Армирование балки фундаментной – Фундаментные балки: маркировка, размеры, применение

Сборные фундаментные конструкции являются широко распространённой технологией при строительстве промышленных объектов, складов и общественных зданий. Использование готовых бетонных деталей позволяют в разы сократить трудозатраты при устройстве несущих оснований. Фундаментные балки, они же рандбалки – одна из деталей сборного или комбинированного сборно-монолитного столбчатого фундамента.

Виды рандбалок

Рандбалки выпускаются на заводах железобетонных изделий в соответствии с ГОСТ №28-737-90, который регламентирует технические условия их отливки, размеры и форму. Для их отливки применяется тяжёлый армированный железобетон марки прочности от М-250 до М-400 (В-20…В-30). По своим особенностям фундаментные балки классифицируются по нескольким показателям:

• Размер и форма.
• Область применения.
• Тип армирования.

В строительной документации данные ж/б детали обозначаются как БФ – «балки фундаментные железобетонные». По размеру и форме они подразделяются на 6 классов, от БФ-1 до БФ-6.

Классификация рандбалок согласно ГОСТ № 28-737-90

• Пристенные. Монтируются по периметру здания и применяются в качестве опоры для наружных стен.
• Связные. Обеспечивают жёсткую связь между опорными столбами фундамента.
• Рядовые. Устанавливаются между связевыми и пристенными рандбалками для придания большей прочности всей сборной конструкции.
• Ребристые. Данный вид рандбалок используют для проводки сантехнических коммуникаций.

В зависимости от типа армирования фундаментные балки делятся на 2 категории.

1. С напряжённым армированием. Напряжённое армирование позволяет увеличить сопротивление ж/б детали растягивающим и изгибающим деформациям. Таким образом, рандбалка может выдерживать большие нагрузки и использоваться в качестве несущей опоры. Предварительное напряжение арматуры производится методом растягивания или нагрева стальных прутов и обязательно выполняется при отливке несущих балок длиной более 6 м.
2. С обычным армированием. В данном случае отливка ж/б деталей производится без предварительного напряжения арматуры. Такие детали применяются в качестве опоры для конструкций с относительно небольшой массой. Ненапряжённое армирование применяется для рандбалок длиной не более 6 м.

Применение в строительстве

Рандбалки применяются при строительстве фундаментных оснований в качестве несущих деталей. Как правило, область их применения – фундаменты больших по объёму зданий. Использование готовых конструкционных деталей в данном случае позволяет сократить затраты сил и времени на монолитную заливку.

Кроме того, монтаж сборного фундамента балочного типа несёт немалые финансовые выгоды: ведь себестоимость ленточного или плитного фундамента для большого промышленного цеха, ангара или склада может превысить стоимость несущих стен и кровли.

Вместе с тем, балочные конструкции имеют ограничения по выдерживаемой нагрузке. Связано это с особенностью их установки: фундаментные балки опираются на несущие столбы только своими краями, в то время как их центральная часть находится на весу.

Согласно строительным нормативам, фундамент из рандбалок может использоваться в качестве опоры для

стен из облегчённых бетонных плит, заполненных пенополистиролом или керамзитом, высотой не более 25 м, либо из кирпича высотой до 15 м при толщине стены 25 см («в кирпич»).

При монолитной заливке стен или большей толщине кирпичной кладки нагрузка на балку значительно возрастает. В результате допустимая высота стен сокращается прямо пропорционально их массе.

Согласно ГОСТу, фундаментные балки предназначаются «для возведения стен промышленных зданий и построек сельскохозяйственного назначения». Но, несмотря на это, применение рандбалок вполне допустимо и в малоэтажном жилом строительстве.

При использовании в строительстве фундамента из бетонных балок необходимо правильно рассчитать массу здания и на основе этого составить проект. Вес постройки должен быть равномерно распределён на несущее основание: это поможет избежать неравномерной осадки фундамента, и, как следствие, его возможной деформации и разрушения.

Плюсы и минусы рандбалок

Бетонные фундаментные балки имеют ряд особенностей, влияющих на их технические и эксплуатационные качества. Среди основных плюсов можно указать:

• Жёсткость.
• Морозостойкость.
• Стойкость к агрессивным воздействиям внешней среды.
• Устойчивость к повышенной влажности.

Благодаря этим качествам, фундаментные основания из ж/б балок рекомендуется использовать в следующих случаях:

• При строительстве зданий на слабых грунтах, когда существует опасность значительных просадок основания.
• Когда строительство производится в регионах с минимальными зимними температурами, превышающими -40°С.
• При заложении фундамента на грунтах с высоким уровнем подпочвенных вод, а также с высокими показателями кислотности.
• При возведении зданий в районах с повышенной сейсмической активностью, достигающей 9 баллов.

Самый главный минус данной технологии– монтаж фундаментных балок невозможен без привлечения подъёмного крана.       

Технология монтажа

Согласно СНиП, фундаментные балки применяются в качестве составной части сборных ж/б оснований столбчатого типа. В качестве несущих опор в этом случае используются так называемые «стаканы», изготавливаемые на заводах ЖБИ или заливаемые непосредственно по месту установки.

Внешне «стакан» представляет собой ступенчатую конструкцию квадратного сечения, подошва которого значительно шире верхней части. Перед тем, как приступить к монтажу или заливке «стаканов», следует составить проект будущего фундамента. При проектировании следует учитывать вес постройки и в зависимости от этого рассчитывать необходимое количество опор.

Если частный застройщик не имеет опыта в инженерных расчетах, наилучшим выходом будет обратиться к услугам специалистов. Ведь в случае неправильно составленного проекта фундамента появляется угроза разрушения всей постройки.

Установку столбчатых опор следует производить с учётом стандартной длины рандбалок: 145, 400, 550…1105 см. В зависимости от этих показателей и следует устанавливать опоры и производить закупку балок необходимой длины. Готовые столбчаты опоры-«стаканы» можно приобрести на заводе ж/б изделий. Также можно залить их своими руками по монолитной технологии.

В этом случае заливка осуществляется поэтапно: сначала устанавливается опалубка под первую ступень – основание. Затем производится армирование и заливка бетонного раствора, после застывания которого можно приступать к заливке последующих ступеней.

Главное при установке или заливке опор – выдерживать необходимую дистанцию между «стаканами», чтобы в дальнейшем не возникло проблем с монтажом рандбалок.

Установку ж/б фундаментных балок следует производить только после того, как залитые монолитные «стаканы» наберут полную прочность. На это обычно уходит от 3-х до 4-х недель, в зависимости от температуры и влажности воздуха.

Строповка ж/б элементов производится при помощи специальных монтажных петель или отверстий. Во избежание несчастного случая при выполнении строповки следует соблюдать правила проведения работ и требования техники безопасности.

Особенностью монтажа рандбалок является отсутствие жёсткой связи между ней и опорой-«стаканом». Балка удерживается на месте исключительно своим весом и массой лежащих на ней конструкций здания. В связи с этим очень важно соблюдать рекомендуемый размер опирания балки. Он должен составлять не менее 30 см при длине рандбалки свыше 6 м, и не менее 25 см при длине до 6 м.

Используя фундаментные балки в качестве опорных элементов, можно значительно оптимизировать всю работу по устройству основания дома. Важно лишь правильно произвести проектировку и монтаж конструкции, чтобы она смогла прослужить многие годы.

kakfundament.ru

ФУНДАМЕНТНЫЕ БАЛКИ. Описание, технические характеристики – изготовление жби в ГК РОСАТОМСНАБ

Задать вопрос

Фундаментными балками (рандбалками) называются железобетонные изделия, которые изготавливаются из арматуры и бетона тяжелого типа и применяются в строительстве промышленных помещений, они опираются на столбчатый либо ленточный фундамент и способны принимать на себя большие нагрузки.

Применение

Железобетонные фундаментные балки нашли свое применение при сооружении стен зданий производственного назначения, которые возводятся по каркасному типу. Такое строительство предусматривает устройство отдельно стоящих фундаментов под внутренние и наружные стены, сооружение которых происходит с помощью этих железобетонных изделий.

Их основное предназначение – выполнение функции несущего элемента в стеновой конструкции из штучного материала. Более того это составляющая, которая отделяет высокопористый материал стен от грунта, поскольку такой материал без гидроизоляционной защиты не должен соприкасаться с землей.

Незаменимы эти ЖБИ в сейсмических районах: фундаментные балки, которые взаимно соединены в точке опирания на фундамент выступают в роли непрерывного обвязочного пояса, что воспринимает действующие в стеновой плоскости горизонтальные усилия.

Используются балки под наружные и внутренние стеновые конструкции из кирпича, блочного камня, панелей. Применяют их под стены сплошные и под конструкции с дверными и оконными проемами. При шаге колонн 6 м, стандартная длина ЖБИ составит 495 см, а при шаге 12 м изделие будет иметь длину 1070 см. Толщина элемента зависит от типа стены: при кирпичной стене ее ширина составит 25, 38 и 51 см, панельной — 20, 24, 30 и 40 см, блочной — 38 и 51 см.

Изготовление

Поскольку от прочности этих изделий зависит долговечность всей конструкции, то процесс их изготовления является ответственным процессом, где размер балки: ее длина и ширина, а также прочность изделия жестко регламентированы технологической документацией и настоящим стандартом производителя. Прочность ЖБИ зависит не только от технологии производства, но и от качества материалов, с которых они производятся. Железобетонные фундаментные балки состоят из прочного каркаса (металлической арматуры) и бетона специального тяжелого типа.

В качестве арматуры для фундаментных балок применяется сталь класса A-IV и A-I I I.
Армирование рандбалок позволяет бетону выдержать значительные нагрузки на кручение, растяжение, изгиб. Используется напряженная и ненапряженная арматура. Первый вариант оправдан при изготовлении ЖБИ большой длины, когда используются специальные каналообразователи, которые извлекаются после бетонирования.

Предварительное натяжение нитей арматуры используется при изготовлении каркаса для повышения устойчивости изделия к статическим нагрузкам.

Расчет оптимальной конфигурации балки производится с учетом таких параметров: общая нагрузка, что создается зданием; геометрический размер конструкции; глубина заложения фундамента и вид материала.

Технологический процесс изготовления балок мало чем отличается от производства других ЖБИ. Эти изделия производятся методом вибролитья, когда в установленную на вибростоле форму с каркасом заливается смесь из бетона. Работа вибратора способствует уплотнению смеси, после чего форма перемещается в помещение, где и происходит полное отвердевание изделия, которое по истечении суток приобретает расчетный уровень твердости и готово к эксплуатации.

Виды технологического процесса:

— монолитный способ предусматривает отливание элементов на строительной площадке;
— сборный способ производится путем сборки элемента из ЖБИ на заводе;
— сборно-монолитный процесс предусматривает использование части заводских элементов и деталей, что отливаются на месте.

Монолитное производство требует наличия инвентарной, сборно-разборной опалубки, которая облегчает разопалубливание.

Типы балок из железобетона:
— связные, их установка производится между колонами, таким образом, чтоб оси балок совпали;
— пристенные, их укладка производится возле наружных стеновых конструкций;
— ребристые, это санитарно-технические изделия, которые имеют толщину 220 мм;
— рядовые, укладка производится между пристенными и связевыми плитами.

Монтаж

Осуществлять монтаж фундаментных балок вправе те предприятия, которые имеют соответствующие лицензии на их изготовление. Такие работы должны осуществляться работниками, которые прошли специальную подготовку, имеют надлежащие навыки по выполнению строительно-монтажных работ. Приступать к выполнению таких работ можно только после утверждения проекта производства работ.

Монтаж балок производится после проведения следующих действий:

— финальное завершение, правильное оформление и приемка проведённых ранее работ по устройству монолитного или сборного фундамента;
— разбивка оснований и фундамента под железобетонные фундаментные балки;
— завоз, складирование, контроль ЖБИ;
— разметка фундаментных ЖБИ.

Задать вопрос

rosatomsnab.ru

Армирование железобетонных балок ненапрягаемой арматурой

Блок плитного пролетного строения под железную дорогу (рис. 6.16) имеет основную рабочую арматуру (1), воспринимающую растягивающие усилия при изгибе блока, которую ставят по расчету на прочность. Необходимую площадь арматуры обычно набирают из стержней периодического профиля d = 16–40 мм. С помощью отгибов (2) концы растянутой рабочей арматуры надежно закрепляют в сжатой зоне блока. Кроме того, отгибы уменьшают раскрытие наклонных трещин в бетоне, возникающих от действия главных растягивающих напряжений, и повышают сопротивление наклонных сечений поперечной силе. Не менее ¹/₄ стержней рабочей арматуры выполняют без отгибов и заводят за ось опирания блока, заканчивая их прямыми крюками (стержни № 5).

Размещение рабочей арматуры удобно показывать под поперечным сечением блока в виде таблицы, в которой каждая клетка содержит номер соответствующего стержня. По таблице вместе с продольным разрезом блока можно определить количество, форму и расположение стержней рабочей арматуры.

Под продольным разрезом блока приводят выноску из стержней, на которой указывают длину всех прямолинейных и криволинейных участков. Выноской руководствуются при изготовлении стержней.

Для сокращения числа номеров стержни рабочей арматуры располагают несимметрично относительно середины пролета. При этом стержни одного номера образуют отгибы в четырех местах по длине блока.

Хомуты (8), как и отгибы, служат для уменьшения раскрытия наклонных трещин и повышения прочности наклонных сечений, а также объединяют верхнюю и нижнюю арматуры блока в жесткий каркас, который после изготовления устанавливают в опалубку. Хомуты обычно изготовляют из круглой стали d = 8–12 мм. В одном поперечном сечении ставят несколько хомутов, каждый из которых охватывает три растянутых стержня (более пяти не допускается) в одном горизонтальном ряду арматуры. Вверху хомуты прикрепляют к стержням монтажной арматуры (9).

Рис. 6.16 – Армирование плитного пролетного строения

При нагрузке, действующей на блок неравномерно по ширине, может возникнуть изгиб его в поперечном направлении с появлением растянутой зоны, которую армируют стержнями распределительной арматуры (4).

Консоли плиты, изгибаемые в поперечном направлении, работают как балки, заделанные одним концом. Рабочую арматуру консолей (3) ставят у верхней грани, определяя расчетом количество и диаметр стержней, которые для правой и левой консолей могут быть общими. Консоли целесообразно армировать стержнями периодического профиля d = 10–16 мм. Аналогичную конструкцию имеет рабочая арматура бортиков и тротуарных консолей (5).

Стержни (3) и (5) армируют входящий угол между верхней гранью плиты и бортиком. Концы стержней перекрещиваются и имеют необходимую заделку в бетоне. В консолях, бортиках и тротуарных плитах необходима также распределительная арматура (6).

По нижней поверхности консолей и бортиков часто предусматривают противоусадочную арматуру из сетки (7), которая уменьшает раскрытие возможных трещин от усадки бетона. Кроме того, стержни этой арматуры служат рабочими в случае появления в консоли положительных изгибающих моментов от случайных ударов снизу или при действии инерционных сил во время перевозки и установки блока. Нерасчетная арматура (распределительная, монтажная, противоусадочная) имеет d = 8–10 мм.

Армирование плиты балластного корыта или проезжей части ребристых пролетных строений зависит от ее конструкции (плита, не имеющая разреза между ребрами, или консольная плита, например при Т–образных блоках без соединения плит на монтаже).

Неразрезная плита (рис. 6.17, а) в поперечном направлении работает на изгиб как балка, упруго защемленная в ребрах. Наибольшие изгибающие моменты могут возникнуть в сечениях А–А, Б–Б, В–В, необходимое количество рабочей арматуры в которых определяют расчетом.

В выноске указывают количество стержней рабочей арматуры на 1 пог. м плиты в направлении оси пролетного строения. Так, в сечениях А–А и Б–Б требуется по расчету поставить 10 стержней у верхней грани плиты, а в сечении В–В – 8 стержней у нижней грани. Часть стержней (№ 2 и 3) отгибают вверх для использования как в верхней, так и в нижней зонах. Одновременно это позволяет объединить арматуры плиты в жесткий каркас.

В плите, изгибающейся как пластинка, изгибающие моменты действуют не только в поперечном, но и в продольном направлении, поэтому необходимо предусматривать распределительную арматуру (стержни № 5 и 7).

Рис. 6.17 – Армирование плиты

В плите Т–образного блока со свободными краями рабочая арматура (стержни № 1 и 2) расположена у верхней грани (рис. 6.17, б). Изгибающие моменты уменьшаются от ребра к краям, поэтому часть стержней (№ 2) можно не доводить до края плиты, делая их короче.

Арматуру плиты изготовляют в виде сварных сеток на специальных машинах. Верхняя сетка СПВ состоит из стержней рабочей и распределительной арматур (стержни № 3), нижняя сетка СПН – из противоусадочных стержней № 4 и 5. Закругление также армировано сеткой СПЗ. Сетки увязывают в жесткий каркас с помощью монтажных стержней. Неразрезную плиту также можно армировать сварными сетками без перевода стержней из верхней зоны в нижнюю.

О назначении различных видов арматуры и о рекомендуемых ее диаметрах было сказано выше при рассмотрении армирования консолей плитных пролетных строений (см. рис. 6.16). Там же показано армирование бортиков и плит тротуаров.

Рабочую арматуру ребра располагают в нижней зоне (рис. 6.18). По мере уменьшения изгибающих моментов к опоре в соответствии с расчетом стержни рабочей арматуры отводят вверх, образуя отгибы, и закрепляют в сжатой зоне.

Рис. 6.18 – Армирование ребра

Ребро имеет стенку переменной толщины. От конца до сечения А–А форма ребра прямоугольная, а к середине пролета толщина стенки уменьшается. Отгибы рабочей арматуры не должны выходить за пределы бетона, поэтому в средней части блока до сечения А–А можно отгибать только стержни № 1, 2, 3, расположенные в двух средних вертикальных рядах.

Стенку армируют сварными сетками (1), состоящими из вертикальных стержней № 10, называемых хомутами, и стержней № 8 продольной арматуры. Продольную арматуру ставят для уменьшения раскрытия вертикальных трещин, образующихся в растянутой зоне ребра и стянутых в нижней части рабочей арматурой (армирование диафрагм и зоны опирания ребра на опорную часть не показаны).

Диафрагмы между ребрами, не стыкуемые при монтаже, армируют сетками из вертикальных и горизонтальных стержней. Горизонтальные стержни должны иметь хорошую заделку в ребрах, а вертикальные – в верхней плите.

Рассмотрим некоторые общие принципы выбора расположения стержней в бетоне при проектировании.

Рабочую арматуру располагают в бетоне одиночными стержнями (рис. 6.19, а), пучками по два–три стержня (рис. 6.19, б, в) или (в арматурных сварных каркасах) вертикальными рядами стержней, соединенных сварными швами (рис. 6.19, г, д).

Рис. 6.19 – Расположение рабочей арматуры в бетоне

При выборе расположения рабочей арматуры прежде всего надо обеспечить свободный проход бетона между стержнями или пучками стержней при изготовлении элемента, поэтому необходимо соблюдать минимальные расстояния в свету между стержнями и между стержнями и опалубкой. Применяемые для уплотнения бетона вибраторы с гибким валом имеют диаметр рабочего органа 51–76 мм, в связи с чем между вертикальными рядами арматуры желательно оставлять один–два промежутка шириной 6–8 см; остальные промежутки должны быть не менее 5 см.

Расстояние в свету между стержнями рабочей арматуры и опалубкой (защитный слой) принимают не менее 3 см. для обеспечения свободного прохода бетона и надежной защиты рабочей арматуры от коррозии во время эксплуатации сооружения. С другой стороны, защитный слой не должен быть больше 5 см, так как при большой толщине в неармированном слое бетона могут развиваться усадочные или силовые трещины.

Армирование железобетонных пролетных строений должно обеспечивать воспринятие растягивающих напряжений в сечениях элементов в предположении, что бетон в растянутой зоне не работает. При этом раскрытие трещин в бетоне, если они появятся, не должно превосходить величины, при которой снижается долговечность сооружения. В изгибаемых балках у середины пролета могут возникать трещины в нижней части сечения за счет действия нормальных растягивающих напряжений при изгибе. Эти трещины имеют вертикальное направление. Ближе к опорам могут появляться наклонные трещины от действия главных растягивающих напряжений, причем угол наклона увеличивается от середины пролета к опорам до 45°.

Сами трещины в растянутой зоне бетона не опасны. Их учитывают в расчете, причем прочность, выносливость и жесткость железобетонных конструкций обеспечиваются, несмотря на наличие трещин. Опасным является увеличение раскрытия трещин, так как при значительной ширине в трещины может попасть вода, вызывающая ржавление арматуры или выщелачивание бетона. Предельная ширина трещин, при которой они не представляют опасности в отношении долговечности моста, составляет 0,2 мм.

В результате многократно повторного приложения временной нагрузки ширина появившихся трещин постепенно возрастает за счет потери сцепления арматуры с бетоном на участке между трещинами.

При одинаковом напряжении в арматуре раскрытие трещин увеличивается, если трещины будут появляться на большем взаимном расстоянии. Для уменьшения расстояния между трещинами необходимо увеличивать сцепление между арматурой и бетоном и сокращать площадь растянутой зоны бетона (повышать насыщение растянутой зоны арматурой).

Сцепление арматуры с бетоном можно увеличить применением стержней меньшего диаметра, так как при этом увеличивается их суммарный периметр. Так, один стержень d = 42 мм. имеет такую же площадь поперечного сечения, что и три стержня d = 24 мм, но периметр последних больше в 1,7 раза. Даже при расположении трех стержней плотным пучком периметр его значительно больше периметра одного стержня той же площади. Резкого повышения сцепления достигают применением арматуры периодического профиля вместо гладкой.

Для увеличения насыщения растянутой зоны бетона арматурой следует назначать размеры растянутой зоны минимально необходимыми по условиям размещения арматуры с учетом обеспечения качественного бетонирования этой зоны.

При армировании ребра плоскими сварными каркасами (рис. 6.20) стержни сваривают между собой (рис. 6.19, г), арматуру ребра составляют из набора каркасов, имеющих отгибы в разных местах по длине балки. Это дает более компактное расположение арматуры; плечо внутренней пары сил при той же высоте сечения увеличивается, поэтому несколько уменьшается расход арматуры. Часто можно обойтись без развития нижнего пояса ребра, благодаря чему упрощается форма блоков и уменьшается расход бетона.

Рис. 6.20 – Плоский сварной каркас

Недостаток арматуры в виде сварных каркасов – большой объем сварочных работ, выполняемых в основном вручную. Кроме того, возможно появление продольных трещин на нижней поверхности ребра, так как бетон разбит рядами арматуры на вертикальные слои, плохо связанные друг с другом. Для улучшения связи между слоями бетона, расположенными между вертикальными рядами арматуры, в них через три–четыре стержня следует оставлять просвет, равный диаметру стержня (рис. 6.19, д). Достаточность этого проверяют расчетом конструкции на трещиностойкость.

В местах перегиба стержень, стремясь выпрямиться, оказывает давление на бетон. Во избежание смятия бетона и концентрации напряжений в арматуре необходимо устраивать перегибы стержней по окружности достаточно большого радиуса (12d). В местах, где рабочая арматура не очень напряжена, например на концевых участках балок, можно ограничиться перегибом с радиусом 3d.

При размещении отгибов надо следить, чтобы на участке, где их ставят по расчету, в любом сечении, нормальном к оси балки, был по крайней мере один отгиб. Если поставить хомуты, достаточные по расчету для прочности и трещиностойкости балки, то отгибов можно не делать. В этом случае в местах обрыва стержней возникают концентраторы растягивающих напряжений в бетоне. Чтобы ослабить их влияние, необходимо распределять обрывы по длине.

Стыки растянутой арматуры осуществляют при помощи сварки. При стыковании стержней до постановки в арматурные каркасы лучшие результаты дает контактная сварка встык методом оплавления, причем для конструкций железнодорожных мостов, рассчитываемых на выносливость, следует применять механическую зачистку шва для уменьшения концентрации напряжений. Стыки арматуры, устраиваемые после постановки стержней в каркасы или при монтаже сборных конструкций, если арматура растянута и подвержена значительному воздействию временной нагрузки, рекомендуется выполнять ванным способом (рис. 6.21).

Рис. 6.21 – Стыкование арматуры

При значительных размерах растянутой зоны недостаточно поставить расчетное количество арматуры у растянутого волокна. Для предупреждения значительного раскрытия трещин следует армировать растянутую зону бетона по всей ее высоте. Для этого стенку снабжают продольной арматурой d = 8–14 мм, располагая ее на ¹/₃ высоты через 10–12d.

При проектировании нужно иметь в виду, что растянутая зона бетона может возникнуть там, где появляются местные напряжения от сосредоточенных усилий, а также неучтенные расчетом растягивающие напряжения, например при действии отрицательных моментов в плите балластного корыта над диафрагмами. Такие места следует армировать для предотвращения появления или уменьшения раскрытия трещин, причем направление арматуры необходимо выбирать так, чтобы она пересекла возможные трещины под углом, по возможности близким к 90°.

Основное назначение хомутов в балках – обеспечение прочности по наклонным сечениям. Количество хомутов на участках, где действуют значительные поперечные силы (у опор), определяют расчетом.

На участках, где поперечные силы невелики и хомуты по расчету не требуются, их ставят конструктивно. При этом каждый хомут должен охватывать в одном ряду не более пяти растянутых или трех сжатых стержней, а расстояние между хомутами по длине блока не должно превышать 50 см. или ³/₄ высоты сечения.

В местах действия значительных сжимающих напряжений может произойти разрушение бетона – появление трещин, направленных вдоль сжимающего усилия. Эти трещины возникают за счет поперечных деформаций бетона, для сдерживания которых и предупреждения появления трещин можно поставить так называемую косвенную арматуру. Эту арматуру, применяемую в виде сеток, хомутов или спиралей, располагают так, чтобы при поперечных удлинениях бетона в ней возникали растягивающие усилия.

Защитный слой бетона в свету для хомутов и нерасчетной арматуры должен иметь толщину не менее 1,5 см.

Не допускается армировать входящие углы перегибом стержней рабочей арматуры по очертанию угла. В этом случае следует продолжать прямолинейные стержни рабочей арматуры и делать их перекрещивающимися, располагая в разных вертикальных плоскостях (рис. 6.22). Отрыв защитного слоя может быть вызван потерей устойчивости сжатых арматурных стержней. Для предупреждения этого применяют хомуты, расстояние между которыми в изгибаемых элементах не должно быть более 20 см. Если сжатая грань элемента имеет выпуклое очертание, то сечение хомутов должно быть проверено на полную величину радиального усилия отрыва.

Рис. 6.22 – Армирование входящего угла

Арматура всего блока должна быть связана хомутами в достаточно жесткий каркас с обеспечением проектного положения стержней при бетонировании. Хомуты прикрепляют к верхней и нижней арматуре. В ряде случаев для образования жесткого каркаса необходима дополнительная монтажная арматура.

vse-lekcii.ru

Армирование ленточного фундамента — Доктор Лом. Первая помощь при ремонте

1. Грунт под фундаментом можно рассматривать как упругое основание с постоянными физическими свойствами далеко не всегда. Более точный ответ на вопрос, как изменяются свойства грунта под фундаментом, может дать только геологоразведка. Но в любом случае, чем больше размеры строения в плане, тем больше вероятность, что свойства грунта под ленточным фундаментом будут не одинаковыми.

2. Со временем физические свойства грунта могут изменяться в результате жизнедеятельности человека или по природным причинам (например при изменении уровня грунтовых вод). Это может приводить к неравномерной осадке основания.

Для стен из натурального или искусственного камня наиболее неблагоприятной будет ситуация, когда наибольшая осадка произойдет под одним или несколькими углами здания. В этом случае в сечениях стены появятся дополнительные растягивающие напряжения, что может привести к образованию трещин. Впрочем и дополнительные сжимающие напряжения при просадке грунта ближе к середине ленты также могут оказаться не желательными.

3. Мелкозаглубленные ленточные фундаменты могут испытывать дополнительные нагрузки из-за пучения замерзшего грунта.

4. Принимаемая при расчетах нагрузка на фундамент далеко не всегда является равномерно распределенной по всей длине ленты фундамента. Наличие окон и дверей приводит как минимум к изменению значений нагрузки, а под достаточно широкими дверями нагрузки на ленту фундамента может вообще не быть. Кроме того, нагрузка на фундамент в летнее и зимнее время может быть разной.

5. В углах сопряжения перпендикулярных лент фундамента возможны скачки напряжений, если ширина лент фундамента определена неправильно или эти ленты делаются одной ширины из технологических соображений.

Как видим, причин для армирования ленточного фундамента вполне достаточно, даже если армирование по расчету не требуется. Такое армирование называется конструктивным, т.е. принимаемым без расчета. При этом конечно же должны соблюдаться общие требования по армированию балок, а также по анкеровке арматуры. Если же ленточный фундамент делается ступенчатым, то расчет армирования подошвы фундамента — отдельная тема.

Как правило в малоэтажном строительстве различные авторы многочисленных сайтов рекомендуют использовать для продольного армирования стержни диаметром 10-12 мм, но не более 40 мм.

На чем основана данная рекомендация, я не знаю. В известной мне технической литературе подобных рекомендаций нет. Впрочем эта литература предназначена для специалистов, а не для любителей. От себя могу добавить, что при выборе диаметра арматуры для конструктивного армирования кроме вышеизложенного следует руководствоваться следующими параметрами:

1. Длина ленты — чем больше длина, тем больший диаметр арматуры следует принимать).

2. Высота и ширина ленты — чем больше высота и ширина, тем меньший диаметр арматуры можно принимать.

3. Расчетные нагрузки — тут все просто, чем меньше нагрузки тем меньший диаметр арматуры можно принимать.

Тем не менее, чтобы все вышесказанное было более наглядно, представим себе следующую ситуацию: планируется ленточный фундамент (вместо фундаментной плиты), длина ленты по одной из наружных стен 8 м, высота 1 м и ширина 0.5 м, ширина подошвы фундамента 0.8 м высота подошвы 0.2 м.

Если под одной из наружных стен, например А3 (крайняя левая стена на рисунке 345.1.в) грунт в правом верхнем углу просядет сильнее, чем посредине, то в этом случае ленту фундамента под этой стеной можно рассматривать, как консольную балку длиной 4 м, соответственно потребуется армирование в верхней части ленты фундамента.

Рисунок 345.1. Примерный план 1 этажа для расчета фундаментной плиты.

Как мы уже выяснили, равномерно распределенная нагрузка на эту стену, составляет q = 6976 ≈ 7000 кг/м. Но это была нагрузка, равномерно распределенная как по фундаменту, так и по основанию, а при просадке основания нагрузка, действующая на консольную балку, будет описываться уравнением прогиба.

Чтобы упростить задачу, предположим, что эта дополнительная нагрузка описывается уравнением квадратной параболы, т.е. изменяется от максимума на конце до нуля на опоре. Тогда изгибающий момент на опоре составит:

М = (ql/3)3l/4 = ql²/4 = 7000·4²/4 = 28000 кгс·м или 2800000 кгс·см

Примечание: в данном случае мы определили значение момента графоаналитическим методом, т.е. умножили площадь эпюры нагрузки на расстояние от центра тяжести эпюры до рассматриваемой точки — опоры балки.

Так как в данном случае лента фундамента представляет собой тавровую балку из-за наличия подошвы, то сначала нужно определить, где находится граница сжатой зоны:

M = 2800000 < R_bb’_fh’_f(h_o — 0.5h’_f) = 117·80·20(97 — 10) = 16286400

Это означает, что граница сжатой зоны находится в полке балки, тогда

a_m = M/b’_fh²₀R_b = 2800000/(80·97²·117) = 0.0318

А_s = R_bb’_fh_o(1 — √1 — 2a_m)/R_s = 117·80·97(1 — √1 — 2·0.0318)/3600 = 8.15 см²

Примечание: если для упрощения расчетов данную балку рассматривать как прямоугольную шириной 0.5 м, то требуемая площадь сечения составит 8.23 см², т.е. не намного больше.

Т.е. для армирования верхней зоны сечения ленты фундамента под рассматриваемой стеной в этом случае понадобится не менее 3 стержней Ø 20 мм, площадь сечения составит 9.41см². Такие дела.

Примечание: если арматурные стержни будут и в нижней части сечения, т.е. в сжатой зоне, то их тоже можно учесть в расчетах. Впрочем это увеличит несущую способность балки на 3-5%, а у нас итак принята арматура с хорошим запасом.

Определение прогиба при такой нагрузке — отдельная сложная тема, но опять упростим задачу и предположим, что прогиб будет такой же (хотя в действительности прогиб будет немного меньше), как при равномерно изменяющейся нагрузке и составит (согласно расчетной схеме 2.6, таблицы 2):

f = 0.86·11ql⁴/120EI

где 0.86 — коэффициент учитывающий изменение высоты сжатой зоны сечения, который тоже требует более точного определения.

Начальный модуль упругости для бетона класса В20 составляет Е = 275000 кг/см². Для определения момента инерции приведенного сечения следует решить кубическое уравнение, которое здесь не привожу. Скажу лишь, что граница сжатой области бетона будет проходить в ребре балки и потому момент инерции приведенного сечения будет составлять примерно I = 750000 см⁴.

При таких исходных данных максимальный прогиб составит:

f = 0.86·11·70·400⁴/(120·275000·750000) = 0.685 см

Это означает, что если осадка основания под этим углом будет даже незначительно больше, чем под серединой фундамента, то уже включится в работу арматура. А если разница достигнет 7 мм и больше, то арматура будет работать на полную мощность. Кроме того в материале стены появятся дополнительные растягивающие напряжения, для восприятия этих напряжений в стенах их натурального и искусственного камня обычно делается арматурный пояс по периметру.

А кроме того, наличие арматуры в фундаменте позволит соблюсти требования нормативных документов, в частности СНиП 2.02.01-83* «Основания зданий и сооружений», согласно которому относительная разность осадок по отношению к длине не должна превышать 0.002 для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из крупных блоков или кирпича (согласно таблице 391.2).

В нашем случае Δs/L = 0.7/400 = 0.00175 < 0.002.

Тут может возникнуть вполне логичный вопрос, а что произойдет, если данный фундамент армирован 2 стержнями диаметром 12 мм в верхней зоне, согласно многочисленным рекомендациям?

Да в принципе ничего страшного не произойдет: лента фундамента окончательно треснет в наиболее напряженном поперечном сечении и после этого такую ленту можно рассматривать как 2 балки на упругом основании, лежащие рядом и несущая способность таких балок увеличится в несколько раз.

Вот только если разница просадок основания под углом и в середине будет увеличиваться, то будут расти и растягивающие напряжения в материале стены, а если никаких армирующих поясов при строительстве не было предусмотрено, то могут появиться и трещины на стенах.

Лента фундамента под примыкающей стеной в левом верхнем углу будет более длинной, около 12 м, однако и нагрузка на эту ленту почти в 2 раза меньше. Тем не менее, если и эту часть ленты фундамента рассматривать как консольную балку длиной 6 м высотой 1 м и шириной 0.5 м, то максимальный момент на опоре составит:

М = ql²/4 = 3600·6²/4 = 32400 кгс·м или 3240000 кгс·см 

Это в 1.16 раза больше, чем возможный изгибающий момент в примыкающей более нагруженной ленте. Если учесть, что мы приняли сечение арматуры с хорошим запасом (в 1.154 раза), и наличие арматуры в сжатой зоне, то этого должно хватить даже не смотря на то, что в данном случае у нас не тавровая, а обычная прямоугольная балка.

К тому же возможный прогиб такой балки при неравномерной осадке фундамента будет больше, а значит у балки появится дополнительная опора — лента фундамента примыкающей стены. Все это может немного увеличить нагрузку на ленту, рассмотренную нами ранее и уменьшить нагрузку на примыкающую ленту.

Ну а насколько подобная ситуация может быть вероятна — решать вам. Я же трещины на кирпичных стенах примерно посредине (часто в районе оконного проема) наблюдал неоднократно.

doctorlom.com

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента дома

Многие самостройщики устраивают при армировании мелкозаглубленного ленточного фундамента небольшой высоты третий средний  слой арматуры «для прочности».  С точки зрения восприятия нагрузок на сжатие или растяжение этот средний слой армирования бесполезен – в серединной части ленты таких нагрузок не возникает, и  арматура в нем «не работает».  Дополнительное  продольное армирование может понадобиться, если высота фундаментной ленты превышает 70 см. В этом случае лента фундамента рассматривается как балка, которой требуется конструктивное армирование. Стержни арматуры при конструктивном армировании не у граней балки (в середине ширины балки) не требуются.

В пункте 3.104. руководства по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения (Москва, 1978) и в разделе 3 пособия по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» (Москва, 2007)  указывается, что у боковых поверхностей балок высотой поперечного сечения высотой более 70 см должны ставиться конструктивные продольные стержни. Расстояние между конструктивными стрежнями арматуры по высоте должно быть не более 40 см.

Площадь сечения таких арматурных стрежней определяется не менее 0,1 % площади сечения бетона, но не от всей площади сечения балки, а от площади, образуемой расстоянием между этими стержнями и половиной ширины балки, но не менее чем 20 см.

 Например, при расстоянии между рядами арматуры по вертикали в 40 см и ширине ленты 40 см, определяемая минимальная площадь сечения арматуры будет отсчитываться от площади в 400 мм x 400 мм /2  = 80 000 мм2 х 0,001 = 80 мм2 . Эти арматурные стержни должны соединяться хомутами или шпильками диаметром 6 — 8 мм из арматуры класса A-I с шагом 50 см по длине ленты фундамента.

В каких случаях может потребоваться дополнительное армирование бетонной подушки  и устройство ее арматурной связи с монолитной лентой фундамента? Ведь, по сути, при таком армировании и использовании марки бетона М150 — М300 вместо М50 бетонная подушка превращается в подошву T-образного ленточного фундамента с ребром.

Конструктивное армирование ленты мелкозаглубленного ленточного фундамента высотой более 70 см и дополнительная связь с бетонной подушкой при возможных некомпенсированных боковых нагрузках.

dom.dacha-dom.ru