Расчет арматуры в ленточном фундаменте: Калькулятор ленточного фундамента

Расчет арматуры для ленточного фундамента: инструкция с примерами | 5domov.ru

Ленточный фундамент используется в строительстве чаще других конструкций. Он прекрасно выдерживает вертикальные нагрузки от веса здания, но плохо работает на изгиб. В процессе такого действия фундаментная конструкция начинает трескаться, постепенно теряя свои первоначальные технические характеристики. Именно поэтому в тело бетонной конструкции устанавливается армирующий каркас, собранный из стальной арматуры.

Оглавление:

• Конструкция ленточного фундамента
• Конструкция армирующего каркаса
• Правила расчета арматуры ленточного фундамента
• Расчет арматуры ленточного фундамента с примером
• Марки арматуры для ленточного фундамента

Конструкция ленточного фундамента

Чисто конструктивно ленточный фундамент – это лента (отсюда, в принципе, и название), которая сооружается под все стены здания. Это непрерывная конструкция, закладываемая в грунт, для чего для нее возводится опалубка, устанавливаемая в предварительно выкопанную траншею.

Достоинства ленточного фундамента:

• высокая несущая способность;
• простота сооружения;
• высокая скорость возведения.

Есть у конструкции и свои недостатки:

• большой вес сооружения, что может спровоцировать неравномерную его усадку, поэтому очень важно предварительно провести исследование грунта и определить уровень пролегания грунтовых вод;
• после заливки придется ждать 28 дней, когда бетон наберет свою марочную прочность, после чего фундамент можно нагружать.

Конструкция армирующего каркаса

Чисто конструктивно армокаркас для ленточного фундамента – это объемная конструкция из двух или более решеток, которые устанавливаются вертикально на определенном расстоянии друг от друга и скрепляются между собой поперечинами из той же арматуры. Размеры фундамента рассчитываются с учетом нагрузок, которыми здание давит на основу. А так как именно армирующий каркас является основной для сдерживания нагрузок, то необходимо рассчитывать и его.

Правила расчета арматуры ленточного фундамента

Расчет арматуры для ленточного фундамента производится на основании двух документов: СНиП под номером 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» и пособию по проектированию – «Армирование элементов железобетонных зданий». В них четко расписаны требований к армокаркасу ленточного фундамента. А именно:

1. Общая площадь продольных арматурных стержней должна равнять 0,1% от сечения ленты.
2. Каркас должен полностью поместиться в тело фундамента так, чтобы от его краев до арматуры оставался промежуток, равный 5 см. Это касается всех плоскостей: боковин, верхней и нижней поверхностей.
3. Если длина ленточного фундамента с одной стороны не превышает 3 м, то для ее усиления используются арматурные стержни диаметром 8-10 мм. Если длина превышает 3 м, то – не менее 12 мм.
4. Вертикальные (они же монтажные) и поперечные прутки арматуры не являются несущими. Основная их задача – соединение и крепление продольной арматуры. Поэтому поперечины и вертикальные элементы собираются из стержней меньшего диаметра, можно использовать гладкую арматуру, а не рифленую.
5. Для продольного использования арматуры применяют материал марки А3 – стальной горячекатаный рифленый. Для вертикального и поперечного марка А1, А2 или А3.
6. Расстояние между вертикальными, а также между поперечными прутками составляет 20-40 см.
7. Если высота армокаркаса не превышает 80 см, то в качестве поперечных прутков можно использовать арматуру диаметром 6 мм. Если параметр высоты превышает обозначенный показатель, то лучше использовать стержни диаметром 8 мм.

Основной расчет проводится на основании позиции под номером «1». Таким образом рассчитывается количество продольных стержней.

Расчет арматуры ленточного фундамента с примером

Вводные данные:

• длина ленточного фундамента – 20 м;
• ширина – 40 см;
• высота — 80 см.

В первую очередь необходимо рассчитать количество продольно уложенной арматуры.

1. Площадь сечения фундаментной ленты составляет 40х80=3200 см².
2. Общая площадь продольных арматурных стержней: 3200х0,1%=3200х0,001=3,2 см². Или можно так: 3200/1000=3,2 см².

Теперь полученное значение надо разделить на площадь одного стержня, тем самым получается количество требуемой продольной арматуры. Получить площадь одного прутка можно двумя способами. Первый – найти в интернете таблицу соотношения диаметра и площади арматуры. Одна из таких на фото ниже.

Второй – самостоятельно провести расчет, используя формулу площади круга:S=πD²/4, где

• «π» — это Архимедово число, равное 3,14,
• D – диаметр арматуры.

Следующий этап расчета арматуры ленточного фундамента – определение общей длины продольных стержней. Необходимо отметить, что в продольном направлении прутки укладываются относительно друг друга с нахлестом, равным 5-10 см. То есть, именно на выбранный размер уменьшаются длины прутков, стандартная длина которых составляет 10,7 м. Получается, что длина каждого после соединения будет равна 10,6 м или 1160 см.

Учитывая длину ленточного фундамента – 20 м, можно рассчитать,

Теперь необходимо определить количество и длину вертикальных и поперечных элементов армирующего каркаса ленточного фундамента. Учитывая позицию номер «2» требований к сборке армокаркаса, можно точно сказать, какая длина будет у поперечных и вертикальных стержней:

• у поперечных: 40-10=30, где «10» — это два по пять расстояние от краев фундаментной конструкции до каркаса, «40» — это ширина ленты;
• у вертикальных: 80-10=70 см.

То есть, в общей сложности, если оба элемента изготавливаются из одного типа арматуры, то на их изготовление уйдет 1 м стального материала (30+70=100 см). Далее необходимо рассчитать количество используемых стержней данного типа в самом каркасе. Если расстояние между ними выбрано в пределах 30 см, то количество определяется путем деления общей длины фундамента на шаг установки: 2000:30=66,66 штук. Округляем до 67.

А так как общая длина двух элементов составляет 1 м, то на их изготовления уйдет 67 м арматуры. Этот показатель умножается на «2», потому что в армирующем каркасе поперечных и вертикальных стержней две пары. Первые располагаются верху и снизу конструкции в горизонтальной плоскости, вторые по бокам в вертикальной. Значит, для их изготовления потребуется 67х2=134 м.

Не всегда шаг укладки вертикальных стержней совпадает с шагом поперечных, как было рассмотрено на примере выше, потому что поперечины в основном выполняют функции стяжек между решетками. И их количество можно уменьшить. К примеру, укладывать с шагом 50 см.

Поэтому расчет требуемой арматуры придется производить для двух элементов по отдельности.

Поперечины рассчитываются так:

• 2000:50х30=120 см или 12 м, где «20» — длина фундаментной ленты, «50» — шаг установки поперечин, «30» — длина одного поперечного элемента.

Вертикальные стержни так:

• 2000:30х30=2000 см или 20 м, где шаг установки 30 см.

Получается, что общая длина арматуры, требуемой для изготовления вертикальных и поперечных элементов, составляет 12+20= 32 м. С оговоркой, если для них используется арматура одинакового диаметра. В противном случае каждый параметр надо будет учитывать по отдельности.

Необходимо обозначить, что представленный расчет арматуры для ленточного фундамента в плане подсчета количества стержней, является неполным. Потому что в углах фундаментного сооружения используется особое соединения каркасов, расположенных по разным сторонам ленточной конструкции.

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.

Сразу оговоримся, что в сооружении фундаментов две последние позиции не применяются. Они обладают высокими техническими характеристиками, но очень дороги, что формирует высокую себестоимость конструкции.

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.

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.

Заключение

Расчет арматуры для ленточного фундамента – важная составляющая правильного сооружения основания дома. Главная задача все расчеты провести строго по вышеописанной последовательности. Нельзя допускать неточностей в определении диаметра используемых стержней, шага установки арматурных прутков и правил их скрепления между собой. Любая ошибка может привести к растрескиванию фундамента, а соответственно и стен дома.

Расчет арматуры для ленточного фундамента, примеры, онлайн-калькулятор

Стандартный калькулятор онлайн расчета фундамента ленточного типа помогает вычислить необходимое количество стройматериалов и подобрать армирование. Закладка связанного каркаса из стальных прутьев является обязательным этапом, эта конструкция противостоит силам растяжения, возникающим при подвижках грунта и воздействии весовых нагрузок. Для арматуры цель заключается в выборе правильного и оптимального в плане цены размещения прутьев, подбора подходящего типа и диаметра металлопроката, определении суммарного метража и веса. Основной регламентирующий документ – СНиП 52-101 от 2003 года.

Оглавление:

1. Что учесть при составлении схемы?
2. Самостоятельный расчет по шагам
3. Полезные рекомендации

Исходные данные и условия для расчета арматуры

Этот этап проводится после определения ширины основы и проверки ее соответствия весовым нагрузкам и геологическим условиям участка. В начале известны назначение и этажность постройки, материалы, тип и однородность грунта, уровень подземных вод. Эти данные служат основой для выбора глубины закладки, оптимальной марки бетона, толщины подушки. Знание длины, высоты и ширины ленты позволяет без проблем получать величину объема монолита, его периметра и сечения. В процессе учитываются не только наружные стены, ленточный фундамент заливается под все несущие конструкции, включая внутренние перегородки, правильный онлайн-калькулятор всегда предлагает выбрать нужную схему.

Самостоятельный расчет армирования начинается с составления схемы каркаса и определения необходимого диаметра прутьев. У ленточного типа предусматривается как минимум два ряда продольно расположенных стержней, это условие обязательно. СП указывают пределы при размещении и фиксации арматуры:

• Максимальный промежуток между двумя продольными прутьями – 40 см. Выполнение этого условия подразумевает закладку дополнительного стержня при превышении ширины ленты свыше 50 см.
• Расстояние от металла до боковых и нижних стен бетонной конструкции не может быть меньше 50-70 мм, верхних – 70-80. Но при этом крайние элементы каркаса не смещают в центр, в случае ленты это делает бессмысленным сам процесс армирования.
• Интервал между рядами по вертикали варьируется от 60 до 80 см. С учетом вышеизложенного это означает, что при высоте фундамента в пределах 1 мм (т.е. мелкозаглубленного типа) двух поясов армирования достаточно, но при необходимости закладки ниже уровня промерзания грунта (1,5-2 м) или строительстве дома с подвалом частота рядов возрастает.
• Поддерживающие (монтажные) вертикальные и поперечные ряды связываются в единую конструкцию и пересекаются друг с другом, шаг размещения варьируется от 30 до 80 см.
• В качестве горизонтальных прутьев, принимающих и распределяющих основные нагрузки, используются изделия с периодическим профилем (имеющие маркировку АIII или А3). Для вертикальных и продольных допускается применение гладких марок (АI или А1, соответственно). Ребристая поверхность обеспечивает более качественное сцепление с частицами бетона.

Диаметр продольной арматуры для фундамента выбирается из учета требований СНиП: минимальное процентное соотношение стали в бетонной конструкции составляет 0,1% от ее сечения. Рассмотрим пример: для ленточного основания шириной в 40 см и высотой 1 м выбирается схема из 4 прутьев, требуемая площадь сечения – от 4 см2 и выше. Существуют специальные таблицы, помогающие подобрать оптимальный диаметр одного продольного стержня, в данном случае это 12 мм. При их отсутствии расчет проводят самостоятельно, величина сечения находится по формуле: F=π·R2, где π=3,1415, R – радиус. Для обеспечения равномерного распределения нагрузки все продольные элементы должны иметь одинаковый диаметр, при наличии изделий с разным сечением (к примеру, 14 и 12 мм) более толстые прутья укладываются снизу.

Минимальный диаметр остальной арматуры для связки составляет 6 мм, верхний предел в частном строительстве – 10. В отличие от продольных неразрывных прутьев эти стержни представляют собой отрезки нужной длины, немного превышающие высоту и ширину каркаса, т.е. выступающие за края стыков.

Рекомендуемый тип фиксации пересекающихся и угловых элементов – обвязка проволокой, сварочное соединение не подходит из-за риска коррозии и разрушения стыков.

Исходные данные: для фундамента под деревянный дом с шириной ленты в 40 см и высотой в 100 требуется определить количество арматуры. Несущими являются только наружные стены, длина составляет 10 м, ширина – 6. С учетом вышеизложенных требований для данного дома подходит схема с 4 продольными ребристыми прутьями с диаметром в 12 мм, размещенных на расстоянии в 80 см между собой по высоте. Шаг вертикальных и поперечных стержней – 50 см.

Рекомендуемая последовательность расчета:

• Определяется минимальный метраж для продольных рядов с учетом периметра здания: (6+10)×2=32 м. Соответственно, на схему из 4 прутьев потребуется не менее 88 м.
• Рассчитывается общая длина арматуры для поперечных элементов каркаса: периметр дома делится на шаг размещения: 32/0,5=64 узла. Расстояние между продольными рядами – 30 см, но с учетом выступания концов за края стыка отрезки нарезают по 34 см как минимум (рекомендуемый запас для выполнения данного условия – от 10 %). Таким образом, для соединения каркаса поперек потребуется 64×0,34≈22 м арматуры.
• Находится длина отрезков вертикальных стержней и их общий метраж. Для приведенной высоты ленточного фундамента она составляет 0,8+0,8×10 %≈0,88 м, для определения их количества число узлов умножают на 4. На них уйдет: 64×4×0,88≈225 м.
• Требуемый вес (продукция реализуется в кг и тоннах). Используются стандартные значения для изделий выбранного диаметра: 1 п.м. металлопроката А3 сечением в 12 мм весит 0,888 кг, то же для гладкой разновидности 10 мм – 0,617. В итоге потребуется не менее 88×0,888=79 кг рифленой продукции и (225+22)×0,617=152 кг стали А1.

Приведенная схема расчета арматуры для ленточного фундамента является упрощенной и не учитывает запасы на закладку при соединении двух продольных прутьев (не менее 30 см), потребность в усилении углов и другие факторы.  Большинство онлайн-калькуляторов их также не берет во внимание, полученный результат показывает необходимый минимум и помогает составить бюджет строительства. Для исключения ошибки предусматривается 10-12 % запас.

Что еще следует учесть, потребность в подушке

При возведении на сложных грунтах допустимый минимум диаметра арматуры составляет не 12, а 16 мм. То же относится к необходимости заливки конструкций тяжелыми марками бетона. Вне зависимости от типа постройки для соединения отдельных элементов армокаркаса используется вязальная проволока, а не сварка. Расчет ее количества несложный: число узлов умножают на длину отрезка на обвязку (30-50 мм), метраж пересчитывается в вес, из-за риска разрывов материал приобретается с 50-100 % запасом.

Арматура не укладывается на грунт, для предотвращения подобной ситуации под нижний ряд каркаса подкладывают кирпичи или специальные пластиковые стаканчики. Засыпка и трамбовка песчаной подушки под ленточное основание – обязательный этап, данный слой снижает нагрузку на нижний продольный ряд. На подвижных грунтах он занимает не менее 30 см. В особо сложных случаях организовывается фундамент с подушкой под ленту из тощего бетона толщиной около 10 см, армирование этого слоя необязательно.

: все, что вам нужно знать

Иногда называемый ленточным фундаментом, ленточный фундамент представляет собой тип мелкозаглубленного фундамента, часто используемый в жилых домах малой и средней этажности. Подходит только там, где грунтовые условия стабильны и имеют хорошую несущую способность, а ленточные фундаменты строятся быстро и экономично.

Когда подходят ленточные фундаменты?

Вообще говоря, фундаменты подразделяются на фундаменты глубокого и мелкого заложения, и выбор типа фундамента для любого строительного проекта зависит от ряда факторов, включая само здание, состояние грунта, доступность, бюджет и сроки.

Ленточный фундамент — это лишь один из нескольких типов мелкозаглубленного фундамента. Их можно использовать для поддержки несущих стен, если несущая способность подстилающего грунта оценена и признана достаточной для проекта. Ленточные фундаменты также можно использовать для поддержки тесно сгруппированных колонн.

Тщательная оценка состояния грунта по всей площади здания имеет жизненно важное значение для определения общей несущей способности участка, любых более слабых участков и любых других факторов, таких как ограничения доступа, потоки воды или другие факторы. условия, которые могут повлиять на фундамент. Например, на участках площадки, где несущая способность грунта снижена, может потребоваться более широкий ленточный фундамент, а также армирование бетона соответствующими стальными арматурными изделиями.

Как упоминалось ранее, ленточные фундаменты подходят только для малоэтажных и среднеэтажных зданий с очень хорошим грунтовым состоянием. Обычно они используются только для внутренних жилых проектов, включая новостройки и пристройки. Для участков с неблагоприятными грунтовыми условиями, а также для высотных или крупных зданий требуются глубокие фундаменты, и ленточные фундаменты никогда не должны использоваться (Cons, 2020).

Ищете стальную арматуру?

У нас есть все необходимое для армирования бетона; от незакрепленной и изогнутой арматуры до сборных каркасов, сетки и всех аксессуаров, которые вам понадобятся для правильного выполнения работы.

Подробнее

Преимущества ленточных фундаментов

При правильном использовании ленточные фундаменты дают значительные преимущества. Они относительно недороги с точки зрения конструкции и материалов, хорошо разбираются как профессионалами в области строительства, так и работниками ручного труда. Строительство ленточного фундамента выполняется быстро и просто, требуется лишь простейшая опалубка и установка арматуры.

Ограничения ленточного фундамента

Как мы уже говорили, ленточный фундамент подходит только для относительно небольших строительных проектов с относительно низкой нагрузкой. Там, где состояние грунта слабое или неравномерное, использование ленточного фундамента может иметь очень серьезные последствия, потенциально приводя к проблемам с целостностью конструкции или даже к обрушению. Ленточные фундаменты также могут быть непригодны на участках с уклоном или на участках, где требуется подпорная стенка.

Пошаговое руководство по использованию ленточного фундамента

• Определите и разметьте расположение всех несущих стен
• Выкопайте траншеи, используя центральную линию каждой стены в качестве ориентира залитого бетона
• Расположите стальную арматуру, стержни или сетчатые панели, в зависимости от ситуации, и закрепите подходящими стяжками и распорками
• Залейте бетоном траншею, обеспечив уровень, равномерное покрытие и плотность
• Перед снятием опалубки дайте бетону застыть в течение рекомендуемого времени.
• Вынутый грунт можно использовать для обратной засыпки пространства, где была снята опалубка.

Ленточные фундаменты подходят только для проектов с достаточной несущей способностью грунта. Поскольку типы грунта могут включать гравий, песок, глину и ил, каждый из которых имеет свои уникальные свойства, несущую способность и слабые места, перед началом строительного проекта необходимо провести геотехническое обследование всей площадки. Стандартное испытание на проникновение (SPT) может быть проведено для определения типа и состава грунта, и результаты этого испытания должны быть использованы в процессе проектирования, чтобы гарантировать, что для проекта выбран наиболее подходящий тип фундамента. Соответствующие стандарты глубины и ширины фундамента также должны учитываться и соблюдаться на этапе общего проектирования. Рекомендуемая ширина ленточного фундамента показана на диаграмме ниже: (Инженеры, 2022)

Пример конструкции ленточного фундамента

Вот примерный расчет минимальной ширины для заданного веса конструкции (q _{допустимый} )

q _{предельный} — максимальный вес конструкции, умноженный на коэффициент безопасности.

Приведены данные:

Удельный вес грунта γ = 19,5 кН/м³

Прочность сцепления грунта c = 10 кН/м²

Угол внутреннего трения Φ = 20°

Глубина грунтовых вод = ниже зоны влияния

Глубина основания Df = 1 м

q _{допустимая}  = 125 кН/м

Коэффициент запаса прочности FOS = 3

Ширина полосового основания B = ?

Уравнения:

Q _ULTIMATE = SC × C × NC + Q × NQ + 0,5 × S2 × γ × B × Nγ

Q _{ULTIMAT 125 кН/м × 3 = 375 кН/м}

q = Df × γ = 1 × 19,5 кН/м³ = 19,5 кН/м³

Уравнение несущей способности Терцаги: qu =C/Nc + γ Df Nq + 0,5 γ B N γ

Решение: