Содержание
[latexpage]
Монолитная лента под дом представляет собой систему балок, связанных между собой на углах и пересечениях, которые лежат на упругом основании из подстилающих слоев грунта. Грунты способны под воздействием насыщения влагой, промерзания и других внешних факторов периодически увеличиваться или уменьшаться в объеме.
В совокупности с нагрузкой от веса здания это вызывает силы, действующие в разных направлениях на конструкцию фундамента. Для эффективной работы конструкция монолитного ленточного фундамента включает две составляющих – бетон и арматуру, каждая из которых воспринимает нагрузки разного характера.
Бетон, используемый при сооружении ленточных фундаментов, работает исключительно на сжатие и способен при этом выдержать без разрушения воздействие в несколько сотен кг на 1 см². Арматура воспринимает нагрузки в растянутых зонах конструкции и способна выдержать растягивающие усилия в 400-500 Н/мм2 в зависимости от класса.
Прежде чем определить, какой марки бетон нужен для ленточного фундамента, следует уточнить, какие его свойства и характеристики нужно учитывать при подборе нужного материала.
Смесь, используемая при сооружении ленточных фундаментов, включает: вяжущее – портландцемент, крупный заполнитель – щебень, мелкий заполнитель – песок и воду. Свойства материала определяются процентным соотношением всех его компонентов. Характеристики бетонной смеси обозначаются буквами и цифрами в соответствии с ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия».
Здесь приведем таблицу расхода всех составляющих бетонной смеси для каждой марки по прочности, которой можно пользоваться при изготовлении бетона собственными силами:
[table id=263 /]
Основная характеристика называется классом или маркой по прочности. Класс материала, в соответствии с международными стандартами, обозначается буквой «B» с цифрами, которые показывают, какую сжимающую нагрузку, измеряемую в мегапаскалях (МПа), может выдержать материал без разрушения. Одновременно, что было принято ранее, по прочности бетон может характеризоваться маркой, обозначаемой буквой «M» с цифрами, которые показывают, какое предельное давление, измеряемое в кг/см², может выдержать материал. В строительной практике пользуются обоими обозначениями.
Приводим таблицу соответствия характеристик материала по прочности.
[table id=258 /]
Кроме марки по прочности, бетон характеризуется также такими показателями, как морозостойкость, водонепроницаемость и удобоукладываемость.
Морозостойкость маркируется как «F» с цифрой, означающей количество циклов поперечного замораживания и последующего оттаивания, может выдержать материал данной конструкции без потери прочности. Морозостойкость варьируется в пределах марок F50 – F500.
Водонепроницаемость маркируется как «W» с цифрой, обозначающей способность сопротивления водонасыщению. Для бетона, используемого при сооружении фундаментов, варьируется в пределах W2–W8. Бетон более высоких марок по водонепроницаемости применяется для строительства гидротехнических сооружений.
Удобоукладываемость маркируется как «П» с цифрой, показывающей пластичность в диапазоне П1–П5.
Например, полное обозначение «БСТ В20 П2 F100 W2» согласно ГОСТ 7473-2010 означает, что это смесь из тяжелого бетона, имеющего класс по прочности В20, средней пластичности П2, морозостойкости F100 и нормальной водонепроницаемости W2.
Согласно требованиям СНиП 3.03.01-87 «Несущие и ограждающие конструкции», нагружать конструкции, изготовленные в построечных условиях из монолитного железобетона, можно только после набора материалом 70% проектной прочности. Полную прочность искусственный камень по нормам набирает по истечению 28 суток при положительной температуре не ниже 20 °C.
В реальных условиях ленточный фундамент может набрать 70%-ную прочность, достаточную для продолжения работ по возведению стен, в течение одной-двух недель. Срок набора необходимой прочности зависит от температуры воздуха в течение этого периода.
Приводим таблицу сроков набора прочности бетоном.
[table id=259 /]
Проверка готовой монолитной конструкции на прочность осуществляется несколькими способами:
Для армирования монолитной ленты используется арматура классов А1 (А240), А3(А400) или А500С и высокопрочная проволока класса Вр1.
Арматура А1 (А240) используется в качестве поперечной (хомутов) в составе пространственных каркасов или при изготовлении плоских сеток. Арматура класса А3 – в качестве рабочих стержней, устанавливаемых по длине ленты в составе пространственных каркасов или перпендикулярно к оси фундамента в составе плоских сеток.
Взамен рабочих стержней класса А3 может применяться арматура класса А500С, которая позволяет использовать сварку при изготовлении каркасов и сеток. Высокопрочная проволока класса Вр1 может использоваться взамен конструктивной арматуры класса А1.
В составе проектной документации для строительства крупных и ответственных сооружений, включающей многие разделы, обязательно выполняется расчет фундамента. Расчет ленточного фундамента, в том числе определение марки бетона и сечения арматуры, для частного малоэтажного жилья и подсобных построек можно сделать упрощенным способом, так как методики расчета железобетонных конструкций, которые приведены в СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», доступны только профессиональным проектировщикам и выполняются с помощью сложных компьютерных программ.
Расчет бетона на ленточный фундамент, как и арматуры, производится с учетом воздействия на конструкцию следующих факторов:
Марка бетона для ленточного фундамента частного дома, согласно с нормативными требованиями, не может быть принята меньше В7,5 по прочности. Материал более низких марок используется для устройства подготовок, подстилающих слоев в составе конструкции полов.
Для удобства расчета и подбора необходимой марки бетона и других характеристик приводим таблицы, пользуясь которыми можно подобрать материал по прочности, водонепроницаемости и морозостойкости в зависимости от типа сооружения, климатических и грунтовых условий.
Таблица 1. Подбор марки бетона в зависимости от типа здания и грунтовых условий
[table id=260 /]
Таблица 2. Подбор морозостойкости в зависимости от климатических условий
[table id=261 /]
Таблица 3. Подбор водонепроницаемости в зависимости от уровня грунтовых вод и агрессивности грунтов
[table id=262 /]
Пользуясь приведенными таблицами можно быстро подобрать необходимые характеристики бетона для фундамента.
Например, необходимо подобрать марки бетона для дома из легкобетонных блоков, возводимого на пучинистых грунтах, с высоким уровнем грунтовых вод в климатических условиях, когда температура воздуха может достигать 40 °C.
По таблице 1 определяем, что для здания с такой конструкцией стен в условиях пучинистых грунтов необходим бетон с классом по прочности В 22,5 (М300). По таблице 2 находим, что марка по морозостойкости должна быть F 100. По таблице 3 определяем водонепроницаемость W6. Удобоукладываемость бетона для частного домостроительства обычно принимают в пределах П2–П3.
Таким образом, полная марка бетона для фундамента данного дома – БСТ В20 П2 F100 W2.
Растягивающие и сжимающие усилия могут возникнуть в любом месте балок, составляющих монолитную ленту, причем как в верхней, так и в нижней зонах поперечного сечения. Поэтому основная схема армирования монолитной ленты – это пространственный каркас с размещением рабочих арматурных стержней вверху и внизу поперечного сечения конструкции.
Расчет сечения продольных стержней рабочей арматуры, их количества, а также поперечных, конструктивных стержней по СНиП осуществляется после определения растягивающих и перерезывающих усилий. Эти усилия возникают под воздействием нагрузки от здания и сил, которые могут воздействовать на конструкцию вследствие морозного вспучивания, набухания под воздействием влаги или просадки грунтов.
Расчеты по методикам СНиП слишком сложны, поэтому в статье «Способы правильного армирования ленточного фундамента в подробной инструкции со схемами и чертежами» мы привели упрощенный расчет для фундаментов малоэтажного жилья.
Принцип расчета, также отвечающий требованиям нормативов, заключается в определении сечения и количества арматурных стержней по минимальному проценту армирования для конкретного сечения – минимально установленному нормами отношению суммарной площади сечения арматурных стержней к рабочей площади сечения конструкции монолитной ленты. Кроме этого, учитывается минимально допустимый диаметр стержней для продольно и поперечно расположенной арматуры в разных условиях.
На странице указанной статьи также имеется калькулятор расчета ленточного фундамента, пользуясь которым можно рассчитать количество арматуры для монолитной ленты.
Покажем на примере, как посчитать объем бетона для монолитной ленты. По этому принципу работает калькулятор расчета бетона на ленточный фундамент, расположенный на этой странице.
Исходные данные:
Монолитный ленточный фундамент для одноэтажного дома с размерами в осях «1» – «3» = 10 м, в осях «А» – «Б» = 12 м, и средней несущей стеной по оси «2». Сечение фундамента: b (ширина ленты) x h (высота ленты) = 0,4 м х 0,6 м.
Формула расчета общей длины монолитной ленты:
$$\quicklatex{size=25}\boxed{L_{r} = N_{1} \times (L_{b} – b_{1} \times 2) + N_{2} \times ( L_{c} + b_{2} \times 2)}$$
Lr – расчетная длина монолитной ленты.
N1 – количество лент по цифровым осям.
Lb – длина ленты по цифровым осям.
b1 – внутренняя привязка ленты по буквенным осям.
N2 – количество лент по буквенным осям.
Lc – длина ленты по буквенной оси.
b2 – внешняя привязка ленты к наружным цифровым осям.
Рассчитываем длину ленты:
Lr = 3 х (10 – 0,2 х 2) + 2 х (12 + 0,2 х 2) = 3 х 9,6 + 2 х 12,4 = 28,8 + 24,8 = 53,6 м
Рассчитываем объем бетона по формуле:
$$\quicklatex{size=25}\boxed{V_{b} = L_{r} \times b \times h}$$
Получаем:
Vb = 53,6 х 0,4 х 0,6 = 12,86 м³
Для быстрого расчета объема бетона предназначен онлайн калькулятор ленточного фундамента, расположенный на этой странице.
Если вы строите свое жилье и фундамент под него собственными силами, то для получения бетона нужных марок по прочности, морозостойкости и водонепроницаемости следует заказать его на бетонном заводе с доставкой на место строительным миксером. При изготовлении бетонной смеси в условиях промышленного производства гарантирована точная дозировка всех компонентов.
Каждая партия материала должна сопровождаться паспортом с указанием всех характеристик. Кроме того, при поставке заводского бетона нужно из каждой партии отобрать и сформировать образцы – кубики по методике, описанной в статье, которые после твердения можно испытать в строительной лаборатории для проверки заявленной марки по прочности.
Если вы изготавливаете бетонную смесь самостоятельно на стройплощадке, то необходимо точно выдерживать пропорции всех компонентов, указанные в таблице в статье.