьмя стержнями
- шестью стержнями
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.
Расчет диаметра арматуры для фундамента
Расчет диаметра поперечной и вертикальной 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.
Расчет диаметра продольной арматуры
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.
Расчет количества арматуры для фундамента
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:
Расчет количества продольной арматуры
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:
- Составить схему расположения прутов и рассчитать количество таких стыков
- Прибавить около 10-15% к полученной цифре, как правило, этого бывает достаточно.
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.
Расчет количества поперечной и вертикальной арматуры для ленточного фундамента
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.
Итоговый расчет количества арматуры
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.
Фундамент — наиболее ответственная конструкция здания. После обратной засыпки котлована доступ к нему ограничен, и исправление каких-либо недостатков становится сложной задачей. Важно обеспечить достаточную прочность конструкции еще на стадии проектирования.
Бетон отлично работает на сжатие, но плохо справляется с изгибом. Грунт считается упругим основанием, которое не предотвращает небольшие прогибы ленты фундамента. Для увеличения прочности конструкции при воздействии поперечной нагрузки закладывают продольные стальные стержни.
Вся арматура в конструкции делится на два типа: рабочая и конструктивная. В ленточном фундаменте рабочим армированием становятся продольные пруты. Они подбираются расчетом. Конструктивное армирование назначается из минимальных требований нормативных документов, расчет не проводится. Они устанавливаются для совместной работы отдельных продольных стержней.
Классы арматуры и марки стали
Арматура отличается не только диаметром. Очень важно правильно выбрать класс изделий. Стержневая сталь обозначается маркировкой А, а проволочная Вр. Для фундамента используют металл класса по пределу текучести А400 (Аlll — устаревшая маркировка). Пруты легко отличают визуально:
- А240 (Al) — гладкая поверхность;
- А300 (All) — периодический профиль с кольцевым рисунком;
- Необходимая для фундамента А400 (Alll) — периодический серповидный профиль, или как еще называют «елочкой».
Разрешается применять армирование более высоких классов, но в большинстве случаев это экономически не выгодно. Понижение класса арматуры не допускается.
При изготовлении стержней руководствуются . По этому документу арматура класса А400 изготавливается из стали с марками 5ГС, 25Г2С, 32Г2Рпс. Потребитель сам выбирает, какое сырье применять. При отсутствии в заказе марки стали, ГОСТ разрешает производителю назначать ее самостоятельно.
Помимо всего в нормативном документе указаны правила приемки арматуры, методы испытаний, условия транспортировки и хранения.
Минимальные диаметры арматуры
При расчете вычисляется суммарная площадь всей рабочей арматуры, а количество и сечение отдельных стержней уже подбирается по сортаменту.
Для удобства ограничения по диаметрам сводятся в одну таблицу.
Требование по подбору рабочей арматуры приведены в . Этот документ 2012 года является актуализированной редакцией одноименного СНиП, выпущенного в 2003 году. Основная информация в документах идентична, внесены лишь небольшие изменения. Более подробные указания представлены в Пособии по проектированию бетонных и железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры.
Диаметр более 40 мм нельзя использовать для бетонных конструкций.
Расчет рабочего армирования
При возведении серьезных сооружений требуются подробные расчеты ленточного фундамента, которые с точностью определят какую арматуру использовать для данной конструкции. Все расчеты в строительстве проводятся по предельным состояниям, то есть определяются минимальные условия, в которых элемент будет выполнять свою функцию.
- Первая группа предельных состояний — расчет по прочности. Обеспечивается надежность и безопасная эксплуатация конструкции.
- Вторая группа предельных состояний — расчет по жесткости. Предотвращает чрезмерное раскрытие трещин, перекосы, большие прогибы.
Вычисления по данным формулам трудоемки и требуют наличия технического образования. Для упрощения проектирования небольших частных зданий, армирование ленточного фундамента принимают исходя из минимальных значений.
Пример расчета стержней для ленточного фундамента
Исходные данные:
- высота ленты — 100 см;
- ширина ленты — 40 см.
Требуется сконструировать каркас для индивидуального жилого дома. Используется продольная, поперечная и вертикальная арматура. Вертикальная принимается сечением 8 мм и устанавливается с шагом 25 см. Поперечная горизонтальная монтируется с таким же шагом, но диаметром 6мм.
Для того, чтобы определить какая нужна рабочая арматура выполняют простое вычисление
- Площадь поперечного сечения фундамента = ширина*высота = 100 см * 40 см = 4000 см².
- Требуемая площадь сечения стержней арматуры = 0,1% * 4000 см² = 4 см².
| Диаметр арматуры, мм | Суммарная расчетная площадь поперечного сечения арматурных стержней, см 2 | Масса 1 метра арматуры, кг | ||||
| 2 стержня | 4 стержня | 6 стержней | 8 стержней | 10 стержней | ||
| 8 | применяется только при высоте фундамента 15 см и менее, что не подходит для ленточных конструкций | 2,01 | 3,02 | 4,02 | 5,03 | 0,395 |
| 10 | 3,14 | 4,71 | 6,28 | 7,85 | 0,617 | |
| 12 | 4,52 | 6,79 | 9,05 | 11,31 | 0,888 | |
| 14 | 6,16 | 9,23 | 12,37 | 15,39 | 1,21 | |
| 16 | 8,04 | 12,06 | 16,08 | 20,11 | 1,58 | |
| 18 | 10,18 | 15,27 | 20,36 | 25,45 | 2,0 | |
| 20 | 12,56 | 18,85 | 25,13 | 31,42 | 2,47 | |
Для данного ленточного фундамента минимальный диаметр равняется 12 мм согласно документу «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию» , его и принимаем. По сортаменту потребуется 4 стержня: 2 располагаются снизу и 2 сверху.
Если применяются стержни разных диаметров (те, которые имеются в наличии), пруты больших размеров располагают снизу.
Расчет количества арматуры на фундамент
Исходные данные:
- материалы указаны в предыдущем пункте;
- длина стен ленточного фундамента — 40 м.
- Длина: периметр здания*количество стержней в сечении + запас на нахлест при сварке прутов = 40*6+5 = 245 м.
- Анкеровка углов: количество стержней в сечении*количество углов*минимальная длина анкеровки (50 диаметров арматуры) = 6*4*(50*12) = 14,4 м.
- Масса: длина*массу одного метра = (245+14,4)*0,617 = 230,3 кг прутов диаметром 12 мм.
Конструктивное горизонтальное армирование
Длина стержней принимается в зависимости о ширины стенки ленты за вычетом защитного слоя бетона — по 2-3 см с каждой стороны. Принимаем продольные пруты 34 см.
- Общая длина: количество*длина одного прута = 160*0,34 = 54,4 м.
- Масса: 54,4*0,222 (в таблице выше не указано, но имеется в полном сортаменте) = 12,1 кг стержней диаметром 6 мм.
Конструктивное вертикальное армирование
Все как в предыдущем пункте, стержни устанавливаются длинной равной:
Высота ленточного фундамента минус 3 см*2 = 100 — 3*2 = 94 см.
- Количество стержней: периметр здания/шаг хомутов(в предыдущем пункте принято 25 см) = 40/0,25 = 160 шт.
- Общая длина: количество*длина одного прута = 160*0,94 = 150,4 м.
- Масса: 150,4*0,395 = 59,41 кг стержней диаметром 8 мм.
Для удобства полученные цифры можно свести в таблицу.
Расчет диаметра арматуры занимает не больше 10 минут, но позволит избежать перерасхода материала или затрат на ремонт ленточных фундаментов. Полученную в последнем пункте таблицу удобно использовать при покупке материала.
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.
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.
Что нужно сделать
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:
- глубина заложения подошвы;
- ширина основания;
- ширина по всей высоте.
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).
Подготовительные работы
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.
- отрывка шурфов, которые представляют собой глубокие ямы с размерами в плане 1х2 м (в среднем);
- бурение скважин ручным буром.
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:
- тип грунта в уровне подошвы;
- расположение уровня грунтовых вод (УГВ);
- наличие на участке линз слабой почвы.
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.
Определение глубины заложения
- УГВ (подошва должна быть минимум на 50 см выше);
- отметку пола подвала (подошва располагается минимум на 20-30 см ниже);
- отметку промерзания (подошва должна быть минимум на 30 см ниже).
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 Вычисление нагрузок
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.
Расчет подошвы по несущей способности
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.
Пример расчета
Вычисления включают в себя следующие шаги:
- подбор геометрических параметров;
- расчет бетона на фундамент;
- и расчет армирования ленточного фундамента.
Пример расчета геометрии
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.
Подсчет бетона
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%.
Армирование
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:
- Какая арматура нужна для конструкции с длиной стороны менее 3 м? Ответом будет сечение 10 мм.
- При длине стороны более 3 м потребуется 12-ти миллиметровая арматура для фундамента.
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.
Армирование бетонных фундаментов проводится для увеличения прочности и несущей способности основания. Эти параметры , ширины и длины ячеек каркаса, формы стальных прутьев, способа вязки мест их пересечений. Расчет производится с учетом напряжений, которые возникнут при возведении дома. Например, армирование ленточного фундамента осуществляется с учетом продольных растяжений, которые обусловлены его конструкцией. В узких и длинных траншеях поперечные и вертикальные прутья практически не участвуют в распределении нагрузки, а лишь являются скрепляющими элементами.
Расчет арматуры для ленточного основания
Расчеты производятся на этапе проектирования дома, и в документацию вносятся следующие данные:
- класс и сечение арматуры,
- способ укладки и вязки,
- необходимое количество материалов.
В малоэтажном домашнем строительстве применяют, как правило, прутья d=12 мм. Для продольных элементов каркаса берут арматуру только с ребристой поверхностью, для поперечных и вертикальных можно использовать прутки гладкие, с меньшим диаметром. Если решено делать самостоятельные расчеты, обязательно учитываются нормы . Они обозначают минимальное количество арматуры, которое составляет 0,1% площади сечения фундамента. От этой цифры зависит количество прутьев и размер их сечения. Для периодического профиля указывается размер наружного диаметра.
Площадь сечения ленточного фундамента определяется перемножением его ширины и высоты. Например, траншея имеет габариты 70 см в глубину, 40 см в ширину. Площадь сечения в таком случае составит:
70х40=2800 см2.
Эту величину умножают на 0,1 и получают минимальную площадь прутка 2,8 см2. Также имеет большое значение количество поясов: 1, 2 или 3. Два пояса гарантируют более равномерное распределение нагрузки в мелко- и среднезаглубленном фундаменте, а 3 пояса применяют для глубоко заглубленных оснований. При расчете диаметра прутьев учитывают общую высоту каркаса, которая в случае 2-х поясов вычисляется сложением их высот. СНиП определяет граничное значение высоты 80 см. Это значит, что если суммарная высота каркаса меньше этой цифры, то минимальный диаметр прутка составляет 6 мм, если каркас выше 80 см, берут арматуру от 8 мм.
Формулы для расчета арматуры
Однако нельзя основываться лишь на этих данных, надо произвести конкретный расчет по таблицам СНиП с учетом габаритов своего фундамента. Для самостоятельных вычислений можно использовать следующие формулы:
- Длина арматуры в погонных метрах на 1 пояс D=PхK (P - длина фундамента, K - количество прутьев в 1-ом поясе).
- Число горизонтальных перемычек Q=P/L (L - длина ячейки каркаса).
- Длина перемычки C=Tх(K-1)+0,05 (T - шаг между продольной арматурой).
- Число вертикальных перемычек J=P/N (N - шаг между вертикальными прутьями).
- Длина вертикального прутка между поясами U=Hх(P-1)+0,05 (H - расстояние между поясами каркаса).
Армирование углов основания
Ленточный фундамент имеет несколько углов, в которых важно грамотно укладывать армопояс. В случае ошибок именно в этих местах начинается деформация основания, бетон трескается, что приводит со временем к разрушению дома.
Для исключения погрешностей соблюдается схема армирования ленточного фундамента, предусматривающая использование хомутов. В каждом прутке делают загиб, который должен загнутым концом упереться в противоположную стену.
При этом часто длины прутка просто не хватает. Тогда делают соединение со стержнем Г-образной формы. Следует учесть, что армирование углов Г-образными и П-образными хомутами выполняется по всей высоте конструкции. Длина элементов П-хомутов составляет 2 ширины фундамента. Использование хомутов важно для предотвращения выгиба сжатых стержней в местах угловых сопряжений. Запрещено делать каркас в углах простым перекрещиванием арматуры.
Особенности конструкции арматурного каркаса
Конструкцию можно собрать 2-мя способами: непосредственно в траншее сразу всю или заранее отдельными блоками, залитыми бетоном (заводское изготовление). В первом случае получают более надежный ленточный монолитный фундамент (при условии грамотной вязки каркаса). Во втором случае слабыми местами основания считаются соединения блоков. Они скрепляются между собой так же: при помощи армированного бетона.
Сборка металлического каркаса на месте требует соблюдения следующих условий:
- На дно траншеи предварительно засыпается песчано-гравийная подушка высотой 30 см. Затем устанавливается съемная или несъемная опалубка. Ее устойчивость во время заливки бетона гарантируют внутренние распорки, которые ставят после монтажа арматуры, а также наружные подпорки из бруса или досок.
- Арматура должна находиться на расстоянии 5 см от опалубки, то есть, если ширина траншеи составляет 40 см, то ширина стального каркаса будет равна 30 см.
- Работы начинают с установки вертикальных стоек, к которым будут крепиться продольные прутья каркаса. Они имеют ребристую поверхность и самый большой диаметр из всей используемой арматуры. Например, если продольные прутья берут диаметром 16 мм, то вертикальные стойки - минимум 20 мм.
- Стойки должны зайти в грунт на глубину 2 м. В местах поворотов вертикальные стойки каркаса располагают на расстоянии в 2 раза меньше, чем на прямых участках.
- Вертикальные перемычки устанавливают в местах стыков горизонтальных перемычек, и дополнительно с шагом 20 см (шаг горизонтальных прутков стандартно выбирают 30 см).
- Места пересечений соединяют вязальной проволокой при помощи крючков, пистолета для вязки проволоки, шуруповерта или специальных скрепок. Также можно применить пассатижи. Длина одного отрезка проволоки составляет 20 см.
Продольную арматуру укладывают в количестве 2-3 прута. Расстояние между ними согласно СНиП должно быть 25-40 см. Важно соблюдать такое же количество прутьев во втором поясе каркаса, если он предусмотрен проектом. Вертикальные и горизонтальные ряды арматуры располагают под углом 90º относительно друг друга.
Любое здание, независимо от его предназначения, немыслимо без надежной основы. Возведение фундамента – одна из наиболее важных и естественных задач всего цикла строительства в целом, и этот этап, кстати, часто является одним из самых трудоемких и затратных – нередко до трети сметы уходит именно на него. Но вместе с тем здесь должны быть абсолютно исключены какие-либо упрощения, неразумная экономия на качестве и количестве необходимых материалов, пренебрежение действующими правилами и технологическими рекомендациями.
Изо всего разнообразия фундаментных конструкций максимальной популярностью пользуется , как наиболее универсальная, подходящая для большинства возводимых в сфере частного строительства домов и хозяйственных сооружений. Такое основание отличается высокой надёжностью, но, естественно, при качественном его исполнении. А ключевым условием прочности и долговечности является грамотно спланированное и правильно проведённое армирование ленточного фундамента чертежи и основные принципы устройства которого и станут вопросами рассмотрения в настоящей публикации.
В статье, помимо схем, будет приведено несколько калькуляторов, которые помогут начинающему строителю в выполнении этой достаточно непростой задачи создания ленточного фундамента.
Важные особенности ленточного фундамента
Общие понятия. Преимущества ленточного фундамента
Итак, вкратце, несколько общих понятий об устройстве ленточного фундамента. Сам по себе он представляет сплошную бетонированную полосу, без разрывов на дверные или воротные проёмы, становящуюся основой под возведение всех внешних стен и капитальных внутренних перегородок. Сама лента заглубляется на определенное расчётное расстояние в грунт и одновременно выступает сверху своей цокольной частью. Ширина ленты и глубина ее заложения, как правило, выдерживается единой на всём протяжении фундамента. Такая форма способствует наиболее равномерному распределению всех выпадающих на основание здания нагрузок.
Ленточные фундаменты тоже могут подразделяться на несколько разновидностей. Так, их не только заливают из бетона, но и делают сборными, применяя для этого, например, специальные фундаментные железобетонные блоки, или используя бутовое наполнение. Однако, так как наша статья посвящена армированию, в дальнейшем будет рассматриваться только монолитный вариант фундаментной ленты.
Ленточный фундамент можно отнести к универсальному типу оснований. Такой схеме обычно отдается предпочтение в следующих случаях:
- При возведении домов из тяжелых материалов – камня, кирпича, железобетона, строительных блоков и им подобных. Одним словом, когда требуется равномерно распределить весьма значительную нагрузку на грунт.
- Когда в планах застройщика получить в свое распоряжение полноценный подвал или даже цокольный этаж – только ленточная схема может это позволить.
- При строительстве многоуровневых зданий, с применением тяжелых межэтажных перекрытий.
- Когда участок под застройку характеризуется неоднородностью верхних слоев грунта. Исключение составляют лишь совершенно не устойчивые грунты, когда создание ленточного фундамента становится невозможным или нерентабельным, и есть смысл обратиться к другой схеме. Невозможен ленточный фундамент и в регионах с вечной мерзлотой.
Монолитный ленточный фундамент обладает немалым количеством других преимуществ, к которым можно отнести долговечность, оцениваемую многими десятками лет, относительную простоту и понятность возведения, широкие возможности в плане прокладки инженерных коммуникаций и организации утепленных полов первого этажа. По свои прочностным качествам он не уступает монолитным плитам, и даже превосходит их, требуя при этом меньших затрат материальных средств.
Однако, не следует думать, что ленточный фундамент является абсолютно не уязвимой конструкцией. Все перечисленные достоинства будут справедливы лишь в том случае, если параметры возводимого основания для дома будут соответствовать условиям района строительства, расчётной нагрузке, иметь заложенный резерв прочности. А это, в свою очередь, означает, что к проектированию фундамента (любого, кстати) всегда предъявляются особые требования. И армирование ленты в череде этих проблем занимает одну из ключевых позиций.
Ширина ленты фундамента и глубина ее заложения
Это – два ключевых параметра, от которых будет зависеть и сама схема армирования будущей фундаментной ленты.
Цены на арматуру
арматура
Но степени заглубления в грунт ленточные фундаменты можно разделить на две основных категории:
- Малозаглубленный ленточный фундамент подойдет для строительства каркасных сооружений, небольших загородных домов и хозяйственных построек, при условии достаточно стабильного, плотного грунта на участке. Подошва ленты располагается выше границы промерзания грунта, то есть обычно не опускается ниже 500 мм без учета цокольной части.
- Для зданий, возводимых из тяжелых материалов, а также на участках, где состояние грунта не отличается стабильностью, требуется лента глубокого заложения. Ее подошва уже опускается ниже уровня промерзания грунта, как минимум на 300÷400 мм, а при наличии в планах строительства еще и (подвала) – еще ниже.
Понятно, что высота фундаментной ленты в целом, в том числе и глубина ее залегания – отнюдь не произвольные величины, а параметры, которые получаются в результате тщательно проведенных расчетов. При проектировании учитывается целый массив исходных данных: тип грунтов на участке, степень их стабильности как в поверхностных слоях, так и изменение структуры по мере углубления; климатические особенности региона; наличие, расположение и другие особенности грунтовых водоносных горизонтов; сейсмические характеристики местности. Плюс к этому накладывается специфика планируемого к возведению здания – общая нагрузка, как статическая, создаваемая только массой конструкции (естественно, с учетом всех ее составляющих элементов), так и динамическая, вызываемая и эксплуатационными нагрузками, и всевозможными внешними воздействиями, в том числе ветровыми, снеговыми и другими.
Исходя из вышесказанного уместно будет сделать одно важное замечание. Принципиальная позиция автора этих строк заключается в том, что расчет базовых параметров фундаментной ленты – не терпит дилетантского подхода.
Несмотря на то что в интернете можно отыскать немало онлайн-приложений для проведения подобных расчетов, вопрос проектирования фундамента все же правильнее будет доверить специалистам. При этом нисколько не оспаривается корректность предлагаемых программ расчета – многие из них в полной мере соответствуют действующим СНиП и способны действительно выдать точные результаты. Проблема лежит в несколько иной плоскости.
Суть в том, что любая, даже самая совершенная программа расчета, требует внесения точных исходных данных. А вот в этом вопросе без специальной подготовки обойтись невозможно. Согласитесь, что правильно оценить геологические особенности участка под строительство, учесть все нагрузки, выпадающие на фундаментную ленту, причем – с разложением их по осям, предусмотреть все возможные динамические изменения – непрофессионалу просто не по силам. А ведь каждый исходный параметр имеет значение, и недооценка его вполне может затем «сыграть злую шутку».
Правда, если планируется возведение небольшого дачного домика или же хозяйственной постройки, то приглашение специалиста-проектировщика может показаться избыточной мерой. Что ж, на свой страх и риск хозяин может возвести малозаглубленный ленточный фундамент, воспользовавшись, например, примерными параметрами, которые приведены в таблице ниже. Для легких построек сильно заглубленная лента не требуется (большое заглубление может сыграть даже отрицательную роль, из-за приложения касательных сил при морозном вспучивании грунта). Как правило, в таких случаях ограничиваются максимальной глубиной расположения подошвы в 500 мм.
| Тип возводимого здания | Сарай, баня, хозяйственные постройки, небольшой гараж | Одноэтажный дачный домик, в том числе - с мансардой | Одно- или двухэтажный коттедж, рассчитанный на постоянное проживание | Двух или трехэтажный особняк |
|---|---|---|---|---|
| Среднее значение нагрузки на грунт, кН/м ² | 20 | 30 | 50 | 70 |
| ТИПЫ ГРУНТОВ | РЕКОМЕНДУЕМАЯ ГЛУБИНА | ЗАЛОЖЕНИЯ ЛЕНТЫ | (БЕЗ УЧЕТА ЦОКОЛЬНОЙ | ЧАСТИ ФУНДАМЕНТА) |
| Выраженно каменистый грунт, опока | 200 | 300 | 500 | 650 |
| Плотная глина, суглинок, не распадающийся после сжатия усилием ладони | 300 | 350 | 600 | 850 |
| Слежавшийся сухой песок, супесь | 400 | 600 | Обязателен профессиональный расчет фундамента | |
| Мягкий песок, илистый грунт или супесь | 450 | 650 | Обязателен профессиональный расчет фундамента | Обязателен профессиональный расчет фундамента |
| Очень мягкий песок, илистый грунт или супесь | 650 | 850 | Обязателен профессиональный расчет фундамента | Обязателен профессиональный расчет фундамента |
| Торфяник | Требуется иной тип фундамента | Требуется иной тип фундамента | Требуется иной тип фундамента |
Еще раз подчеркнём –это лишь усредненные значения, которые нельзя рассматривать как истину в последней инстанции. В любом случае, если самодеятельный строитель пользуется подобными источниками, определенный риск он принимает на свою ответственность.
Теперь – о ширине фундаментной ленты.
Здесь также есть свои особенности. Во-первых, для обеспечения жёсткости конструкции фундамента принято придерживаться правила, что общая высота ленты должна как минимум вдвое превосходить ее ширину – но это правило соблюсти несложно. А второе – ширина ленты в области подошвы должна быть такой, чтобы распределенная нагрузка была меньше рассчитанных параметров сопротивления грунта, естественно, еще и с определенным конструктивным запасом. Одним словом, фундаментная лента с полной нагрузкой должна стоять стабильно, не проседая в грунт. В целях экономии материалов нередко для повышения площади опоры подошву ленточного фундамента делают с уширением.
Наверное, нет смысла приводить здесь формулы и табличные значения сопротивления грунтов для проведения самостоятельных вычислений. Причина – та же: не столько сложность в выполнении расчетов, сколько проблемы с корректным определением исходных параметров. То есть опять же лучше по таким вопросам обратиться к профессионалам.
Ну а если строится легкое сооружение или дачный домик, то можно руководствоваться тем, что ширина ленты должна быть как минимум на 100 мм больше толщины возводимых стен. Как правило, при самостоятельном планировании фундамента берут круглые значения, кратные 100 мм, обычно начиная от 300 мм и выше.
Армирование фундаментной ленты
Если проектированием ленточного фундамента занимается специалист, то готовый чертеж будет, безусловно, включать не только линейные параметры самого бетонного пояса, но и характеристики армирования – диаметр арматурных прутов, их количество и пространственное расположение. Но в том случае, когда принимается решение о самостоятельном возведении основания под здание, при планировании конструкции необходимо учитывать определенные правила, установленные действующими СНиП.
Цены на цемент
Какая арматура подойдёт для этих целей?
Для правильного планирования необходимо хотя бы немного разбираться в сортаменте арматуры.
Существует несколько критериев классификации арматуры. К ним можно отнести:
- Технология производства. Так, арматура бывает проволочной (холоднокатаной) и стержневой (горячекатаной).
- По типу поверхности арматурные пруты различаются на гладкие и имеющие периодический профиль (рифление). Профильная поверхность арматуры обеспечивает максимальный контакт с заливаемым
- Арматура может быть предназначена для обычных или предварительно напрягаемых железобетонных конструкций.
Для создания армирующей конструкции ленточного фундамента, как правило, применяют арматуру, выпускаемую в соответствии с ГОСТ 5781. Этот стандарт включает горячекатаные изделия, предназначенные для армирования обычных и предварительно наряженных конструкций.
В свою очередь, эта арматура распределяется по классам, от A-I до A-VI. Различие главным образом заключается в сортах используемой для производства стали и, стало быть, в физико-механических свойствах изделий. Если в арматуре начальных классов применяется низкоуглеродистая сталь, то в изделиях высоких классов параметры металла приближаются к легированным сталям.
Все характеристики классов арматуры знать при самостоятельном строительстве необязательно. А самые важные показатели, которые будут влиять на создание арматурного каркаса – приведены в таблице. В первом столбце показаны классы арматуры по двум стандартам обозначения. Так, в скобках вынесено обозначение классов, цифровое обозначение которых показывает предел текучести применяемой для производства арматуры стали – при приобретении материала в прайс-листе могут оказаться и такие показатели.
| Класс арматуры по ГОСТ 5781 | Марка стали | Диаметры прутов, мм | Допустимый угол изгиба в холодном состоянии и минимальный радиус кривизны при изгибе (d – диаметр прута, D – диаметр оправки для изгиба) |
|---|---|---|---|
| A-I (A240) | Ст3кп, Ст3сп, Ст3пс | 6÷40 | 180º; D=d |
| A-II (A300) | Cт5сп, Ст5пс | 10÷40 | 180º; D=3d |
| -"- | 18Г2С | 40÷80 | 180º; D=3d |
| AC-II (АC300) | 10ГТ | 10÷32 | 180º; D=d |
| A-III (A400) | 35ГС, 25Г2С | 6÷40 | 90º; D=3d |
| -"- | 32Г2Рпс | 6÷22 | 90º; D=3d |
| A-IV (A600) | 80С | 10÷18 | 45º; D=5d |
| -"- | 20ХГ2Ц, 20ХГ2Т | 10÷32 | 45º; D=5d |
| A-V (A800) | 23Х2Г2Т, 23Х2Г2Ц | 10÷32 | 45º; D=5d |
| A-VI (A1000) | 22Х2Г2АЮ, 20Х2Г2СР, 22Х2Г2Р | 10÷22 | 45º; D=5d |
Обратите внимание на последний столбец, в котором указаны допустимые углы изгиба и диаметры кривизны. Это важно с той точки зрения, что при создании армирующей конструкции приходите изготавливать гнутые элементы – хомуты, вставки, лапки и т.п. При изготовлении кондукторов, оправок или иных приспособлений для гнутья необходимо ориентироваться на эти значения, так как уменьшение радиуса изгиба или превышение угла может привести к потере арматурой своих прочностных качеств.
Пруты класса A-I выпускаются в гладком исполнении. Все остальные классы (за некоторыми исключениями, которые, впрочем, больше зависят от индивидуальных требований заказчика) – с периодическим профилем.
