Как правильно рассчитать диаметр арматуры для ленточного фундамента?

Ленточный фундамент – это самый распространенный вариант основания здания. В большинстве случаев он применяется с усилением арматурой.
Армирование необходимо для защиты бетона от изгибающих и растягивающих нагрузок, которые его разрушают. Характеристики фундамента и всего здания во многом зависят от точности расчета диаметра арматуры.

Арматура какого диаметра применяется для возведения ленточного фундамента, как ее выбрать, как правильно рассчитать, расскажем в статье.

Расчет арматуры для ленточного фундамента.

• Технология устройства ленточного фундамента Инструменты и материалы

Популярность ленточного фундамента связана с его высокой эффективностью и простотой технологии его выполнения. Также с его помощью можно решить проблему строительства на слабых грунтах. Но вместе с тем устройство фундамента такого типа отличается повышенной трудоемкостью процесса и значительным увеличением расхода строительных материалов, в том числе и арматуры.

Диаметр арматуры для ленточного фундамента.

Расчет ленточного фундамента.

Армирование ленточного фундамента – это обязательное условие, без соблюдения которого нельзя говорить о надежности и долговечности всей конструкции.

Процент армирования фундаментной плиты

Чтобы бетон стал железобетоном, недостаточно просто положить арматуру. Существует такое понятие – минимальная площадь сечения продольной арматуры в железобетонных элементах. Если процент арматуры окажется ниже минимального, то состояние перехода бетона в железобетон не случится, бетон по-прежнему останется бетоном. Магия? Нет. Просто для того чтобы арматура сыграла свою роль ее должно быть достаточное количество. СНиП 2.03.01-84 пункт 5.16 гласит, что минимальный процент армирования фундаментной плиты составляет:

• 0,05% от площади сечения бетона. Арматура S в изгибаемых, а также во внецентренно растянутых элементах при расположении продольной силы за пределами рабочей высоты сечения
• 0,05% от площади сечения бетона. Арматура S, S” во внецентренно растянутых элементах при расположении продольной силы между арматурой S и S”
• От 0,1 до 0,25 %. Арматура S, S” во внецентренно сжатых элементах
• В элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения, а также в центрально-растянутых элементах, минимальная площадь сечения всей продольной арматуры должна приниматься вдвое больше величин указанных выше.

Кашу маслом не испортишь, а вот фундамент арматурой испортить можно. Поэтому есть и максимальный процент армирования. Превышение нормативов ухудшит технические характеристики железобетона. Максимальный процент армирования для колонн составляет 5%, а во всех остальных случаях 4%. Нужно учесть, что бетонная смесь должна свободно проникать между арматурой.

Технология устройства ленточного фундамента.

Как правильно вязать арматуру для ленточного фундамента.
Армирование угла и примыкания ленточного фундамента.

Чтобы ответить на вопрос, какая арматура нужна для ленточного фундамента, надо вначале вспомнить, что он собой представляет и каким подвергается нагрузкам. Сама по себе бетонная лента достаточно хорошо выдерживает вертикальную и боковую нагрузку на сжатие, но очень плохо работает на изгиб. Для защиты фундамента выполняется его армирование, при этом, благодаря взаимодействию пластичного металла и прочного бетона, получается очень надежная и долговечная конструкция.

Технология устройства ленточного фундамента достаточно проста. После расчистки земельного участка, привязки здания и закрепления осей согласно проекту переходят к земляным работам: выкапывают траншею, выравнивают и уплотняют основание. Следующим обязательным этапом является устройство подушки из песка. Песчаная подушка поможет равномерно распределить вес здания на площадь подошвы.

После этого устанавливают опалубку и начинают укладку арматуры. диаметр которой должен соответствовать расчетному значению. После изготовления арматурного каркаса переходят к заливке бетона, каждый слой которого уплотняют вибратором. Когда бетон застынет, опалубку снимают и покрывают ленточный фундамент слоем гидроизоляции, а оставшиеся пазухи заполняют песком и тщательно утрамбовывают.

Инструменты и материалы.

Какая арматура для ленточного фундамента.
Схема армирования ленточного фундамента.

Для выполнения работы по устройству ленточного основания используются следующие материалы и приспособления:

• песок;
• щиты опалубки;
• арматура;
• вязальная проволока;
• бетон;
• рубероид или мастика;
• рулетка;
• уровень;
• шнур;
• лопата;
• кусачки;
• плоскогубцы;
• трамбовка;
• глубинный вибратор.

Строгое соблюдение технологии позволит возвести действительно надежную и долговечную конструкцию. Особое внимание при этом следует уделить вопросу, какой диаметр арматуры на ленточном фундаменте целесообразно применить. Этот вопрос решается еще на этапе проектирования всего здания.

Стеклопластиковая или металлическая (стальная) арматура – сравнительная характеристика

Если еще не решили какую арматуру выбрать, то нужно взвесить все плюсы и минусы обоих видов армирующего материала.

Преимущества стальной арматуры:

• прочность (при равном удельном весе в 9 раз прочнее, чем композитная. При одинаковом диаметре, стеклопластиковая арматура в 4 раза легче);
• упругость (выдерживает большую нагрузку на прогиб);
• доступность;
• сложное, но возможное изгибание прута;
• устойчивость к внешнему воздействию;
• диапазон диаметров от 6 до 80 мм;
• максимальная длина 11,7 м.

Недостатки металлической арматуры:

• подвержена коррозии;
• значительный вес.

Преимущества стеклопластиковой арматуры:

• низкая себестоимость (практически равноценна со стальной – разница в 30% в пользу стеклопластика, но из-за меньшего веса удается значительно снизить затраты на транспортировке);
• предусмотрена любая строительная длина стержня;
• удобная транспортировка (малый вес + упрощение погрузочно-разгрузочных работ);
• легкий вес (почти в 4 раза легче стальной при одинаковом диаметре);
• высокий показатель упругости;
• высокая прочность на разрыв (в 2,5 раза больше чем у металла);
• не проводит тепло (способствует дополнительному повышению сохранности тепла, исключает образование «мостиков холода», в отличие от использования металлической арматуры);
• спокойно переносит критически низкие (до — 70 °C) и высокие температуры (до + 100 °C);
• радиопрозрачна (не создает электромагнитных помех, не экранирует);
• не проводит электричество (диэлектрик);
• сохраняет свои свойств при воздействии солей (морская вода), щелочей и кислот;
• не подвержена появлению коррозии (можно использовать в агрессивной среде, в условиях контакта с водой);
• диапазон диаметров от 4 до 20 мм.

Недостатки стеклопластиковой арматуры:

• невозможно сделать изгиб;
• невозможно провести сварочные работы на ее поверхности.

Сравнение стеклопластиковой арматуры со стальной (металлической)

(сравнивание отличий подробно описано в таблице)

Сравнение стеклопластиковой арматуры со стальной (металлической) — таблица

Таблица взаимозаменяемости арматуры

(замена на равнопрочные аналоги – металлическая/стеклопластиковая)

Таблица взаимозаменяемости арматуры

Расчет арматуры ленточного фундамента.

Вязка арматуры под ленточный фундамент.
Расчет арматуры для фундамента.

Стандартная ширина ленты составляет 0,3-0,4 м, при высоте 0,7 м, то есть ее сечение достаточно небольших размеров. Поэтому диаметр применяемой арматуры обычно не превышает 12-14 мм. Укладка арматуры на ленточном фундаменте выполняется в виде двух поясов. Арматура располагается в верхней и нижней его частях в 4 прутка. Диаметр арматуры рассчитывают на основании данных о параметрах фундамента и используемых для его строительства материалах.

Следует помнить, что при возведении массивного дома или выполнении строительства на подвижных, слабых грунтах продольная арматура укладывается по 3-4 прутка в каждом поясе.

Низ основания в поперечном сечении испытывает нагрузку на изгиб, которую берет на себя поперечная арматура. Вертикальное армирование обеспечивает жесткость всего каркаса, при этом позволяет избежать в будущем наклонных трещин в теле фундамента.

Пример расчета арматуры для ленточного фундамента.

Арматура для ленточного фундамента дома.
Схема монтажа фундамента.

Проведем расчет необходимого количества арматуры для фундамента ленточного типа здания размером 6 х 6 м, ширина ленты – 40 см, высота – 70 см. Длина несущей стены – 6 м.

Для продольного армирования используют прутки класса А-III с ребристой поверхностью, диаметр которых составляет 12 мм. Стержни укладываются продольно в 4 прута вдоль ленты по всему периметру и под несущей стеной (по 2 прута в нижнем и верхнем поясах). Общая длина ленты составляет 30 м, где 24 м – это длина периметра и 6 м под несущей стеной. Общее количество арматуры, диаметр которой 12 мм, составляет 120 м. Вес 1 м арматуры такого сечения – 0,888 кг, следовательно, для армирования всего монолитного основания понадобится 106,56 кг.

Так как поперечные и вертикальные стержни не испытывают существенной нагрузки, то для армирования достаточно будет применить гладкую арматуру класса А-I, диаметр которой составляет 6 мм. Поперечные и вертикальные прутки устанавливают с шагом 0,5 м, отступ от поверхности фундамента должен составлять 5 см. С учетом этого количество стержней диаметром 6 мм на одно соединение составляет 1,8 м. Всего таких соединений 61, следовательно, общая длина прутков составит 109,8 м. Вес 1 м арматуры, диаметр которой соответствует 6 мм, составляет 0,222 кг. Следовательно, ее общее количество, необходимое для армирования, составит 24,38 кг.

Выбираем диаметр вязальной проволоки и способ вязки каркаса.

Количество вязальной проволоки на одну связку составляет 0,3 метра, всего таких связок в одном соединении 4. Умножив на общее количество соединений – 61, получаем, что понадобится 73,2 м вязальной проволоки. Диаметр проволоки, которая применяется для связки стержней в углах каркаса, составляет 0,8-1,2 мм. При изготовлении арматурного каркаса используется именно вязка стальной проволокой, что гарантирует долговечность всей конструкции. Категорически нельзя применять сварку, чтобы избежать коррозии металла в местах соединения арматуры.

Технология вязки заключается в следующем: на пересечении прутков проволоку вначале затягивают, а затем оставшиеся концы скручивают плоскогубцами. Кроме того, для вязки арматуры применяется и специальный пистолет, который значительно сокращает трудозатраты. Недостатком является достаточно высокая стоимость этого инструмента.

Диаметр и количество применяемой арматуры напрямую зависит от массивности сооружения, от вида грунта на строительном участке, а также от типа ленточного фундамента (мелкозаглубленный или заглубленный). Процесс расчета арматурного каркаса должен осуществляться еще на этапе проектирования всего здания. Только строгое соблюдение требований проектной документации, технологии строительства и профессионального выполнения строительных работ могут гарантировать срок службы ленточного фундамента не менее 150 лет.

Виды и критерии выбора

Арматурный прокат делают и затем маркируют, используя отраслевой ГОСТ. Он имеет три категории:

• А – стержневая арматура;
• Вр – проволочная арматура;
• К – канатная арматура.

Справка. В строительстве обычно применяют жесткие, а также гибкие элементы, различающиеся диаметром и формой. Сечение стержней и их количество определяют, выполняя инженерный расчет.

Подробно о видах и классификации арматуры, а также о критериях выбора для фундамента, читайте в отдельной статье. А здесь можно прочитать о том, какая арматура лучше — металлическая или стеклопластиковая.

Пластиковая композитная

Этот вид арматуры делают, используя прочные волокна. Из них получают стержни диаметром 4–20 мм. Изделия обладают существенными преимуществами перед стальными прутками — устойчивость перед коррозией, отсутствие электропроводности.

Из композитных материалов выпускают стеклопластиковые изделия, базальтопластиковые, углепластиковые стержни, комбинированную продукцию, которая применяется при возведении зданий, в которых недопустимы радиопомехи. Такие каркасы используют недавно, они полноценно заменяют стальные аналоги.

Стальная

Металлические прутки имеет гладкую или рифленую поверхность. Ее длина стандартизирована, как и размеры сечения.