Армирование монолитного фундамента. Выбор и укладка арматуры.

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.

Армирование бетона – почему это необходимо?

Армирование фундамента – это обязательный процесс, при котором происходит усиление конструктивных особенностей бетона и повышение его эксплуатационных характеристик. Арматура – это важнейший защитный компонент, количество которого рассчитывается по определенной схеме с учетом всех факторов, главными из которых выступает правильная организация хода строительных работ и выбор материала.

Армирование фундамента

Бетонный раствор, который состоит из воды, цемента и песка, после застывания представляет собой достаточно прочный материал с хорошими характеристиками. Однако в процессе эксплуатации возникает постоянное вспучивание грунта и перепады температурного давления. Эти факторы негативно влияют на бетон, который трескается и теряет форму и постепенно разрушается под их воздействием. Для предотвращения этих явлений в процессе строительства используется стальная арматура различного класса и размера, которая интегрируется в структуру бетона на стадии заливки фундамента.

Таким образом, при проектировании важно четко и правильно провести расчет арматуры для фундамента определенного типа и следовать этим расчетам во время строительства здания.

Определение размеров фундамента

Фундамент передает нагрузку от колонны на основание, распределяя ее таким образом, чтобы давление под подошвой фундамента не превышало расчетного сопротивления грунта.

Глубина заложения фундамента принимается исходя из инженерно-геологических условий, конструктивных и технологических требований. В данной курсовой работе рекомендуется принять глубину заложения фундамента в пределах 1,5…2 м.

При определении требуемой площади опирания фундамента используется нормативная нагрузка:

, кН, (6.1)

где f = 1,15…1,2 – средний коэффициент надежности по нагрузке.

Требуемая площадь подошвы фундамента составит:

, см2, (6.2)

где Rо – расчетное сопротивление грунта, принимаемое в курсовой работе для песчаных грунтов в пределах 0,02…0,03 кН/см2;

df – глубина заложенияфундамента, см;

mf = 20 кН/м3 = 210-5 кН/см3 – средний удельный вес материала фундамента и грунта на его уступах.

Сторона подошвы центрально нагруженного и квадратного в плане фундамента ():

, см, (6.3)

окончательно принимается кратной 10 см.

Минимальная рабочая высота фундамента у основания подколонника из условия продавливания по поверхности пирамиды при действии расчетной нагрузки определяется по формуле:

Читайте также:  Как вязать арматуру для фундамента вручную: схема, видео

, см, (6.4)

где Rbt – расчетное сопротивление бетона растяжению в соответствии с заданным классом (табл.2 приложений), кН/см2 (1МПа= =0,1 кН/см2);

psf = Nbc /af2 – реактивное давление основания, кН/см2 ;

hf и bf – размеры верхнего обреза фундамента.

pfs

Конструктивная и расчётная схемы монолитного железобетонного центрально нагруженного фундамента.

Полная высота фундаментной плиты определяется с учетом защитного слоя арматуры:

Hfp  h0min + ab, см, (6.5)

где ab– толщина защитного слоя бетона, принимается при наличии бетонной подготовки не менее 3,5 см. Полученное значение Hfp окончательно назначается кратным 10 см, но не менее 30 см.

При большой высоте фундаментной плиты (превышающей 40 см), фундамент может быть выполнен ступенчатым (см. ). Размеры второй и, в случае необходимости, третьей ступеней принимаются так, чтобы их грани не пересекали пирамиду продавливания (прямые, проведенные под углом 45 к грани подколонника на отметке верха фундаментной плиты). Рекомендуется принимать уступы ступеней плиты квадратными в плане.

Расчет диаметра арматуры для фундамента

Расчет диаметра поперечной и вертикальной арматуры

Диаметр поперечной и вертикальной арматуры необходимо подбирать согласно таблице:

В строительстве 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.

Допустим у вас ширина ленты 40 см, а высота 100 см (1 м), то площадь сечения будет 4000 см2. Площадь сечения арматуры должна быть 0,1% от площади сечения фундамента, поэтому необходимо полученную площадь 4000 см2 / 1000 = 4см2.

Для того чтобы не рассчитывать площадь сечения каждого прута арматуры, можно воспользоваться простенькой таблицей:

При длине ленты менее 3 м, минимальный диаметр продольных стержней арматуры должен составлять 10 длине ленты более 3 м, минимальный диаметр продольной арматуры должен приниматься 12 мм.

И так, у нас есть минимальная расчетная площадь поперечного сечения арматуры в сечении ленточного фундамента, которая равна 4 см2 (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 40 см, высотой 1 м, со схемой армирования четырьмя стержнями наиболее подходящая арматура диаметром 12 мм, так как 4 прута такого диаметра будут иметь площадь сечения 4,52 см2.

Расчет диаметра арматуры для каркаса с шестью стержнями проводится аналогичным образом, только значения уже берутся из столбца с шестью стержнями.

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.

Требования к монолитному фундаменту

Монолитный фундамент в соответствии с ГОСТ должен обладать следующими свойствами:

  • Прочность. Чтобы фундамент был устойчивым и выдерживал все нагрузки, следует правильно рассчитывать глубину заложения фундамента, его несущую способность, размеры конструкции основания и его давление на грунт.
  • Долговечность. Для обеспечения долговечности оснований сооружений необходимо выбирать морозостойкие и водостойкие строительные материалы, а также осуществлять надежную гидроизоляцию фундаментов.
  • Экономичность. Достигается благодаря правильному расчету необходимого фундамента, то есть отсутствием перерасхода материалов.

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

Чем соединять

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.

Заливка бетоном

Когда арматура монолитной плиты фундамента уже установлена, можно приступать к заливке бетоном. Для проведения работ такого типа требуется высококачественный бетон марки не меньше, чем М250. Он обладает оптимальными характеристиками прочности для обустройства фундамента индивидуальных построек. Расчет необходимого количества бетона выполняется с поправкой на небольшой процент утечки жидкой части бетона и на то, что при застывании он уменьшается в объеме. Коэффициент усадки строго определен для каждой марки бетона и его можно узнать в документации.

Читайте также:  Как выполнить пол на ленточном фундаменте с засыпкой

Важно точно выполнить все расчеты, так как недостача материалов во время проведения работ приведет к прерыванию строительного процесса и, впоследствии, из-за неравномерного застывания бетонной массы могут появляться микротрещины, что негативно влияет на состояние фундамента.

Заливка бетоном

Бетон полностью застывает на протяжении 28 дней с момента заливки, но продолжает медленно набирать прочность на протяжении последующих лет.

При выполнении работ по армированию монолитного фундамента в нестандартных условиях: при низких температурах или при повышенной влажности в раствор добавляются различные присадки, которые придают ему необходимые свойства. После завершения заливки плиты, ее покрывают полиэтиленом для ускорения процесса застывания и предотвращения утечки цементного молочка.

Типичный пример расчета арматурного каркаса для монолитного фундамента

Схема армирования монолитной плиты фундамента дает полное представление об устройстве каркаса, представляющего пространственную конструкцию, состоящую из двух слоев стальной сетки. Верхний и нижний арматурный слой сетки соединен между собой на различном расстоянии, составляющем:

  • для ответственных построек (жилых домов, коттеджей) – 25-35 см;
  • для легких блочных конструкций -15-25 см.

Перпендикулярно расположенные стальные стержни фиксируются, образуя квадратные ячейки, сторона которых составляет 20-40 см. Установка нижнего слоя каркаса усиления осуществляется на специальные подставки, обеспечивающие фиксированное расстояние от металлоконструкции до грунта.

Заливать фундаментную плиту можно после того, как все работы по сооружению армирования окончены

Типичный пример расчета арматурного каркаса для монолитного фундамента

Устанавливая арматурный каркас в предварительно подготовленную опалубку монолитного основания, обеспечьте зазор между деревянным каркасом и стальными элементами усиления – 4-5 см. Это позволит:

  • Полностью расположить арматуру в бетонном массиве.
  • Защитить монолит от растрескивания в зонах выхода стержней.
  • Предотвратить коррозию арматуры, связанную с проникновением влаги в бетонный массив.

До начала работ по бетонированию проверьте наличие в арматурном каркасе коммуникаций, предназначенных для электроснабжения, подачи воды, подключения к канализационным магистралям. Отдельно остановимся на методе соединение прутков в сетку.