Расчет арматуры для фундамента: Калькулятор ленточного фундамента

Содержание

Расчет арматуры для фундамента: формулы, примеры, характеристики проката

Действующий СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции» регламентирует требования к бетону, арматуре, а также дает детальные объяснения по расчетной методике некоторых изделий из железобетона. Рассмотрим, как проводится расчет арматурной составляющей для фундамента разных типов.

Оглавление:

Для чего необходимо армирование?
Разновидности арматуры
Какие инструменты понадобятся?
Особенности расчетов

Нужно ли армировать конструкции из бетона?

Для того, чтобы дом прослужил долго и надежно, ему требуется не менее прочная опора. Именно поэтому при возведении нового дома или здания в первую очередь формируется фундаментное основание – плита, сваи или лента из бетонной смеси.

Полученная конструкция отлично распределяет вес строения и передает его на грунт, удерживает здание от разрушения, а также выдерживает вес тяжелых штучных строительных материалов, таких как кирпич, камень, блоки из обычного или ячеистого бетона.

Говоря техническим языком, на верхнюю часть фундамента действует нагрузка на сжатие. Провести расчет ее уровня и скорректировать размеры несложно, но есть еще один нюанс. С противоположной, нижней стороны образуется так называемая зона растяжения. Бетон не пластичен, поэтому не в состоянии компенсировать этот вид напряжения.

Здесь на помощь приходит арматура – стальные стержни круглого сечения, связанные в единый пространственный каркас внутри бетонного тела. По рекомендуемым нормативами правилам оси «скелета» должны располагаться как можно ближе к зонам максимального растяжения и сжатия, то есть к краям фундамента.

Краткая характеристика арматурного проката

Арматура для фундамента выпускается в соответствии с целым набором законодательных актов и нормативов: ГОСТ Р 52544-2006, ГОСТ 5781-82, СТО АСЧМ 7-93, ГОСТ 10884-94 и другие. Для производства используется низко- или высоколегированная углеродистая сталь различных марок для горячего катания или холодного деформирования.

По критерию применения различают два типа арматуры:

1. Монтажные – стержни из металла с гладкой поверхностью толщиной 4-40 мм. Изделию присваивается класс А240 или А1. Основное назначение – формирование опорной части, устанавливаются в вертикальной и поперечной оси. Продаются бухтами по 11,7-12 м или прутами по 6-11,7.

2. Рабочие – стержни с периодическим профилем диаметром 6-80 мм. Присваиваются классы от А2 до А6. Это несущий элемент каркаса, который располагается в продольной (горизонтальной) оси.

Для малоэтажного строительства (здания с суммарной массой не более 80 тонн) применяется монтажная арматура диаметром до 10 мм и рабочая сечением до 16. Если для крепления связок и перекрестий планируется применять сварку, то выбирается продукция, маркированная литерой «С» (например, А500С). Помимо этого выпускаются изделия, обозначенные:

Т – термически упрочненные.
К – обработанные антикоррозионным покрытием.

Материалы и инструменты

При разработке проекта инженер-архитектор просчитывает необходимое количество стройматериалов для формирования каркаса, включая:

1. Арматуру в погонных метрах.

2. Число связок и перекрестий. Исходя из этого параметра проводится расчет необходимого количества вязальной проволоки или электродов к сварочному аппарату.

3. Сумму и разновидности пластиковых фиксаторов.

Помимо этого потребуются опалубочные материалы (фанера, доска и тому подобное) вязальный крючок или пистолет, ножницы по металлу, а также распиловочный инструмент – болгарка, ножовка.

Нельзя в качестве альтернативы использовать пластиковые бутылки, наполненные песком, металлические уголки, швеллеры, трубы, тросы, сетку-рабицу. Неизвестно, как такой псевдокаркас поведет себя под нагрузкой, велик риск проседания отдельных частей фундамента, преждевременное разрушение основания и стен.

Расчет арматуры

В малоэтажном строительстве наиболее популярен ленточный тип основания. Поэтому в качестве примера приведем методику вычисления параметров каркаса для этой разновидности конструкции.

«Скелет», как правило, имеет два-4 горизонтальных ряда, соединенных между собой поперечными рамками из монтажной арматуры. Интервал между вертикальными секциями варьируется от 40 до 80 см, шаг между горизонтальными – 30-60. Таким образом, для ленточного фундамента высотой 60 см потребуется два продольных уровня, а для основания в 90 см – 3 яруса. Проведем расчет для первого варианта с учетом 10% запаса стали.

Итак, дано:

Высота фундамента – 60 см.
Ширина – 40 см.
Общий периметр – 5х4 м.
Интервал между поперечными секциями – 50 см.

Для четырех продольных линий горизонтальной части каркаса потребуется 88 погонных метров (20 м * 4 шт + 10%) рабочего проката.

Для рамок с учетом отступа от всех поверхностей по 5 см и количества секций 41 шт необходимо:

1,4*41+10% ≈ 64 м монтажной стали.
Дополнительно количество вязальной проволоки (30 см на одно перекрестие): 0,3*4*41+10% ≈ 55 погонных метров.

Таким образом, арматура для фундамента 5х4 приобретается в количестве 152 погонных метров. Этой конструкции вполне достаточно для небольшого дачного дома, бани, гаража, хозяйственной пристройки. В качестве материала стен можно использовать как ОСП на каркасе, так и кирпич или бетонные блоки.

Теперь проведем расчет количества арматуры для второго варианта. Данные:

Высота фундамента – 90 см.
Ширина – 50 см.
Общий периметр – 6х8 м.
Интервал между поперечными секциями – 50 см.

1. Рабочая арматура для ленточного фундамента (3 яруса): 48*6+10 % ≈ 317 погонных метров.

2. Монтажные стальные стержни: 2,5*97+10 % ≈ 267.

3. Вязальная проволока: 0,3*6*97+10 % ≈ 193 погонных метра.

Таким образом, расчет показывает, что на трёхъярусное основание под жилой дом потребуется 584 погонных метра проката.

Расчет количества и диаметра арматуры для фундамента под забор

Армирование является ответственным этапом строительства фундамента любого типа и любого функционального назначения. Применение арматуры позволяет предотвратить различные разрушения основания при эксплуатации. Более пластичная по сравнению с бетоном арматура берет на себя значительную часть нагрузки, за счет чего снижается риск растрескивания поверхности бетона.

Существуют два основных типа фундаментов под забор — ленточный и столбчатый. Несмотря на принципиальные конструктивные различия и разные схемы армирования, принципы расчета потребного количества арматуры для обоих типов очень похожи. При расчете учитываются следующие параметры:

Общая длина ленты фундамента (суммарная высота столбиков в фундаменте) (P).
Планируемое количество поясов армирования (R).
Шаг между поясами (H).
Количество несущих элементов (прутьев) в поясе (K).
Расстояние (шаг) между несущими элементами в поясе (T).
Расстояние между соединительными элементами (горизонтальными (L) и вертикальными (N)).

Выбор диаметра прута

При выборе требуемого диаметра прутьев арматуры необходимо руководствоваться положением СНиП «Бетонные и железобетонные конструкции», согласно которому содержание арматурных элементов в конструкции должно составлять не менее 0,1% от площади его поперечного сечения.

То есть, определив площадь поперечного сечения фундамента и разделив ее на 1000, получаем суммарную площадь поперечного сечения арматурных элементов. Разделив полученный результат на планируемое количество прутьев в поясах армирования, получим минимально допустимую площадь поперечного сечения одного прута.

Как показывает практика, при изготовлении фундамента под забор, изготовленный из дерева или из легких материалов (профнастил и пр.), достаточно использовать арматуру диаметром 8 или 6 миллиметров.

Если вас интересует, как выглядит формула расчета бетона на фундамент, вы можете узнать ее здесь.
В этом материале вы можете посмотреть процесс расчета нагрузки на ленточный фундамент под забор.
О том, как сделать гаражные замки своими руками, читайте в этой статье.

Расчет количества арматуры

Фундамент ленточного типа

При расчете необходимого количества элементов арматуры для ленточного фундамента требуется определить несколько вспомогательных параметров (в формулах используются буквенные обозначения параметров фундамента, приведенные выше):

На основании известной нам общей длины фундамента мы можем вычислить общую длину прутьев арматуры, которая приходится на один пояс армирования (D)
D = К х P
Далее требуется определить количество (Q) и длину (C) горизонтальных элементов, соединяющих прутья в одном поясе:
Q = P / L,
С = (Т х (К-1)) + 0,05
0,05 метра — это запас, 2,5 сантиметра — это расстояние, на которое перемычка должна выступать за край прута.
Умножив количество горизонтальных перемычек на их длину, определим суммарную длину (W) материала для них:
W = C х Q
Аналогично рассчитываем количество (J) и длину (U) вертикальных перемычек:
J = P / N
U = (Н х (R-1)) + 0,05
Их общую длину можно рассчитать по формуле:
F = J x U
Общее количество арматурных элементов в метрах (S) рассчитывается по формуле:
S = (W + D + F) x R

При покупке материала для изготовления арматурных элементов рекомендуется увеличить полученный результат на 10%. Такой запас должен перекрыть возможные ошибки при расчете и неточности при монтаже каркаса фундамента.

Арматуру любых диаметров принято измерять не в метрах, а в килограммах. Ниже приведена таблица соответствия длины арматуры ее весу.

Диаметр арматуры	Вес в одном погонном метре (кг. )
8	0,222
10	0,395
12	0,888
14	1,210

Используя данные из таблицы, легко рассчитать массу арматуры, требующейся для изготовления фундамента.

Фундамент столбчатого типа

Расчет количества арматуры для фундаментов этого типа аналогичен – высота столба умножается на количество стержней и перемычек. Полученный результат умножается на количество столбов в основании.

Отличия в армировании столбчатого фундамента вызваны его конструктивными особенностями и заключаются в том, что для этого типа фундамента применяется арматура двух типов:

ребристая;
гладкая.

Стержни из ребристой арматуры устанавливаются вертикально и являются силовым каркасом фундамента. Горизонтальные перемычки из гладкой арматуры (чаще всего используется проволока) не являются несущими конструкциями и служат для соединения вертикальных стержней между собой.

Как правило, каркас столбика состоит из четырех вертикальных стержней, соединенных между собой «хомутами» из гладких элементов. Расстояние между горизонтальными перемычками — 30-40 сантиметров.

Схема армирования

Ленточный фундамент

Ленточное основание в процессе эксплуатации подвергается нагрузкам различного рода и различной направленности. При разработке схемы армирования следует учитывать тот факт, что нагрузки на верхнюю часть основания, находящуюся выше уровня земли и в верхних слоях грунта, относительно незначительны.

В то же время, его нижняя часть подвергается достаточно серьезным нагрузкам на растяжение и сжатие за счет движения грунта и его пучения. На основании этого напрашивается вывод, что следует больше внимания уделить армированию нижней части. Однако не следует забывать о том, что силы пучения грунта могут превысить вес конструкции забора и фундамента и привести к растяжению не только нижней, но и верхней части фундамента.

Таким образом, становится очевидным, что ленточный фундамент под забор нуждается в армировании как в нижней, так и в верхней части. Армирование же средней его части не имеет смысла, т.к. она практически не испытывает нагрузок.

Таким образом, каркас ленточного фундамента целесообразно изготовить в форме короба, по углам которого будут установлены продольные элементы арматуры, которые крепятся к вертикальным прутам, забитым в землю по периметру фундамента. Расстояние между этими прутами не должно превышать 30 сантиметров.

Чтобы защитить стальные пруты от коррозии, их необходимо погрузить в бетон не менее чем на 5 сантиметров. Для обвязки вертикальных и горизонтальных элементов каркаса между собой используют вязальную проволоку и крючок. Для ускорения процесса обвязки можно применить шуруповерт или дрель со вставленным в патрон изогнутым гвоздем.

Не рекомендуется для соединения элементов силового каркаса фундамента применять газовую или электросварку. Термическое и электрохимическое воздействие наносит вред структуре металла, что наверняка ухудшит прочностные характеристики основания.

Столбчатый фундамент

Конструктивно столбчатый фундамент состоит из двух частей: плитной и оголовников (подколонников). Конструктивные различия вызваны разной функциональной направленностью и порождают технологические отличия монтажа.

Плитная часть фундамента армируется с помощью сварных сеток либо металлических стержней одинаковой длины, которые укладываются равномерно в поперечном и продольном направлении.

При строительстве столбчатого фундамента под забор, даже если ограждение изготовлено из легких материалов, к армированию плитной части основания следует отнестись серьезно, т.к. именно она испытывает основные нагрузки.

Армирование оголовников аналогично армированию колонн прямоугольного, круглого или квадратного сечения. Вертикальные элементы арматуры располагаются по периметру и увязываются в единый каркас с помощью поперечных «хомутов», роль которых может выполнять проволока.

В отличие от плитной части, армирование которой, как уже говорилось выше, обязательно, создание каркаса для оголовников не является таковым, тем более если речь идет о фундаменте для легких ограждений. Однако для большей уверенности в прочности всей конструкции это можно сделать.

Помимо элементов обвязки в конструкцию каркасов оголовников рекомендуется включать дополнительные горизонтальные элементы, края которых (после заливки бетонным раствором) должны выступать на 10-15 сантиметров за поверхность бетона. Эти элементы помимо усиления каркаса будут выступать в роли крепежей для конструкций, которые будут смонтированы на фундаменте. Например, к ним можно будет крепить секции забора и воротные петли.

Видеоматериал о вязке арматуры

На видео показан процесс связывания прутов для ленточного основания:

. 2021 20 января; 14 (3): 477.

дои: 10. 3390/ma14030477.

Барбара Клемчак ¹ , Анета Змий ¹

принадлежность

¹ Факультет гражданского строительства, Силезский технический университет, Академика 5, 44-100 Гливице, Польша.

PMID: 33498305

PMCID: PMC7863961
DOI: 10.3390/ma14030477

Бесплатная статья ЧВК

Барбара Клемчак и др. Материалы (Базель). 2021 .

Бесплатная статья ЧВК

. 2021 20 января; 14 (3): 477.

дои: 10.3390/ma14030477.

Авторы

Барбара Клемчак

1 , Анета Змий ¹

принадлежность

¹ Строительный факультет Силезского технического университета, ул. Академическая 5, 44-100 Гливице, Польша.

PMID: 33498305
PMCID: PMC7863961
DOI: 10. 3390/ma14030477

Абстрактный

Тепло, выделяющееся при гидратации цемента, приводит к температурным неравномерным изменениям объема бетонных конструкций. Как следствие, могут возникать растягивающие термические напряжения значительных величин. Уровень этих напряжений можно снизить, используя различные технологические мероприятия в процессе строительства и правильный состав бетонной смеси. Тем не менее применение соответствующего армирования является надежным методом контроля ширины и расстояния между возможными трещинами. Правила расчета этой арматуры точно не детализированы в стандартах, посвященных бетонным конструкциям. Кроме того, правильный расчет арматуры требует определения распределения растягивающих напряжений в массивной плите. Представленное исследование дает представление о распределении напряжений и соответствующем армировании для борьбы с ранними трещинами термического происхождения.

Существующие стандарты и руководства обсуждаются и уточняются. Предложены возможные пути расчета армирования на примере массивных фундаментных плит с разным уровнем внешних связей. Результаты свидетельствуют о значительном влиянии метода расчета, а также условий закрепления плиты на площадь необходимой арматуры.

Ключевые слова: растрескивание в раннем возрасте; фундаментные плиты; температура гидратации; армирование; тепловая нагрузка.

Заявление о конфликте интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Цифры

Рисунок 1

Распределение термических напряжений в…

Рисунок 1

Распределение термических напряжений в фундаментной плите значительной толщины: (…

Рисунок 1

Распределение термических напряжений в фундаментной плите значительной толщины: ( a ) фаза нагрева, ( b ) фаза охлаждения.

Рисунок 2

Коэффициент k согласно DIN…

Рисунок 2

Коэффициент k согласно DIN EN 1992-1-1/NA [44].

фигура 2

Коэффициент k согласно DIN EN 1992-1-1/NA [44].

Рисунок 3

Механизм растрескивания в массивных плитах…

Рисунок 3

Механизм растрескивания в массивных плитах [34,35].

Рисунок 3

Механизм растрескивания в массивных плитах [34,35].

Рисунок 4

Распределение самобалансирующихся и…

Рисунок 4

Распределение самоуравновешенных и связанных напряжений: ( a ) фаза нагрева, (…

Рисунок 4

Распределение самоуравновешенных и связанных напряжений: ( a

) фаза нагрева, ( b ) фаза охлаждения.

Рисунок 5

Температурный профиль на…

Рисунок 5

Профиль температуры в поперечном сечении плиты.

Рисунок 5

Профиль температуры в поперечном сечении плиты.

Рисунок 6

Деформации плиты…

Рисунок 6

Деформации в плите со слоем скольжения.

Рисунок 6

Деформации в плите со слоем скольжения.

Рисунок 7

Деформации во внешнем…

Рисунок 7

Деформации во внешне защемленной плите.

Рисунок 7

Деформации во внешне защемленной плите.

См. это изображение и информацию об авторских правах в PMC

Цитируется

Гидратация теплового контроля массивного бетона методом охлаждения труб и анализа влияния температуры на основе мониторинга на месте для конструкции стального коробчатого арочного моста.
Чжан Т. , Ван Х., Луо Ю., Юань Ю., Ван В. Чжан Т и др. Материалы (Базель). 2023 6 апреля; 16 (7): 2925. дои: 10.3390/ma16072925. Материалы (Базель). 2023. PMID: 37049219 Бесплатная статья ЧВК.

Калькулятор минимальной площади арматурной стали

Связанные ресурсы: калькуляторы

Калькулятор минимальной площади арматурной стали

Гражданское строительство и проектирование
Сопротивление материалов Основы и уравнения | Механика материалов

Минимальная площадь арматурной стали на 1 шт. ACI 318 Equations and Calculator

ACI 318 устанавливает ограничения на минимальную и максимальную площади напряжения в стали.

Минимальная площадь растянутой стали

Экв. 1(а), СИ
А _{с, мин} = f’ _с ^0,5 · b _w · d / ( 4 · f _y ) ≥ 1,4 · b _w · d / f _y

Eq. 1(b), US
A _s,min = 3 · f’ _c ^0,5 · b _w · d / ( f _y ) ≥ 2004 · 5 w 904 · d 9034 f _y

Когда изгибающий момент создает напряжение в фланца статически определяемой тавровой балки, значение A _s,min рассчитано по уравнению. 1 надо увеличить. Для это условие, ACI 318 сек. 10.5.2 требует, чтобы минимум стали брать как меньшее из рассчитанного либо из уравнения 1 (с b _w установить равным ширина полки) или уравнение 2.

Экв. 2(a), SI
A _s,min = f’ _c ^0,5 · b _w · d / ( 2 · f _y ) 6 E 2(b), US
A _s,min = 6 · f’ _c ^0,5 · b _w · d/f _y

Минимум стальных положений 40 Eq 9.063

3 1 и экв. 2 делать не должны соблюдаться, если площадь стали предусмотрена превышает расчетную сумму не менее чем на 33% [ACI 318 сек. 10.5.3].

Где:

f ‘ _c = Прочность бетона на сжатие, фунт-сила/дюйм ² (МПа)
b _w = Ширина стенки = Эффективная глубина балки (натяжение до центра тяжести стали), футы, (м)
f _y = Предел текучести стали при растяжении, фунт-сила/дюйм ² (МПа)

Сталь, пункт 10.