ООО "БЗСК" / Статьи / Арматура для бетона и фундамента расчет на куб | Виды строительной арматуры

Арматура для бетона и фундамента расчет на куб | Виды строительной арматуры

Содержание:

Для чего нужна арматура в бетоне

Бетонный монолит хорошо воспринимает нагрузки на сжатие. Его можно не только нагружать по вертикали сверху вниз, но и повышать прочность за счет дополнительных внутренних усилий. Такой эффект дает предварительно напряженная арматура.

Бетон плохо переносит нагрузки на растяжение, перекручивание (продольно-осевую деформацию) и изгиб. В современных строениях из-за переноса части нагрузок со стен на фундамент, перекрытия, колонны и пролетные балки возникает целый комплекс разнонаправленных деформаций, среди которых большую часть составляет усилие растяжения и изгиба, который можно считать разновидностью растяжения. Его компенсирует расположенная продольно арматурная сетка или объемный каркас в зависимости от проектных расчетов и типа ЖБ детали (конструкции). Общее количество арматуры влияет на вес конструкции, что должно быть учтено при расчетах.

Готовые ЖБИ детали строительства изготавливаются с учетом требований стандартов по количеству и типу арматуры. Если в строительстве необходимо заливать монолитные ЖБ конструкции на месте, необходимо следовать стандартам по соотношению арматуры и бетона, ее расположению и защите от контакта с воздухом после твердения монолита.

Стандарты по содержанию армирующих элементов в бетонных конструкциях и деталях

Стандарт СП 52-101-2003 указывает, что к железобетонной следует относить конструкцию, в которой площадь сечения стержней арматуры составляет не менее 0,1% от площади сечения бетонного монолита. При этом учитывается продольное и поперечное сечение. Содержание арматуры по этому соотношению не должно быть 5%, а в точках и участках, где плотность армирования высокая, например, на участках стыков деталей конструкции доходить до 10%. Стандартом установлено, что в оптимальном диапазоне плотности по сечению находятся соотношения 0,5-3%.

Плотность бетона и стали по сечению дополняется расчетом арматуры на кубометр бетона согласно ГОСТ 10884-94, 5781-82. Это массовый расчет, адаптированный для конструкции высотой 2 м, при котором средний показатель массы арматуры составляет примерно 200 кг на 1 м³ бетона. В реальном расчете применительно к конструкции с определенными показателями следует исходить из приведенных в стандарте типовых значений и диапазонов. Важно! – вес кубометра бетона меняется в зависимости от марки, пористости, типа наполнителей. Поэтому для основного расчета берется именно объемная мера – расход арматуры на м3 бетона.

При отступлении от стандартов возможны:

недостаточность прочности, если армирующие стержни не обеспечивают полноценного распределения нагрузки из-за малого количества;
потеря прочности из-за преобладания металлических элементов и утраты свойств монолита;
превышение веса детали из-за нарушения пропорций по массе и плотности.

Все приведенные варианты негативно сказываются на состоянии конструкции, поэтому указанные в СП, ГОСТ и СНиП диапазоны очень важны при проектировании и расчетах.

Что учитывается при расчете арматуры на кубометр бетона

Основные показатели, влияющие на соотношение арматурной стали и бетона в конструкции по площади сечения и массе:

тип конструкции, диапазон по величине и направленности проектных нагрузок с учетом собственного веса детали (узла);
вид и тип строения с учетом норм, приведенных в стандартах для разных вариантов;
марка и структура бетона – эти характеристики влияют на прочность монолита, поэтому рассматриваются как ключевые параметры;
индивидуальные особенности строения, характер нагрузок, воспринимаемых узлом с учетом всех особенностей;
тип и класс арматуры, характер анкеровки – от этих показателей зависит способность арматуры реагировать на растяжение и сжатие.

Расчеты на прочность и количество арматуры прямо связаны с частью конструкции здания, так как везде возникают разные нагрузки.

Как влияет арматура на расчеты

Сама арматура тоже оказывает влияние на расчеты из-за ряда особенностей:

основной материал прутков – полимерные и композитные изделия имеют иные, в отличие от металлических, показатели веса и прочности;
тип элемента армирования – это может быть пруток, проволока, арматурный канат для несущих конструкций высотных построек;
характер взаимодействия с бетоном – арматура ненапрягаемая и напрягаемая;
профиль арматуры – принято различать гладкий и фигурный, второй способствует лучшему сцеплению с монолитом;
профиль монтажа арматуры – укладка в виде штучных прутков, каркаса, сетки, объемной формы;
способ соединения и анкеровка арматуры в бетоне – связь может быть вязаной или сварной, анкеровка отличается по типу профилирования специальными деталями.

Арматура на м3 бетона в любом случае должна соответствовать стандарту по соотношению сечений и массе. При проектировании ЖБ конструкций с помощью современных программ типа CAD эти показатели и пропорции учитываются автоматически. Такие же расчеты для монолита можно провести вручную. В случаях, когда в строении можно использовать типовые детали, расчет делается по принципу подбора из унифицированных и соответствующих стандартам решений.

Защита арматуры в бетонном монолите

Металлическая стальная арматура внутри бетонного монолита хорошо защищена от влаги и прочих воздействий. После твердения, когда монолит высох, вода ушла на гидратацию цемента, арматурные прутки не ржавеют. Повреждениям подвержены те части каркаса, что оказываются на поверхности или слишком близко к ней. Через сеть капилляров в бетонном камне вода может достичь арматуры, и это приведет к коррозии. Поэтому предусмотрен защитный слой бетона для арматуры по СП 63.13330.2018 «Бетонные и железобетонные конструкции». Кратко основные требования выглядят так:

толщина защитного слоя не должна быть менее диаметра прутка;
если прутки имеют сечение с диаметром менее 10 мм, то толщина слоя не менее 10 мм;
при использовании легких поризованных бетонов класса 7,5 толщина защитного слоя минимум 20 см;
однослойные поризованные монолиты должны иметь защитный слой не менее 25 см.

При расчетах и выборе решения эти нормы обязательны к исполнению, даже если речь идет о частном доме.

Расчет арматуры для разных видов бетонных конструкций

Каждая из частей конструкции имеет свои особенности и требования к прочности. Приводим расчет только в качестве примера, на него не следует опираться как на руководство с готовыми результатами.

Расчет количества арматуры для бетона для фундамента делается в процентном отношении, об этом надо помнить. Сначала необходимо вычислить площадь сечения основания умножением высоты на ширину. Далее определить минимальное потребное количество арматуры по длине стороны фундамента – если оно более 3 м, то необходимо использовать арматуру диаметром 12 мм. Для распределения нагрузки создаются две горизонтальные сетки каждая из двух стержней.

При высоте каркаса менее 80 см поперечные стержни должны иметь диаметр 6 мм. Важное условие – этот диаметр не может быть меньше четверти диаметра продольного стержня. Хомуты для связи устанавливаются с шагом 40 см. В зависимости от длины всего фундамента можно рассчитать общую длину продольных и поперечных стержней, длину хомутов.
На сложных и подвижных грунтах количество хомутов будет большим – шаг 20 см, конструкция каркасов меняется в сторону увеличения горизонтальных сеток.

Делать расчет какого-то конкретного основания без учета массы строения (нагрузки на фундамент) и несущей способности грунта не имеет смысла. Для этого лучше использовать онлайн-калькуляторы количества арматуры на куб бетона и на фундамент определенных размеров. То же касается плит перекрытия и колонн. Основные данные для расчетов можно получить из таблиц расхода арматуры для бетонных конструкций, приведенных в стандартах и рекомендациях.

Не стоит полагаться на самый простой вариант расчета только по площади и массе. На монолит и арматуру воздействует подвижность и отпор грунта, вес строения, боковые и смешанные нагрузки. Поэтому расчет должен делаться индивидуально или на основе типовых решений.

Виды арматуры для бетонных конструкций

Арматура для бетонных конструкций классифицируется в зависимости от прочности и возможности применения в определенных условиях.

Класс А-1 или А240 применяется в случаях, когда на конструкцию не будут воздействовать значительные динамические усилия.

Класс А-2 или А300 имеет повышенную прочность, ее можно применять при прогнозируемых динамических нагрузках.

Класс А-3 или А400 – арматура, для которой характерна высокая прочность.

Всего классов восемь, чаще всего достаточно арматуры 1-3 классов. Начиная с класса В500С идут варианты с различными пределами пластичности и текучести, варианты для конструкций с циклическими и экстремальными нагрузками. Отдельно классифицируется термоупрочненная арматура с буквой Т в маркировке.

К строительной арматуре принято относить изделия классов 1-4, более высокие классы считаются промышленными. При этом важно учитывать, что А-1 – это монтажная арматура, ее не стоит применять в нагруженных несущих конструкциях. Классы А300 и А400 подходят для армирования несущих конструкций из бетона. Цифровая маркировка "300" или "400" указывает на предел текучести стали, то есть косвенно отображает ее способность сопротивляться нагрузке на растяжение.

Профиль арматуры определяет надежность ее сцепления с монолитом. Класс А240 не имеет выступов на прутке, это гладкий стальной стержень, который используется для армирования ненагруженных монолитов. Кольцевой и серповидный профиль выглядят как рубцы на прутке, имеющие небольшой уклон в одну сторону. Первый использовался в советской системе стандартов, второй пришел из западной. Выпускаются оба варианта, есть и комбинированный профиль арматуры. Композитная арматура используется редко, в дорогостоящих проектах с особыми требованиями к прочности и способности сопротивляться специфическим нагрузкам. Это дорогое решение, хотя оно считается перспективным, имеющим все признаки массированного распространения на рынке.

Что касается типовых решений для ЖБИ, то сейчас это наиболее удобный вариант в частном и проектном строительстве. Армирование фундаментных плит, блоков, перекрытий и прочих деталей закладывается по ГОСТ и ТУ производителя. Любой элемент конструкции можно подобрать по каталогу производителя и адаптировать к одному из типовых проектных решений без сложного расчета и отступления от стандартов. Полноценный расчет арматуры для бетона требуется только в случаях, когда речь идет о заливке монолитных конструкций нестандартного типа. В этом случае ориентироваться следует на ГОСТ и СП, где приведены все необходимые данные.