Армирование плитного фундамента
Плитный фундамент это сплошной бетонный пласт, подошва которого выше расчетной глубины промерзания, он относится к мелкозаглубленным, поэтому его делают утепленным снизу. Железобетонная плита объединяет два конструктивных элемента: фундаментное основание и полы по грунту, в которых монтируют напольную систему отопления. На плитном фундаменте лежит сразу несколько назначений, поэтому его делают прочным, устойчивым к деформациям. Чтобы он отвечал таким требованиям, при разработке проекта учитывают его расчетную плотность армирования.
Где применяют
- Для малоэтажных жилых и общественных домов с этажностью до 2,5.
Со стенами из:
каменной кладки;
сборного или монолитного бетона с несъемной опалубкой;
деревянного бруса. - Со сборными или монолитными ж/б перекрытиями.
Бетонную фундаментную плиту монтируют на грунтах:
глины, суглинки (тугопластичные, мягкопластичные);
пластичные супеси;
крупный песок.
Расчетное сопротивление грунтов 7,5-36 т/м2 в зависимости от пористости, текучести.
На грунты со слабой несущей способностью равномернее других будет передавать нагрузки сплошной плитный фундамент. Этому способствует пространственное армирование объема бетонного пласта.
Форма плитного фундамента
Форма в виде сплошного бетонного пласта без ребер. Если форма плоская без ребер, а дом легкий, то она может принимать угол наклона независимо от ее плотности армирования. Это следствие морозного пучения, сезонных изменений погоды, свойств грунта. Этого не случится, если дом каменный, у него значительный вес, чтобы противостоять движениям грунта в его основании.
Форма с ребрами жесткости разработана, чтобы увеличить несущую способность, а также устойчивость к опрокидыванию при сезонных подвижках грунта.
У ребер жесткости боковые стороны с уклоном, для снижения давления грунта на подошву фундамента.
Зачем нужно армировать?
При составлении проекта ж/б элементы рассчитывают по 2-м предельным состояниям: способности нести нагрузки (прочности) и раскрытию трещин плюс по деформациям (СНиП 52-101-03).
По расчетам прочные бетонные элементы хорошо выдерживают нагрузки направленные перпендикулярно к его плоскости. Но, если к ним добавятся силы с изгибающим и крутящим моментом, бетон даст трещины. Такие моменты появятся при сезонных подвижках грунта, морозном пучении, неравномерных просадках, разно нагруженных частях плиты.
Арматура внутри бетона сделает его прочней, при этом намного жестче (добавит упругость). Армированный бетонный элемент выдерживает крутящие, изгибающие моменты сил без раскрытия широких трещин.
Плюс для плоских ж/б плит делают расчет на продавливание. Расчет учитывает влияние сосредоточенных и изгибающих моментов сил, а также как эти силы воспринимают бетон и арматура. Влияние сосредоточенных сил будут под опорами, перегородками, внутренними стенами, тяжелыми печами, оборудованием. В этих местах плотность армирования увеличивают.
Расположение армирования по СНиП
Величина защитного слоя бетона
По строительным нормам металлическую арматуру защищают слоем бетона. Что дает защитный слой?
- Создает условия для общей работы бетона и его арматурного усиления.
- Прочное анкерное крепление стержней, крепление их стыков.
- Не допускает влияния на металл влаги, химических соединений.
По СНиП для монолитного ж/б элемента в грунтах вокруг рабочей арматуры защитный слой заливают 40 мм, а вокруг конструктивной 35 мм. У плитного фундамента обычно два уровня армирования, нижний из которых рядом с грунтом, поэтому внизу защитный слой будет 40 мм. Верхний уровень арматурных сеток будет со стороны закрытого помещения (пол), поэтому защитный слой делают 25 мм.
Плотность армирования
Зависит от гибкости элемента, которая равна соотношению длины элемента к его высоте (L/h). При гибкости элемента меньше 5 (для прямоугольных сечений) СНиП рекомендует плотность армирования 0,1 % от Sсечения элемента. При увеличении гибкости до 25 и выше плотность армирования увеличивается до 0,25 % от Sсечения.
То есть, чем тоньше и длиннее платформа фундамента, тем больше его гибкость, а значит нужна больше плотность армирования.
Кроме основного армирования планируют конструктивное усиление, его делают не менее 0,025 %.
- В местах, где изменяется сечение пласта (переход к ребрам жесткости).
- По границам платформы, где концентрируются растягивающие силы.
- В зонах продавливания (под перегородками, опорами).
Расстояние между стержнями
Фундаментную платформу усиливают сварными металлическими сетками. По площади плотность армирования будет не везде одинаковой. Чтобы достичь расчетной плотности усиления, монтируют сетки с разными размерами ячеек, плюс местами делают конструктивное усиление отдельными стержнями.
Если толщина ж/б платформы до 15 см, монтируют один уровень сеток плюс конструктивное усиление.
Если платформа толщиной больше 15 см, то ее усиливают сварными арматурными каркасами.
Каркас для плиты это два яруса сварных металлических сеток, которые скреплены между собой поперечными связями. Соединения между сетками делают с нахлестом 15-20 см. Нахлесты рекомендуют связывать вязальной проволокой.
Каркас усиливают по контуру п-образными хомутами и добавляют конструктивное усиление.
Так как в бетонной платформе рабочие нагрузки стержни будут нести в продольном и поперечном направлении, то расстояние между ними будет одинаковым, то есть ячейки будут квадратные.
Расстояние между стержнями по СНиП при толщине платформы до 15 см 200 мм, ячейки 200х200 мм. При толщине более 15 см расстояние между стержнями 1,5*h, но не более 400 мм. То есть, если толщина 25 см, то размер квадратной ячейки 370 мм.
Диаметр поперечных связей берут равным 0,25 от наибольшего диаметра стержней сетки, в пределах 6 мм. Поперечные связи устанавливают с шагом 300 мм.
В местах продавливания поперечные связи устанавливают с шагом от толщины платформы. В этих местах поперечная арматура будет нести поперечные нагрузки с крутящими моментами сил. Поэтому ее концы прочно анкерят сваркой или обхватом, но не вязальной проволокой. Место крепления поперечных связей не должно быть слабым звеном, а прочным как у рабочей арматуры.
По краям каркаса монтируют п-образные хомуты не более чем через 400 мм. Концы хомутов могут в обхвате фиксировать до четырех крайних продольных стержней сетки.
Класс арматурной стали
Для монтажа сварных сеток и каркасов берут сталь горячекатаную А500С, холоднодеформированную В500С. Этот стальной прокат с периодическим профилем для хорошего сцепления с бетоном.
Расчет арматуры для плитного фундамента
Пример. Рассчитаем метраж, вес, диаметр арматурного проката для плоской плиты без ребер размером 8 х 8 метров, толщиной 0,25 м.
По предварительному расчету плотность армирования будет 0,25 % от площади сечения.
Для продольного направления.
Находим площадь сечения в мм: 8000 * 250 = 2 000 000 мм2.
Находим площадь сечения стержней: 2000 000мм2 * 0,25% / 100 % = 5000 мм2.
По таблице в ГОСТе 34028—16 находим площадь стержня с диаметром 10 мм, она равна 78,5 мм2.
Находим сколько штук: 5000 мм2 / 78,5 мм2 = 64 штук.
Находим расстояние между стержнями при двухуровневом армировании: 64 / 2 = 32 штуки в ряду. 8000 / 32 = 250 мм.
Получается два яруса сеток с квадратными ячейками размером 250 х 250 мм.
Для поперечного направления будет тоже 64 штуки, так как ширина платформы такая же.
Всего получится 128 штук проката по 8 метров каждый. Умножим и узнаем общую длину 1024 метра.
По ГОСТ вес одного метра проката диаметром 10 мм 0,617 кг. Умножим вес 1 м на общий метраж: 1024 м * 0,000617 т = 0,632 тонн.
К весу металлического проката добавляют вес проката для хомутов и конструктивного усиления.