Как рассчитать арматуру для ленточного основания?

Расчет количества арматуры для фундамента ленточного типа

При расчете арматуры сначала следует определиться со схемой армирования фундамента. Для придания всей конструкции большей прочности необходимо укреплять как основу фундамента, так и его верхнюю часть. Это достигается путем использования прутьев в 3 ряда (вертикальные связываются с горизонтальными). Роль каркаса в этом случае выполняют поперечные и горизонтальные составляющие, а вертикальные элементы принимают самую большую нагрузку (рис. 1). На вертикальные ряды лучше использовать гладкие стержни меньшего диаметра, а на горизонтальные – с ребристой поверхностью.

Стандартным вариантом является монтирование 4-х продольных прутьев. Связывающие элементы должны находиться на расстоянии 30-80 см друг от друга. При закладке основных элементов не стоит превышать расстояние в 30 см.

После того как схема определена, можно приступать к определению необходимого количества проволоки.
Расчет ребристой арматуры

За счет ребристой поверхности арматура обеспечит крепкое сцепление с бетоном.

Начинать расчеты необходимо с определения нужного числа элементов с ребристой поверхностью. Для этого следует померять периметр строения, а к полученному значению добавить размер всех стен, под которыми будет устанавливаться основание.

Например, будущее здание имеет размер 10х12 м, а длина внутренней стены – 10 м. По составленному плану необходимо использовать 8 ребристых продольных элементов, диаметр который равен 12 мм. В этом случае периметр будущего строения будет равен: 10+10+12+12 = 44 м, а периметр основания в целом: 44+10 = 54 м. Тогда размер проволоки будет: 54*8 = 432 м.

Если в строительном магазине вы по какой-то причине не смогли купить арматуру необходимого размера, то соединять отдельные элементы между собой следует внахлест (не менее 1 м). Например, каждый продольный элемент будет соединяться по одному разу. В этом случае: 8*10 = 80 соединений, на которые дополнительно потребуется 80 м проволоки. Данную цифру прибавляем к общей длине, в результате чего получим: 432+80 = 458 м.
Расчет гладкой арматуры
Следующим шагом является расчет гладкой арматуры для горизонтальных и вертикальных перемычек. Допустим, что расстояние между перемычками для нашего примера 50 см. Тогда, поделив общую длину ленточного фундамента на 0,5 м, мы получим такое количество армирующих колец: 54/0,5 = 108 шт.

Также допустим, что высота решетки становит ся 50 см, а расстояние между отдельными элементами – 25 см. В этом случае периметр одного армирующего кольца будет: 0,5+0,5+0,25+0,25 = 1,5 м, а общая длина проволоки: 1,5*108 = 162 м.

Также при расчетах не стоит забывать о возможных обрезках и нахлестах. Точно рассчитать такое значение практически невозможно, поэтому установлено, что необходимо добавлять приблизительно 10% к полученному значению, то есть: 162+10% = 162+16,2 = 178,2 м.

Практически во всех строительных магазинах очень тяжело найти материал для армирования, который бы продавали по метражу. Чаще всего оплачивается не длина элементов, а их вес. Чтобы определить точный вес, необходимо использовать таблицу, которая представлена на рис.2.

Исходя из данных таблицы, вес 1 пог.м прута диаметром 12 мм равен 0,888 кг. Тогда общий вес ребристых прутьев будет равен: 458*0,888 = 406,7 кг, а общий вес гладких прутьев диаметром 8 мм: 178,2*0,222 = 39,6 кг.

Стоит отметить, что большое значение при армировании ленточного основания имеет способ соединения элементов между собой. Многие считают, что чем оно сильнее, тем надежнее будет фундамент, и варят его сваркой. Но это не так, потому что при сваривании структура металла нарушается, в результате чего конструкция основания теряет свою прочность. Чтобы избежать данной ситуации, можно соединять арматуру проволокой небольшого диаметра.

https://www.youtube.com/watch?v=hRD5xuu8Cyk

Провести расчет необходимого количества арматуры для ленточного фундамента достаточно просто. Однако, если вам позволяют финансы, лучше всего для этого нанять специалистов, которые смогут провести все расчеты намного точнее, учитывая не только габариты здания, но и тип грунтов на строительном участке, и вес самого здания.

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.

ВАЖНО!

Среди строителей отношение к композитной арматуре сложное. Не отрицая положительных качеств, они не слишком доверяют малоизученным строительным материалам, не прошедшим полный цикл эксплуатации. Кроме того, металлическая арматура имеет вполне определенные технические характеристики, тогда как композитные виды обладают довольно большим разбросом свойств. Все эти факторы ограничивают применение композитных стержней.

Информация по назначению калькулятора

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.

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.

Далее представлен полный список выполняемых расчетов с кратким описанием каждого пункта.

Марки арматуры для ленточного фундамента

Стальная арматура на рынке представлена несколькими разновидностями, и разделяется она на строительную и промышленную. В первую категорию входят несколько классов материала, которые маркируются буквой «А» и числовым обозначением. Сегодня строители пользуются двумя видами обозначения: старой и новой:

• А1 – это старая маркировка, соответствующая новому обозначению А240;
• соответственно А2 – это А300;
• А3 – А400;
• А4 – А600;
• А5 – А800;
• А6 – А1000.

Марки арматуры и их характеристики

Сразу оговоримся, что в сооружении фундаментов две последние позиции не применяются. Они обладают высокими техническими характеристиками, но очень дороги, что формирует высокую себестоимость конструкции. Для продольных стержней применяют арматуру класса А3 или А4. Обе марки практически схожи, последняя обладает более высокой прочностью, соответственно и большей ценой.

Арматуру класса А1 отличить от других несложно, потому что это гладкие прутки. Их не используют в продольной укладке каркаса, потому что стержни обладаю практически нулевым сцеплением с бетонным раствором. Их применяют для крепления арматурных решеток между собой. Класс А2 – это рифленая арматура, которую можно использовать в малоэтажном строительстве, чаще гражданском коттеджном. Материал этой марки диаметром меньше 8 мм выходит из производства в бухтах, больше 8 мм в стержнях.

По способу производства арматура делится на горячекатаную и холоднодеформированную. Для фундаментов лучше использовать первую, потому что у нее более высокие прочностные характеристики. Отличаются оба вида друг от друга ем, что горячекатаная изготавливается в процессе заливки расплавленного металла, холоднодеформированная – это стальной готовый стержень, который пропускается через валки с нанесенными на их поверхности рисунки. Последние и формируют рельеф арматуры.

Необходимо отметить, что в армирующем каркасе арматурные стержни соединяются между собой вязальной проволокой. Сварку для этих целей не используют, потому что высокие температуры, сопровождающие сварочный процесс, изменяют свойства стали, из которой арматура изготавливается. Эти свойства ухудшаются. Но это не единственная причина.

В процессе заливки бетонного раствора армокаркас подвергается нагрузкам, особенно это касается мест стыков. Вязальная проволока дает возможность смещаться стержням относительно друг друга на незначительное расстояние, что является сдерживающим фактором этих самых нагрузок.

Соединение армокаркаса вязальной проволокой

Что касается сварки, то сегодня производители предлагают арматуру, которую можно варить электросваркой без изменения характеристик металла. Такой материал в маркировке дополняется буквой «С». К примеру, А400С.

Схема армирования

Расположение арматуры в ленточном фундаменте в поперечном сечении представляет собой прямоугольник. И этому есть простое объяснение: такая схема работает лучше всего.

Армирование ленточного фундамента при высоте ленты не более 60-70 см

На ленточный фундамент действуют две основные силы: снизу при морозе давят силы пучения, сверху — нагрузка от дома. Середина ленты при этом почти не нагружается. Чтобы компенсировать действие этих двух сил обычно делают два пояса рабочей арматуры: сверху и снизу. Для мелко- и средне- заглубленных фундаментов (глубиной до 100 см) этого достаточно. Для лент глубокого заложения требуется уже 3 пояса: слишком большая высота требует усиления.

Для большинства ленточных фундаментов армирование выглядит именно так

Чтобы рабочая арматура находилась в нужном месте, ее определенным образом закрепляют. И делают это при помощи более тонких стальных прутьев. Они в работе не участвуют, только удерживают рабочую арматуру в определенном положении — создают конструкцию, потому и называется этот тип арматуры конструкционным.

Для ускорения работы при вязке арматурного пояса используют хомуты

Как видно на схеме армирования ленточного фундамента, продольные прутки арматуры (рабочие) перевязываются горизонтальными и вертикальными подпорками. Часто их делают в виде замкнутого контура — хомута. С ними работать проще и быстрее, а конструкция получается более надежной.
Для ленточного фундамента используют два типа прутка. Для продольных, которые несут основную нагрузку, требуется класс АII или AIII. Причем профиль — обязательно ребристый: он лучше сцепляется с бетоном и нормально передает нагрузку. Для конструкционных перемычек берут более дешевую арматуру: гладкую первого класса АI, толщиной 6-8 мм.

В последнее время появилась на рынке стеклопластиковая арматура. По заверениям производителей она имеет лучшие прочностные характеристики и более долговечна. Но использовать ее в фундаментах жилых зданий многие проектировщики не рекомендуют. По нормативам это должен быть железобетон. Характеристики этого материала давно известны и просчитаны, разработаны специальные профили арматуры, которые способствуют тому, что металл и бетон соединяются в единую монолитную конструкцию.

Классы арматуры и ее диаметры

Как поведет себя бетон в паре со стеклопластиком, насколько прочно такая арматура будет сцепляться с бетоном, насколько успешно эта пара будет сопротивляться нагрузкам — все это неизвестно и не изучено. Если хотите экспериментировать — пожалуйста, используйте стекловолокно. Нет — берите железную арматуру.

Правила обвязывания углов

Узлы должны соответствовать требованиям строительных норм (по ГОСТу), а не обвязывать простым непрочным материалом. Следует вязать арматуру проволокой, которая была подвержена термической обработке (или применяется еще полипропиленовый хомут, фиксаторы).

Для работы потребуется пассатижи и специальный крючок. Кроме связывания вручную, разработан строительный пистолет, связывающий арматуру автоматически.

Еще существует способ сваривания прутков и связывание. В этом варианте есть свои достоинства и недостатки (возможная угроза целостности). Это в зависимости от характеристики строений, желаемого проекта. Итак, чтобы выбрать правильный вариант соединения арматуры, следует продумать все нюансы, которые могут повлиять на весь проект как положительно, так и отрицательно.

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.

Как вязать арматурную сетку самостоятельно

Нижеследующая пошаговая инструкция даст возможность узнать, как правильно сделать каркас и обеспечить фундаменту нужные свойства. Проще всего готовая арматура для ленточного фундамента вяжется на земле. Вне конструкции создаются прямолинейные участки сетки, а вот вязка углов осуществляется после опускания каркаса в траншею.

1. Сначала нужно нарезать куски прутьев. Начинать вязку лучше с наиболее короткого участка фундамента, чтобы получить немного опыта. Резать нужно по минимуму, стараясь использовать всю длину рабочих прутов. Если в качестве примера взять ленточный фундамент шириной 40 сантиметров и высотой 120 сантиметров, то показатели получаются следующие.
2. Со всех сторон металл заливается слоем бетона толщиной минимум 5 сантиметров. Чистые размеры каркаса по высоте – максимум 110 сантиметров, ширине – 30. Прибавляем для вязки по 2 сантиметра по обеим сторонам на нахлест. Получается, что заготовки для горизонтальных перемычек должны быть длиной около 34 сантиметров, вертикальных – около 144 сантиметров. Это для высоких фундаментов, но обычно используют основание высотой около 80 сантиметров.
3. На ровную площадку кладут 2 прута, на расстоянии 20 см от торцов по обеим крайним сторонам вяжут горизонтальные распорки: складывают вдвое проволоку, просовывают под местом крепления и затягивают прокручиванием крючка.
4. На расстоянии около 50 сантиметров по очереди крепят все горизонтальные распорки, конструкцию откладывают в сторону, делают еще одну такую же – это нижний и верхний каркасы, которые нужно связать вместе: приспособить упоры для обеих сеток между прутками и по вертикали по торцам по 2 распорки, прикрепить остальные куски. Аналогично нужно сделать со всеми прямыми участками конструкции.
5. Потом на дно траншеи укладывают подкладки высотой минимум 5 сантиметров, устанавливают правильно боковые подпорки, сетку. Теперь нужно провязать каждый угол и стык, создав единый каркас. Нахлест торцов стержней должен быть равен минимум 50 диаметрам прутков.
6. Дальше привязывают нижний поворот, крепят вертикальные стойки, к ним – верхний каркас. Потом по всем поверхностям опалубки нужно проверить расстояния, отступы, нахлесты в местах соединений, чтобы все было сделано правильно и четко.
7. Соединение стержней по длине проблем обычно не вызывает, а вот крепление частей каркаса в углах нужно делать в соответствии с установленными нормами. Способов существует два: между двумя перпендикулярными конструкциями либо в точке примыкания стены к другой.

Технологии вязки углов:

https://youtube.com/watch?v=hITZtNZxanM

1) Жесткое лапкой – в конце каждого прута под прямым углом вяжут лапку длиной минимум 35 диаметров стержня, соединяют загнутую часть к перпендикулярному участку. Так крепят внешние стержни каркаса стены с внешними прутами другой, в то время, как внутренние привариваются также ко внешним.

2) Г-хомуты – вместо лапки берут хомут длиной минимум 50 диаметров арматуры, одной стороной крепят к каркасу одной стены, вторую крепят с перпендикулярной. Внешние прутья соединяются с внутренними, шаг хомутов составляет ¾ высоты стены.

3) П-хомуты – для одного угла нужна установка двух П-образных хомутов длиной минимум 50 диаметров арматуры, каждый приваривают к одному перпендикулярному стержню и двум параллельным.

Примыкания создаются с использованием аналогичных способов крепежа.

Схема армирования ленточного фундамента

Порядок действий при армировании следующий:

1. Насыпать дно канавы подушку из песка со щебнем.

2. Залить бетонную подошву слоем 5 сантиметров для защиты металла от коррозии. Вместо подошвы можно использовать более экономный вариант: подложить под вертикальные прутья камни или обломки кирпича. Но это долгий и энергоемкий способ.

3. Установить опалубку.

4. Уложить на бетон расчетное число поперечных прутьев с шагом в пределах 0,8 см.

5. Уложить вдоль стенок канавы два ряда продольных прутьев. Связать пересечения. Между собой фрагменты горизонталей соединяют внахлест. Длина нахлеста – 50 диаметров прута минимум.

6. На стыках установить вертикальные прутья. Их ставят перпендикулярно уложенному нижнему уровню, отклонений от вертикали быть не должно. Привязать.

7. К вертикалям привязать верхний ярус поперечин. Перехлест концов рамки при этом должен быть минимум 20 сантиметров.

8. Уложить верхние продольные прутья, скрепить с остальной конструкцией хомутами либо проволокой.

9. Зафиксировать каркас относительно опалубки. Между металлом и досками должно оставаться не меньше пяти сантиметров. Такое же минимальное расстояние оставляют между прутьями и верхней границей бетона.

Расчет опорной площади

При выборе фундамента важно правильно определить минимально допустимую площадь его опоры на грунт. Ее можно вычислить по формуле S= γn · F / (γc · Rо), где:

• γc – коэффициент эксплуатационных условий;
• γn – коэффициент запаса надежности, принимаемый равным 1,2;
• F – полная (суммарная) нагрузка на грунт.

Коэффициент эксплуатационных условий (условий работы) зависит от характера грунта и сооружения. Так, на глинистых почвах для кирпичных конструкций он принимается равным 1,0, а для деревянных – 1,1.

В случае песчаного грунта: γc равен 1,2 при больших и длинных строениях, жестких небольших домах; 1,3 – для любых маленьких построек; 1,4 – для больших не жестких домов.

Вес сооружения

Основу расчета составляет нагрузка, возникающая от веса всех элементов сооружения, включая сам фундамент. Конечно, подсчитать точно массу всех конструктивных деталей достаточно сложно, а потому принимаются средние значения удельного веса, отнесенного к единице площади поверхности.

Стеновые конструкции:

• каркасные дома с утеплителем при толщине стены 15 см – 32-55 кг/м²;
• бревенчатый и брусчатый сруб – 72-95 кг/м²;
• кирпичная кладка толщиной 15 см – 210-260 кг/м²;
• стены из железобетонных панелей толщиной 15 см – 305-360 кг/м².

Перекрытия:

• чердак, деревянное перекрытие, пористый утеплитель – 75-100 кг/м²;
• то же, но с плотным утеплителем – 140-190 кг/кв.м;
• напольное перекрытие (цокольное), деревянные балки – 110-280 кг/м²;
• перекрытие бетонными плитами – 500 кг/м².

Крыша:

• металлическая кровля из листа – 22-30 кг/кв.м;
• рубероид, толь – 30-52 кг/кв.м;
• шифер – 40-54 кг/кв.м;
• керамическая черепица – 60-75 кг/кв.м.

Расчет веса сооружения с учетом приведенных удельных весов сводится к определению площади соответствующего элемента и перемножении ее на данный показатель. В частности, для получения площади стен надо знать периметр дома и высоту стен. При расчете кровли необходимо учитывать угол ската.

Вес фундамента и снеговая нагрузка

Площадь опоры сооружения определяется на уровне подошвы, а значит, в суммарной нагрузке на грунт необходимо учитывать еще и вес фундамента. Методика расчета зависит от его типа:

1. Ленточный фундамент. Прежде всего, определяется заглубление (Нф), которое должно быть ниже уровня промерзания. Например, при уровне 1,3 м нормальное заглубление составляет 1,7 м. Затем, определяется периметр ленты (Р), как 2(а+в), где а и в – длина и ширина дома, соответственно. Ширина ленты (bл) выбирается с учетом толщины стены. В среднем она составляет 0,5 м. Соответственно, объем ленточного фундамента V=P x bл х Нф. Умножив его на плотность армированного бетона (в среднем 2400 кг/м³), получим расчетный вес ленточного фундамента.
2. Столбчатый фундамент. Расчет ведется на каждую опору. Вес одного столба определится, как произведение плотности бетона на объем заливки (V=SxНф, где S – площадь столба). Кроме того, обязательно учитывается вес ростверка, который рассчитывается аналогично ленточному фундаменту.
3. Для определения веса монолитной бетонной плиты вычисляется ее объем (V=SxНф, где S – площадь плиты). Заглубление обычно составляет порядка 40-50 см.

В зимнее время нагрузка на грунт может значительно увеличиться за счет скопления снега на кровле. Принято считать, что при скате кровли с углом более 60 градусов, снег не накапливается, и снеговую нагрузку можно не учитывать.

При меньшем угле наклона крыши учитывать ее необходимо. Многолетние наблюдения дают такие параметры этой нагрузки:

• северные районы – 180-195 кг/м²;
• средняя полоса РФ – 95-105 кг/м²;
• южные регионы – до 55 кг/м².

После определения всех указанных весовых параметров можно приступить к расчету минимальной площади подошвы по вышеприведенной формуле. Полная нагрузка на грунт (F) определится, как сумма веса стен, перекрытий, кровли, фундамента и снеговой нагрузки.

При расчете столбного и свайного фундамента суммарная нагрузка делится на количество опор, т.к. ростверк равномерно распределяет ее на опоры.

Пример расчета

За исходные примем следующие значения:

• Вычислите длину всей ленты, например, 10 м Х 4= 40 м.
• В зависимости схемы армирования, рассчитываете количество продольного (горизонтального) профиля, например, при трехполосной схеме, понадобиться 40Х3Х2 = 240 м, потому что в каркасе используют 2 пояса из прута d – 12.
• Определите количество вертикальных вставок длиной 80 см из расчета по 20 на каждую сторону дома: получается 20Х4Х0.8=80 метров d – 10 mm.
• Высота каждой перемычки будет равна 60 см, что в сумме на весь периметр составит: 40Х0,6=48 метров d – 10 mm.
• В заключение проведите подсчет крепежа для связки, выделяя по 0,30 м проволоки на каждый хомут.

Обратите внимание, что иногда, с целью усиления устойчивости армирующего эффекта в траншее, перегородки углубляют, вбивая их нижние окончания в толщу на 10 или 20 см. в дно котлована

Подобный подход вносит изменения в расчет металла для вертикальных рядов арматуры. Здесь за основу нужно брать не 60 см длины (как в примере выше), а 70 или 80.