Шаг арматуры в фундаментной плите: Армирование фундаментной плиты:Чертёж,расчёт,шаг арматуры

Как армировать монолитную фундаментную плиту? — CemGid.ru

CemGid.ru — бетон, цемент, фундамент, армирование, арматура

бетон, цемент, фундамент, армирование, арматура, пескобетон

Железобетонный плитный фундамент применяют для создания надёжного основания при строительстве сооружений на слабых почвах и высоком уровне грунтовых вод. Работа его происходит в условиях действия значительных неравномерных напряжений сжатия и изгиба, вызванных деформациями несущего пласта и нагрузок от конструкций здания. Особенно это характерно для современных монолитных строений, имеющих нерегулярное распределение вертикальных элементов.

Оглавление:

1. Критерии выбора арматуры
2. Разработка схемы
3. Расчет диаметра стержней
4. Технология монтажа по шагам

Цели и задачи

Бетон хорошо работает на сжатие, но плохо на растяжение. Этот недостаток устраняется его упрочнением стальными прутами. В результате раствор берёт на себя сжимающие нагрузки, а растягивающие и изгибные напряжения воспринимает арматура.

Цель состоит в создании условий совместной работы бетона и арматуры в плите: надёжное их сцепление, защита от коррозии и эффективное расположение в местах, испытывающих растяжение или изгиб.

Задачи:

• Подбор схемы, материала, типа и диаметра стержней, разработка чертежа и технологии укладки и соединения прутьев.
• Монтаж каркаса.

Основными показателями качества являются:

• Прочность.
• Характеристики сцепления с бетоном.
• Свариваемость.
• Хладостойкость.
• Пластичность.

При усилении плитного фундамента строительные правила рекомендуют использовать в качестве рабочих стальные прутья периодического профиля класса прочности А400, А500 и А600. Они представляют собой цилиндрические стержни с двумя продольными рёбрами и поперечными выступами постоянной или переменной высоты. Такие профили называются, соответственно, кольцевой и серповидный, и обеспечивают хорошее сцепление.

Периодическая арматура выпускается диаметрами от 6 до 50 мм длиной 6 и 12 м, изготавливается из сталей марки 35ГС и 25Г2С. В малоэтажном строительстве для фундаментных плит обычно используют прутки от 6 до 16 мм. Стержни с большими поперечными сечениями применять нет необходимости, так как они не будут загружены растягивающими нагрузками и не обеспечивают эффективную совместную работу с бетоном.

Класс прочности обозначает нормативное значение сопротивления растяжению в мегапаскалях. Например, А400 расшифровывается так: горячекатаная или термомеханически усиленная, рассчитанная на нагрузку в 400 МПа. Свариваемая дополнительно маркируется литерой «С»: А400С, А500С.

Схема каркаса

Армирование плитного фундамента выполняют слоями с помощью сеток из сварных или вязаных прутов. Придерживаются рекомендаций:

1. Если толщина основы менее 150 мм, то укладку выполняют в один слой. При большей — в виде каркаса из двух параллельных поясов.
2. Рабочие прутки располагаются взаимно перпендикулярно в слое, который параллелен подошве. Сетки имеют одинаковые ячейки шириной от 20 до 40 см в зависимости от нагрузки. Максимальное расстояние между стержнями не должно быть более полуторократной толщины основания. Верхние и нижние слои соединяют вертикальными изделиями диаметром 6-8 мм с тем же шагом, что и у рабочих или в два раза большим (в зависимости от нагрузки).
3. При выборе толщины защитного слоя учитывают, выполнялась или нет бетонная подготовка для будущего монолитного фундамента (если она отсутствует, то размер принимают равным 70 мм, а при наличии — 40 мм). На это расстояние стержни должны быть утоплены в тело на всех гранях во избежание их ускоренной коррозии.
4. Если сторона основания монолитной железобетонной плиты меньше 3 м, используют диаметр не менее 10 мм, при длине свыше 3 м берут пруток 12 мм и более.
5. При армировании фундамента торцы укрепляют П-образными элементами, изготовленными загибом прутьев, и связывающих (на длине двух толщин основания) верхний и нижний слои каркаса. Делается это с целью анкеровки изделий на краях и возможности восприятия крутящих моментов.
6. Шаг уменьшают в два раза (до 10 см) при опасности продавливания (например, местными нагрузками типа вертикальных колонн).
7. Если в конструктивной схеме сооружения предусмотрено выполнение монолитной стены, то выводят вертикальные выпуски стержней, которые остаются после заливки. При монтаже их вводят в массив основания на глубину двух толщин, крепят к каркасу и загибают. Такое решение обеспечивает совместную работу стены и плиты.

Для точного расчёта выполняют чертеж, на котором указаны тип, диаметры и длины, расстояния между прутками и рядами, конструкции элементов усиления.

Выбор диаметра арматуры

Расчёт монолитной плиты представляет собой достаточно сложную задачу и может быть выполнен только специализированной проектной организацией. При малоэтажном строительстве для оценки требуемого диаметра применяют подход, основанный на минимально допустимом содержании.

При расчёте этим способом используют коэффициент армирования (μ): μ = А/(В∙Н), где:

• А — площадь поперечного сечения стержней;
• В — ширина плиты;
• Н — рабочая высота (необходимо из общей толщины основания вычесть размер защитных слоёв).

Для плоских плит строительными нормами установлено минимальное значение коэффициента μ_min=0,3%. Основываясь на этом, легко рассчитать требуемый диаметр.

Пример расчета диаметра

Исходные данные: монолитная плоская плита размером в плане 800х800 см, высотой 38 см на бетонной подготовке. Так как высота больше 150 мм, усиление сетками выполняется в два ряда. Защитный слой арматуры равен 4 см с каждой стороны основания. Длина её более 3 м, следовательно, диаметр должен быть не менее 12 мм.

Определяем суммарную минимальную площадь поперечного сечения рабочей арматуры: А = 800∙(38-2∙4)∙0,3%=72 см2. Площадь сечения одного пояса каркаса: 72/2=36 см2. Количество прутков в ряду получим делением её на площадь поперечного сечения одного стержня (берём из стандарта). Для двух рядов оно удвоится.

Результаты расчётов диаметра для одного ряда:

Выбираем диаметр прутков 12 мм, расстояние между ними принимаем с запасом 200 мм. Чем реже шаг, тем более прочной и надёжной будет конструкция плитного фундамента. Однако следует отметить, что существует и максимально допустимое значение коэффициента армирования (μ_max=5%). Имеются также варианты расчетов оптимальных параметров, при которых предельные напряжения в бетоне и прутках совпадают.

Монтаж арматурного каркаса

1. Устройство опалубки из бруса по наружному контуру плиты, укладка гидроизоляции на бетонную подготовку или гравийно-песчаную подушку.

2. Монтаж нижнего ряда на высоте 4 см от бетонной подготовки (или 7 см от подушки) с помощью пластиковых или стальных опор. Сетки с требуемым размером ячеек и диаметром арматуры класса А400, А500 сваривают и вяжут на месте строительства или используют готовые. Применение сварных сеток, изготовленных по ГОСТ 23279-2012, ускоряет производство работ, но они выпускаются ограниченной номенклатурой. В последнее время от сварки постепенно отказываются, так как нагрев приводит к изменению структуры стали и деформации.

На месте стержни обычно связывают в узлах проволокой диаметром от 2 до 4 мм. Для удобства и обеспечения вязки рабочей арматуры с одинаковым шагом приобретают шаблоны крестообразного типа. Если прутки короче плиты, то их соединяют с нахлёстом в 40-50 калибров. Необходимо следить, чтобы изделия не касались поверхности опалубки и подошвы основания.

3. Устанавливают подставки для верхнего ряда сетки в виде сварных каркасов (треугольной формы), стальных уголков, швеллеров. Расстояния между указанными технологическими опорами должны обеспечивать жёсткую фиксацию сеток в процессе заливки.

4. Монтируют вертикальные прутки диаметром 6-8 мм с шагом 20-40 см, связывая верхний и нижний пояса.

5. Крепят П-образные прутки к сеткам по периметру каркаса для усиления торцов плиты.

6. Если проектом предусмотрено возведение монолитной стены, изготавливают и вяжут вертикальные Г-образные выпуски.

7. Далее производят укладку бетона требуемого класса прочности.

Похожая запись

You missed

Какая арматура нужна для монолитной плиты фундамента?

Имея столько положительных качеств бетон, при определенных нагрузках, становится хрупким материалом.

Монолитные блоки не переносят сгибания и растягивания. В уже построенном доме, при просадке грунта, в каком-либо месте на бетонный монолитный фундамент будет действовать продольная нагрузка, которая может привести к деформации блока или его разрушению.

Такие же проблемы могут возникать и на углах постройки. Просадка или вспучивание грунта даст нагрузку на изгиб и как следствие на растягивание.

Возникают трещины. Причина: неправильный определение свойств почвы, грунт по длине фундамента неоднородный и на разных участках по-разному воспринимает нагрузку. Для уменьшения такого влияния на бетон применяется армирование, которое поможет защититься от подобных воздействий.

Применение арматуры в строительных целях

Арматурные стержни в первую очередь служат для того, чтобы уберечь бетонное основание от значительных нагрузок и, как следствие, образования разрушений и трещин. Бетон сам по себе не может дать прочностные характеристики, особенно при большой площади использования, заливки.

В первую очередь арматура, стальная или композитная, позволяет фундаменту справляться с резкими скачками температур и подвижностью грунта. Здесь сразу становится актуальным информация о фундаменте на пучинистых грунтах, и о том, как именно его собирать и заливать.

В свою очередь, бетонное покрытие же спасает арматуру от плавления под воздействием огня и уберегает от коррозии, правда, последнее относится к стальному материалу, если же в работе используется современная стеклопластиковая арматура, то коррозия ей совершенно не страшна.

Неровная поверхность арматуры позволяет прочно сцепляться материалам при заливке бетонного раствора. Стержни арматуры укладываются продольно и поперечно для прочности всей конструкции. При этом укладку следует проводить по всем правилам.

Важно! Приступая к работе с армированием монолита, нужно понимать, как на практике реализовывается схема армирования.

Кроме того, необходимо выбрать способ соединения арматуры. Если это стальные стержни, то можно использовать и вязательную проволоку и сварку, если композитная, то проволоку.

Зачем нужен каркас из арматуры?

Технология армирования монолитной плиты не представляется сложной, однако имеет свои нюансы, на которые обязательно следует обратить внимание:

1. Строительные нормативы предусматривают расположение внутри бетонного монолита пространственного армокаркаса, который состоит из двух продольных поясов арматуры, соединенных вертикальными перемычками между собой. Однако при устройстве заглубленного фундамента, превышающего по толщине 1,2 м, в каркас вводится ещё и средний пояс, обеспечивающий большую прочность конструкции. 2. Для сооружения армокаркаса монолитной плиты использовать нужно только чистую арматуру, без ржавчины, мусора и грязи, в противном случае не произойдет крепкой сцепки каркаса с бетоном. 3. Обязательно необходимо соблюдать шаг армирования в соответствии с типом грунта и глубиной закладки фундамента. Не допускать пропусков и перекосов. 4. Споры о том, как можно лучше производить соединение прутьев арматуры в единый каркас, происходят постоянно. Стандарты ГОСТ и СНиП предусматривают два способа: сварка и связывание вязальной проволокой. Однако следует учесть, что высокая температура, характерная для сварки, может негативно сказаться на прочности арматуры. Каркас, связанный проволокой, приобретает дополнительную эластичность, которая помогает ему лучше переносить внешние динамические нагрузки.

Ответы на вопросы: Как выбрать арматуру? Как рассчитать её расход? Подробно освещены в статье «Особенности армирования монолитной плиты» (см. раздел «Информаторий»). Если армирование произведено без технологических нарушений, то фундамент получится прочным и надежным. Он будет хорошо воспринимать нагрузки на изгиб и растяжение, что положительно скажется на сроке эксплуатации дома.

Бетонный монолит в основании дома и межэтажных сводах из-за особенностей материала очень слабо противостоит изгибающему напряжению. Проблему решает армирование опорных конструкций металлом.

Принципы установки металлокаркаса в цельном основании здания и сплошных перекрытиях схожи между собой. При расчете арматуры монолитных плит в частном домостроении ориентируются на требования из строительных нормативных документов.

Армирование фундаментной плиты

Усиливающим материалом обычно служат стальные стержни класса А400 (по прежней маркировке — АIII) с серповидным профилем.

Общие сведения по результатам расчетов.

• Периметр плиты — Длина всех сторон фундамента
• Площадь подошвы плиты — Равняется площади необходимого утеплителя и гидроизоляции между плитой и почвой.
• Площадь боковой поверхности — Равняется площади утеплителя всех боковых сторон.
• Объем бетона — Объем бетона, необходимого для заливки всего фундамента с заданными параметрами. Так как объем заказанного бетона может незначительно отличаться от фактического, а так же вследствие уплотнения при заливке, заказывать необходимо с 10% запасом.
• Вес бетона — Указан примерный вес бетона по средней плотности.
• Нагрузка на почву от фундамента — Распределенная нагрузка на всю площадь опоры.
• Минимальный диаметр стержней арматурной сетки — Минимальный диаметр по СНиП, с учетом относительного содержания арматуры от площади сечения плиты.
• Минимальный диаметр вертикальных стержней арматуры — Минимальный диаметр вертикальных стержней арматуры по СНиП.
• Размер ячейки сетки — Средний размер ячеек сетки арматурного каркаса.
• Величина нахлеста арматуры — При креплении отрезков стержней внахлест.
• Общая длина арматуры — Длина всей арматуры для вязки каркаса с учетом нахлеста.
• Общий вес арматуры — Вес арматурного каркаса.
• Толщина доски опалубки — Расчетная толщина досок опалубки в соответствии с ГОСТ Р 52086-2003, для заданных параметров фундамента и при заданном шаге опор.
• Кол-во досок для опалубки — Количество материала для опалубки заданного размера.

Технология усиления

Чтобы разобраться с технологией процесса усиления, возьмем ситуацию устройства монолитной плиты фундамента. Это наиболее сложный процесс, но и самый показательный.

Дело в том, что композитные прутья укладываются аналогично стальным, отличие только в диаметре стержней. А фиброволокно замешивается в массу бетона при его затворении.

Подготовка к усилению

Армирование плиты монолита происходит после того, как произведены подготовительные работы, а именно:

• вырыт котлован,
• отсыпана и утрамбована песчано-щебневая подушка,
• установлены щиты опалубки,
• проложен материал гидроизоляции.

Перед укладкой сетки усиления следует определиться с диаметром стержня, и рассчитать количество необходимого материала. Если у вас на руках есть проект строительства, то все эти данные прописываются в спецификации — и в расчетах нет необходимости.

Порядок расчета арматуры.

Согласно нормативам СНиП, процент армирования бетона должен составлять 0,15 – 0,3% (М300 – М200, соответственно). Практика проектирования показывает, что пруток периодического сечения 12 мм обладает достаточным запасом прочности для любых малоэтажных зданий с кирпичными, бетонными стенами. Максимально возможный диаметр стержня, используемый индивидуальными застройщиками, составляет 16 мм. То есть, с увеличением сборных нагрузок необходимо увеличивать, как толщину плиты, так и диаметр арматуры.

Расчет арматуры начинается с определения толщины плиты:

• длина пролета делится на 20 – 25
• добавляется 1% погрешности
• получается высота конструкции

Как рассчитать количество арматуры для монолитной плиты.
Например, для стандартных 6 м пролетов толщина конструкции составляет 30 см. Армируют плиту исключительно горячекатаной арматурой класса А2 и выше. Хомуты, вертикальные перемычки допускается изготавливать из прутков класса А1 диаметром 6 – 8 мм.

Определение сечений.

Расчет арматуры по сечению зависит от прочности бетона (класс В10 – В25), арматуры (класс А240 – А500, В500) на сжатие. Чаще используется бетон В25, арматура А500, имеющие расчетное сопротивление 11,5 МПа, 435 МПа, соответственно. Опирание по контуру в кирпичных коттеджах (четыре несущих стены по периметру) встречается редко. Поэтому используется расчет статической конструкции со средними опорами, план нижнего уровня. Конфигурация верхнего, мансардного этажа обычно совпадает с ним.

• фундамент имеется под проемами
• нагрузки распределяются равномерно
• сопротивление грунта минимально возможное 1 кг/м2

Как рассчитать арматуру для монолитной плиты.
Последнее допущение позволяет перестраховаться при незначительном увеличении сметы строительства, не заказывать геологию, топографию, определять грунты на глаз. При сборе нагрузок достаточно производят расчет нагрузки от плиты – объемный вес ж/б (2500 кг/м 2 ) умножается на высоту плиты, коэффициент надежности (1,2). Аналогичным образом добавляются нагрузки от всех конструкций (полы, стропила, кровля, перекрытия, снеговая, ветровая).

Схема армирования.

При наличии внутренних стен нагрузки распределяются неравномерно, расчет арматуры производится по нескольким сечениям плиты. Вычисления могут производиться по нескольким методикам с примерно одинаковым результатом (новый СНиП, способ ж/б балки, по моменту сопротивления), изменится высота расположения сетки армопояса.

После чего корректируется принятая на начальном этапе толщина плиты для экономии бетона. После сверки с таблицами СНиП вычисляются необходимые площади сечения, количество прутков, диаметр арматуры. Затем этот параметр унифицируется с учетом коэффициента армирования в зонах опор. При значительных габаритах плиты реальная экономия металлопроката достигает 27% за счет отсутствия нижней сетки в ее центральной части

Расчет количества.

Арматура обычно продается весом, у каждого продавца имеется таблица перевода длины прутка в массу и наоборот. Если произвести вычисления заранее, можно проконтролировать эти цифры при покупке. Производится расчет количества арматуры по схеме:

• вычисление количества продольных стержней – из длины короткой стены необходимо отнять два защитных слоя по 2 см, разделить цифру на шаг сетки, отнять еще единицу
• подсчет количества поперечных стержней – аналогично предыдущему способу, только с размером длиной стены

Общие рекомендации

1. при соединении стержней по длине минимальный нахлест составляет 20 диаметров, но не меньше 250 мм;
2. все зоны, в которых возможен изгиб, в обязательном порядке должны быть усилены;
3. при выборе между сваркой и вязкой, лучше — второе;
4. при необходимости использовать стержни разного диаметра, те, которые толще, располагают снизу.

Коровин Сергей Дмитриевич

Магистр архитектуры, закончил Самарский Государственный Архитектурно-Строительный Университет. 11 лет опыта в сфере проектирования и строительства.

Схема армирования

Пример схемы (чертежа) армирования плитного фундамента.

Армирование железобетонной плиты производится неравномерно: в местах опирания стен или колонн необходимо дополнительное усиление. Такие участки называются зоны продавливания. Укладка арматуры производится в один слой при толщине плиты 150 мм и менее. При величине более 150 мм армирование выполняют каркасами. В качестве примера необходимо рассмотреть основные узлы конструкции.

Основная ширина плиты

Здесь схема представляет собой сетки с постоянным размером ячейки. Шаг прутьев в обоих направлениях должен быть одинаковым. В зависимости от расчетной нагрузки его принимают в пределах 200-400 мм. Для кирпичных домов подойдет шаг арматуры 200 мм, для более легких каркасных можно укладывать стержни реже. При этом важно учитывать, что по СП «Бетонные и железобетонные конструкции» расстояние между стержнями не должно превышать толщину плиты более чем в 1,5 раза.

Схема армирования плиты.

Чаще всего стержни укладывают в два ряда: верхний и нижний. Их совместная работа обеспечивается установкой вертикальных стержней. Шаг таких прутов может быть равен шагу основного армирования или приниматься в два раза больше.

С торцов плита армируется П-образными хомутами.

Согласно СП 63.13330.2012 (п. 10.4.9) на торцах плита должна армироваться П-образными стержнями арматуры, длина этих стержней должна быть равна 2-м толщинам плиты или больше. Стержни связывают верхний и нижний ряды армирования и обеспечивают восприятие крутящих моментов у края плиты и анкеровку концов продольной арматуры.

Внимание! Арматура должна быть утоплена в бетон на 20-30 мм со всех сторон: снизу, сверху, с торцов. Иначе возможна ускоренная коррозия арматуры и разрушение конструкции.

Зоны продавливания

В местах опирания несущих вертикальных конструкций раскладка меняется — уменьшают шаг армирования. Например, если по основной ширине плиты стержни укладывались через 200 мм, то под стенами рекомендуется использовать шаг 100 мм. Это позволит избежать чрезмерного продавливания и появления трещин.

Армирование плитного фундамента

Армирование плиты

Армировать монолитную железобетонную плиту рекомендуется в зависимости от предполагаемой нагрузки, так как в некоторых местах она может быть значительной, например, под несущими стенами, колоннами или в углах.

Схема армирования

Укладка арматуры выполняется в зависимости от толщины плиты. Если этот параметр не превышает 15 см, то армирование проводится в один слой. В противном случае усиливать монолитную плиту нужно посредством каркаса.

Каркас представляет собой сетку с ячейками, одинаковыми во всех направлениях. Причем для легких построек расстояние между прутками может составлять до 40 см, при возведении стен из кирпича или бетона расстояние уменьшается до 20 см.

В целом регламентируемый размер ячеек не должен превышать толщину плиты больше, чем в 1,5 раза.

В зонах продавливания, то есть под несущими стенами, размер ячейки уменьшается в 2 раза. Это делает каркас и основание более прочным и надежным.

Расчет диаметра арматуры

Диаметр арматурных прутьев, которые используются для усиления фундаментной плиты, является очень важным параметром. Поэтому необходимо предварительно определить сечение прутьев арматуры.

Чтобы определить минимальный диаметр арматурных прутьев, следует воспользоваться определенной методикой:

• Рассчитывают сечение плиты, для этого длину умножают на высоту. Для примера можно взять 6 и 0,3 метра: 6*0,3=1,8.
• Вычисляют допустимую площадь сечения прута, для этого сечение плиты делят на минимальный процент армирования (согласно регламентируемым документам этот параметр равен 0,15%): 1,8:0,15=27.
• Определяют площадь арматуры в одном ряду:27:2=13,5.
• Вычисляют минимальное сечение, зная длину плиты и шаг между прутьями: 13,5:31=0,43.

Расчет диаметра прутьев

Узнать диаметр прутка по соответствующему сечению можно в ГОСТ 5781.

В целом опытные строители рекомендуют использовать следующие показатели: при длине основания менее 3 метров, можно использовать прутья диаметром 10 мм. В противном случае следует брать более толстые элементы, до 12 мм. Чаще всего строители используют арматурные прутья сечением 12-16 мм. Кроме того существует ограничение диаметра арматуры: он не может быть более 4 см.

Расчет количества арматуры

Количество требуемой арматуры рассчитывается по достаточно простой схеме. К примеру, армирование будет выполняться для плиты размером 8*8 м.

Количество арматуры

1. Принимая во внимание стандартный размер ячеек 0,2 м, определяют количество прутьев: 8:0,2=40.
2. К этой цифре необходимо добавить еще один прут, в результате получается 41 пруток.
3. Для получения сетки необходимы и перпендикулярные штыри, следовательно, полученный результат увеличивают вдвое: 41*2=82.
4. Учитывая, что каркас состоит, как минимум, из двух слоев, удваиваем и это значение: 82*2=164.
5. Таким образом, для армирования плиты 8*8 метров понадобится 164 прута.
6. Однако в большинстве случаев арматурные прутья имеют стандартную длину, которая равна 6 метрам. Значит, необходимо вычислить общий метраж арматуры: 164*6=984 м.
7. Количество вертикальных соединительных прутьев вычисляется аналогичным способом. Если учесть, что соединение выполняется в местах пересечения горизонтальных элементов, то можно получить следующее: 41*41=1681.
8. Теперь следует определить длину соединительных стержней. Зная, что высота монолитной плиты составляет 20 см, а расстояние от каркаса до верхней и нижней части основания должно быть не меньше 5 см, определяют длину стержня: 20-5-5=10 см.
9. Теперь можно определить общий метраж соединительных стержней: 1681*0,1=168,1 м.
10. Суммируем все данные и получаем результат: 984+168,1=1152,1 м.

Если в магазине материал продают по весу, то можно определить и этот параметр. Средняя масса одного погонного метра прута составляет 0,66 кг. Следовательно, общий вес арматуры будет таким: 1152,1*0,66=760 кг.

Дополнительно о правилах выбора и расчета арматуры.

С какой целью выполняют армирование плиты

Армирующий каркас является необходимым элементом фундаментной плиты. Однако многие строители пренебрегают этим этапом, считая, что бетон самостоятельно способен противостоять нагрузкам. Чтобы разобраться с вопросом, зачем нужно армирование фундамента, нужно знать, какие проблемы решает этот элемент. В частности речь идет о следующем:

• Армирующий каркас делает основание прочнее, что позволяет противостоять нагрузкам больше, чем плита из обычного цемента.
• Чистый бетон характеризуется высокой прочностью на сжатие, но плохо выдерживает изгибы. Металлические прутья не позволяют бетонной плите сгибаться от неравномерного давления. В результате снижается риск неравномерной усадки дома.
• Армирующий каркас не позволяет бетонной плите деформироваться в результате вспучивания и подвижек грунта. Кроме того усиленный фундамент не боится резкой смены температуры и грунтовых вод. Следовательно, можно сделать вывод, армирование увеличивает срок эксплуатации и основания, и всей постройки.

Создание армирующего каркаса регламентируется специальными документами, где указаны рекомендуемые правила и размеры арматуры.

Как правильно рассчитать количество арматуры

Количество используемых прутков напрямую зависит от размеров плиты, прежде всего от ее толщины (если она больше 25 см, потребуется двухслойное армирование). Используем для примера дом, основание которого имеет размеры 8×4 метра. Минимальный шаг сетки, согласно СНиП, должен составлять 20 сантиметров. Соответственно количество прутьев в длину будет равно:

Умножим полученное количество на 5%, чтобы обеспечить запас. Погонный метраж арматуры составит:

Как уже упоминалось нами ранее, диаметр прутка должен подбираться в соответствии с нагрузками на плиту. Минимальная степень армирования для бетонов М-200 и М-300 соответственно составляет 0,1 и 0,15%, что также следует внести в расчет по расходу материала. Зная эти параметры можно произвести точный расчет расхода материала для фундаментной плиты с армированием.

К примеру, возьмем плиту размером 6×6 м и толщиной 20 см и рассчитаем параметры арматурного пояса, находящегося непосредственно в зоне сопряжения площадью 1,2 м2. Оптимальная величина площади арматуры составляет 0,3% от площади плиты, соответственно:

Для одного слоя армирующего пояса, в котором элементы расположены с шагом 10 см, площадь примененной арматуры должна быть не ниже:

Под армирование фундаментной плиты подходит несколько видов арматурных прутьев. Все доступные варианты с указанием длины и площади сечения доступны для ознакомления в ГОСТ5781-82. Из результатов нашего примера следует, что наиболее подходящим является стержень диаметром 14 мм (в общей сложности будет использовано 12 стержней на каждую зону сопряжения). При стороне плиты 600 см оптимальный шаг сетки каркаса составит 30 см (для горизонтального направления), такой же шаг будет использован для вертикального направления, но будут применены 8-миллиметровые прутки.

Чтобы представить расчеты в более наглядном виде необходимо создать чертеж металлического каркаса. Он поможет при подсчете общего количества прутков, которые будут задействованы в процессе монтажа. Для нашего примера совокупный расход арматуры составит 515,2 погонных метра 12-миллиметровых арматурных прутков и 56 метров 8-миллиметровых прутков.

Самые распространенные ошибки

Хотя правильно смонтировать армирование плиты фундамента несложно, все-таки часто допускают ошибки при выполнении этой работы, приводящие к снижению прочности и долговечности. Перечислим наиболее распространенные недочеты.

• Соединение стержней встык. Для того чтобы арматурный прут работал как целый его необходимо (даже необязательно сваривать) соединять с предыдущим внахлест на длину не менее 15 диаметров.
• Несоблюдение защитного слоя бетона. Для фундаментов он должен быть не менее 30 миллиметров. Точно его выдержать помогают фиксаторы.
• Крепление стержней к опалубке или установку их в землю. Таким образом создается место для проникновения влаги к металлу, кроме того заглубление вертикальных элементов в грунт неизбежно повреждает гидроизоляцию. Требование по защитному слою относится не только к расстоянию от поверхности бетона до плоскости сетки, расстояние от торцов стержней должно быть не меньше.
• Использование вместо фиксаторов деревянных брусков или других нестандартных материалов. После заливки раствора они остаются внутри монолитного бетона и нарушают его целостность. Кроме того пористые материалы могут послужить мостом для проникновения воды к арматуре а дерево разбухнуть и разрушить фундамент. Поэтому для крепления арматуры нужны, использовать только стандартные фиксаторы.

Concrete Design для плит и фундаментов с использованием STAAD.Pro

STAAD.Pro обычно связан с анализом и проектированием стальных конструкций. Однако дополнительные компоненты, доступные вместе с программой, делают ее также эффективным и мощным инструментом для проектирования бетона.

Во многих конструкторских бюро плиты и фундаменты бывают либо:

• Включен как часть модели надстройки и таким образом анализируется вместе с балками и колоннами, или
• Моделируется как независимая локальная конструкция для анализа и проектирования с использованием метода конечных элементов (МКЭ)

В этой статье мы сосредоточимся на возможностях различных инструментов для обработки этих «плоских» элементов, а именно плит перекрытий и фундаментов, с помощью STAAD.Pro, RCDC-FE и STAAD Foundation Advanced.

Эта статья посвящена следующим темам:

• Типовой рабочий процесс для плит и фундаментов
• Вопросы расчета бетонных плит и фундаментов
• Обсуждение основных требований к конструкции
• Обсуждение детализации арматуры
• Создание отчетов и чертежей

Два варианта, доступные пользователям STAAD. Pro для проектирования плит перекрытий и матовых фундаментов:

Любой структурный проект проходит типичные этапы, такие как:

• Создание модели и предварительная оценка
• Уточнение модели и окончательный анализ
• Бетонная конструкция (определение необходимой арматуры)
• Детали арматуры
• Генерация чертежей
• Формирование расчета отчетов и ведомостей объемов работ

На каждом этапе необходимо использовать различное программное обеспечение. Точно так же для частей конструкции существуют различные этапы рабочего процесса. Наиболее типичный рабочий процесс для плит перекрытий и фундаментных матов выглядит следующим образом.

1. Создание модели в плане (обычно в плоскости X-Z) для соответствия геометрии
2. Создание структурных элементов, таких как балки, колонны, стены жесткости и плиты перекрытий
3. Приложить соответствующие нагрузки к плите и другим элементам по мере необходимости
4. Проанализируйте конструкцию с соответствующими условиями поддержки, либо (а) идеализированными как штифты, фиксированные и пружинные, либо (б) при желании мат фундамента может быть включен в модель надстройки.
5. Просмотр результатов анализа прогиба, устойчивости и т. д.

Типовая модель плиты в STAAD

Типовая модель фундамента в STAAD

Рабочий процесс проектирования и детализации перекрытий в RCDC — FE

1. Импорт модели надстройки STAAD в RCDC — FE для перекрытий.
2. Установите соответствующие проектные параметры и настройки
3. Завершение проектирования и детализация различных частей плиты
4. Создание подробных чертежей и других отчетов, таких как расчеты и т. д.

Модель плоской плиты после импорта из STAAD

Рабочий процесс для матового фундамента в STAAD Foundation Advanced

1. Импорт реакций из модели надстройки, если она является одним из источников нагрузок на мат
2. Создание физической модели матового фундамента в STAAD Foundation Advanced и назначение параметров грунтовой/свайной опоры, а также нагрузок, непосредственно действующих на мат (если есть)
3. Создание сетки КЭ мата и выполнение анализа модели КЭ мата
4. Создание необходимых отчетов о расчетах
5. Создание эскизного проекта для изгиба и штамповки с определенными настройками

Примечание: Для детального проектирования и детализации модель STAAD, созданную с помощью STAAD Foundation Advanced, можно использовать и импортировать в STAAD Advanced Concrete.

Рабочий процесс

Условие: Основание мата должно быть проанализировано как часть модели надстройки в STAAD.Pro, или для него может существовать независимая модель STAAD. Эту модель также можно извлечь из STAAD Foundation Advanced.

1. Импорт соответствующей модели STAAD в RCDC — FE
2. Установите соответствующие проектные параметры и настройки
3. Завершение дизайна и детализация различных частей матового фундамента
4. Создание подробных чертежей и других отчетов, таких как расчеты и т. д.

Плиты здания являются очень важными элементами конструкции, которые принимают на себя основные части нагрузки, воздействующей на конструкцию. Часто для этой цели используют «плоские плиты». Эти плиты опираются непосредственно на колонны. Как правило, лучи могут присутствовать в нескольких местах. Они должны быть проанализированы и разработаны с особой тщательностью.

Некоторые из важных моментов, которые следует отметить для модели:

• Толщина плиты (и откидных панелей, если они есть) должны быть пропорциональны в соответствии с положениями норм проектирования 9.0008
• Принятый размер ячеек должен быть достаточно мелким, чтобы иметь разумные части пролета, но не должен быть слишком мелким
• Проверку на прогиб следует проводить по участкам с трещинами
• Для линейной нагрузки, такой как стены, необходимо смоделировать соответствующие «фиктивные» балки для лучшего распределения нагрузки
• Балки, если они есть, должны быть рассчитаны на нагрузку, которую они поддерживают

Маты обычно опираются на грунт, сваи или их комбинацию. Почвы, такие как глина и песок, представляют собой гибкую среду, поэтому предпочтительным методом является представление ее в виде ряда дискретных поступательных пружин в каждом узле конечно-элементной модели мата. В зависимости от их размера и способа поддержки сваи могут быть представлены в виде пружины, штифтовой или неподвижной опоры. Все эти задачи упрощены в STAAD Foundation Advanced за счет возможностей физического моделирования.

Особое внимание следует уделить «утолщенным» частям, чтобы выдерживать более высокие нагрузки на колонну. В случае стальных колонн могут потребоваться пьедесталы из уплотненного катком бетона (RCC) для эффективной передачи усилий. Нагрузки, передаваемые на мат надстройкой, являются еще одним входом, который необходимо обрабатывать. Большая сила или момент, передаваемые через одну точку соединения между колонной и матом, приводят к высокой концентрации напряжений. По умолчанию STAAD Foundation Advanced распределяет нагрузки и моменты по ряду точек, окружающих теоретическую точку встречи колонны с матом. Комбинации нагрузок могут быть созданы в среде STAAD Foundation Advanced, если доступны варианты компонентов, такие как Dead, Live, Wind и т. д., или их можно импортировать из модели надстройки.

Одной из отличительных особенностей STAAD Foundation Advanced является возможность проверки устойчивости при скольжении и опрокидывании. Для каждой комбинации типов обслуживания эта проверка выполняется с использованием методов, используемых для изолированных или комбинированных фундаментов. Разница для матов заключается в том, что, поскольку на мате может быть несколько столбцов, при этом силы и моменты от каждого столбца действуют в разных направлениях, программа пытается найти край мата, который, скорее всего, будет тем, о который может произойти опрокидывание.

Для перекрытий, опирающихся на балки, расчет нижней арматуры выполняется для отдельной панели между балками, а верхней арматуры — в соответствии с проектными требованиями для обеспечения непрерывности в расчете. Для этих плит прогибы должны быть проверены в зависимости от размера панели.

Для конструкций из плоских плит (с откидными панелями или без них) необходимо учитывать некоторые особенности. Существует эмпирический метод проектирования, доступный в большинстве кодов проектирования. Они обычно упоминаются только для сравнения. Чаще всего проектирование плоских плит основано на анализе конечных элементов в программном обеспечении. Некоторые из основных моментов для проектирования плоской плиты на основе FEM:

• Проверка на продавливание вокруг колонн и откидных панелей
• Конструкция, основанная на методе Вуда-Армера для учета изгибающих моментов Mx, My и Mxy
• Конструкция, основанная на пропорциональной ширине панелей, таких как «колонна-полоса», «средняя полоса» и т. д.
• Стандартные методы детализации и сокращения (которые являются эмпирическими) и не соответствуют непосредственно фактическому поведению при анализе

Для матовых фундаментов необходимы проверки устойчивости и проверки на давление грунта, потерю контакта, осадку или грузоподъемность свай. Как только они будут удовлетворены, только тогда начинается конкретный проект. Для матов необходимо выполнить различные проверки конструкции:

• Проверка на продавливание — это очень важный аспект конструкции мата, зависящий от геометрии мата вокруг колонны. Для колонн вблизи краев или углов необходим тщательный анализ возможных режимов отказа, а для безопасного проектирования требуется подходящее соотношение толщины мата. Для свайных матов проверку на продавливание свай выполняют в RCDC — FE. В некоторых случаях более толстые области вокруг колонн также необходимо проверить на пробивание мата (обрабатывается в RCDC — FE).
• Расчет на изгиб – выполняется на основе сил из анализа конечных элементов с соответствующими преобразованиями локальных осей плиты в направление арматуры и с учетом метода Вуда-Армера.

Часто консультанты подходят к детализации перекрытий на основе следующих критериев:

• Расстояние между арматурными стержнями
• Диаметр арматурных стержней пропорционально толщине плиты
• Проверки ширины трещины
• Простота связывания арматуры и общей конструкции
• Эконом в дизайне

Эти соображения являются частью алгоритмов детализации в RCDC — FE.

Геометрия в плане плиты перекрытия или фундаментного мата может быть очень неравномерной. Для получения приемлемого дизайна такая геометрия идеализируется как серия «дизайнерских полос», параллельных предпочтительным направлениям арматурных стержней. Эти полосы далее делятся на более мелкие сегменты, называемые «кубами дизайна», по длине полосы. Пользователь может установить стандартные значения ширины полосы и расчетного интервала. Кроме того, пользователь может настроить полосы по своему усмотрению. Еще одним преимуществом метода полос является то, что он отражает «реальный континуум» путем усреднения расчетных сил по ширине полосы. Чем больше ширина полосы, тем меньше вероятность «всплеска» потребности в арматуре. Расчет на изгиб выполняется в расчетных кубах, образованных в обоих направлениях арматуры на верхней и нижней поверхностях. Кубы проектирования далее используются для создания «зон» с дополнительной арматурой.

Вид проектных полос вдоль направления X

Для детализации плоских плит или фундаментов общепринятым подходом к проектированию является использование метода «Сетка + дополнительная арматура». В этом методе проектные кубы, сформированные для заданного направления на заданной поверхности, рассматриваются вместе, что бы охватить всю геометрию. Дизайн верхнего арматурного стержня в направлении X предназначен для совершенно другого набора кубов, чем для нижнего арматурного стержня в направлении X. Разница уровней, создаваемая между различными частями мата (или плиты) из-за разницы в толщине или верхней части бетона, эффективно фиксируется при детализации.

Вид АСТ-требуется для мат.

Вид Аст-предусмотрен для мат.

Метод детализации сетка + дополнительный стержень — В этом методе обычно используется комбинация диаметра стержня и расстояния между стержнями, называемая «сеткой», которая предоставляется по всей плите в заданном направлении. В областях, где эта сетка не удовлетворяет проектным требованиям, предоставляются дополнительные арматурные стержни, чтобы удовлетворить общее требование. Этот метод упрощает строительство, поскольку повсюду предусмотрена арматура. Дополнительная арматура предусмотрена только в карманах. Пользователи могут контролировать общую оптимизацию сетки и дополнительных арматурных стержней с помощью соответствующих настроек «покрытия сетки».

Детальный вид арматурного стержня (программное обеспечение)

Детали арматурного стержня (чертеж)

RCDC — FE может генерировать готовые к отгрузке чертежи после завершения детализации. Пользователи могут отмечать расположение разделов с помощью соответствующих инструментов. Они также могут предоставить индивидуальные детали крепления для различных типов арматурных стержней. Можно создать множество типов чертежей, в том числе:

• Чертеж общего вида для плана
• Детализация верхней и нижней арматуры в плане с легендой для каждого типа арматуры
• Секции общего вида в определенных местах
• Детальные сечения с арматурными стержнями в указанных местах

Подробный разрез матового фундамента с утолщенными участками

Различные расчетные отчеты также доступны в RCDC — FE, например:

• Подробные расчеты на изгиб для каждой «зоны» с дополнительной арматурой.
• Расчеты на продавливание для колонн, областей и свай.
• Краткий обзор всех расчетов на изгиб и продавливание для комбинации критических нагрузок.
• Отчет о проверке ширины трещины.
• Табличный отчет по изгибу и штамповке для всех комбинаций нагрузок с ключевыми значениями.
• Отчет о диагностике отказов. В этом отчете перечислены все местоположения и типы «ошибок проектирования». Пользователь может оценить возможные причины и предпринять корректирующие действия.
• Подробный комплект поставки доступен для арматуры, бетона и опалубки.

STAAD Foundation Advanced предоставляет множество отчетов, в том числе:

• Результаты проверки устойчивости – скольжение и опрокидывание.
• Максимальное давление грунта из всех вариантов рабочих и предельных нагрузок.
• Отчет о контактной площади для всех загружений.
• Отчет о реакциях свай для всех загружений.
• Отчет об осадке грунта для всех загружений из модели КЭ мата.
• Отчет о продавливании для случая критической нагрузки для каждой колонны.
• Сводный отчет о расчетах на изгиб в продольном и поперечном направлениях для обеих поверхностей.

Вот эскиз STAAD Foundation Усовершенствованная модель матового фундамента на сваях, поддерживающих резервуары для хранения в промышленном комплексе. Резервуары были смоделированы с использованием пластинчатых и сплошных элементов с фиксированными опорами в STAAD.Pro, а реакции были импортированы в STAAD Foundation Advanced в виде нагрузок на мат. Эта модель используется одним из наших давних пользователей, Aswathanarayana & Eswara LLP.

STAAD Foundation Advanced модель матового фундамента на сваях, поддерживающих резервуары для хранения в промышленном комплексе. Изображение предоставлено Aswathanarayana & Eswara LLP.

Узнайте больше о STAAD и RAM с Virtuosity:

Примите участие в серии веб-семинаров: зарегистрируйтесь здесь Крупнейший жилой комплекс», чтобы увидеть, как инженеры DCI использовали программное обеспечение STAAD и RAM 

Узнать цену и количество ключей, включенных в подписку RAM Virtuoso, можно на этой странице.

Хотите узнать больше о том, что STAAD и RAM могут сделать для вас? Не стесняйтесь обращаться к нашим специалистам по строительству. Мы будем рады помочь.

Деталь усиления бетонной ступени

Вопрос:

Ответ:
Такие профессиональные проектировщики, как архитекторы и инженеры, требуют, чтобы бетонные лестницы были усилены арматурой. Деталь 27 ниже представляет собой типичную деталь бетонной ступени.

Арматурный стержень размещается в нижней части примерно в 3 дюймах от земли. Поскольку вершина каждой ступени является самым слабым местом и там, где лестница, скорее всего, треснет и сломается, для усиления добавляется стержень № 4 или № 3.

В соответствии с кодом каждая ступенька лестничного марша должна быть одинаковой. Другими словами, все подступенки должны быть одинаковой высоты. Также существует требование по высоте, которое не могут превышать все подступенки лестницы. Это требование можно получить в отделе строительства местного города.

Эти требования к конструкции лестницы являются определяющими факторами, определяющими количество необходимых ступеней в лестничном марше. Деталь 27 предполагает, что максимальная высота подступенка составляет 7 дюймов. Для высоты 26 (2′-2″) дюймов разделить на 7 равно 3,7, что означает, что должно быть 4 ступени, 26/4 = 6,5 дюймов, что меньше 7 дюймов. Вот как работает расчет, когда вы определяете количество ступеней. Иногда, в зависимости от типа почвы, с которой вы работаете, попытка обратной засыпки и уплотнения может оказаться слишком сложной задачей, чтобы сделать землю наклонной по желанию.0003

Чтобы устранить эту проблему, большинство подрядчиков отказываются от обратной засыпки и заливают все бетоном. Следите за тем, чтобы нижняя точка каждой ступеньки находилась на расстоянии не менее 6 дюймов от земли. Деталь 27 показывает это расстояние как 8 дюймов.

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий

Присоединяйся и напиши свою собственную страницу! Это легко сделать.