Армирование бетонной плиты: расчет материала и технология укладки

При закупке строительных материалов для возведения монолитных конструкций желательно руководствоваться расчетными данными. В противном случае одного из компонентов может не хватить.

Количество арматуры и ее разновидности

Перед тем как начать работы, важно выяснить, есть ли надобность в использовании арматуры? Ведь для этого понадобятся дополнительные финансовые расходы и усилия, которые увеличат сроки строительных работ (постройка, ремонт). Стоимость прутков, используемых для таких целей, достаточно высока, и потребоваться их может много. Понять, насколько оправдано применение арматуры, помогут ее характеристики. Бетон – прочный и долговечный строительный материал. Однако бетонные основания подвергаются сильным нагрузкам, поэтому в таких случаях часто прибегают к арматурным сеткам, чтобы повысить устойчивость строений.

Арматура проволочная.

Поскольку конструкции из железобетона могут иметь разное предназначение, добавки, заполнители, то расход арматурного каркаса на 1м3 бетонного раствора отличается в том или ином случае. Следовательно, каждый раз нужно определять, сколько материала необходимо использовать на куб смеси. Особенности расхода определяются при помощи государственных стандартов. Помимо этого, существуют другие правила (ГЭСН, ФЕР). К примеру, в соответствии с ГЭСН, на пять м3 монолитной основы, при создании которой используется бетон, потребуется одна тонна металла для армирования, который нужно равномерно распределить в основании. Подробнее о расходе армирующей конструкции на куб бетонной смеси можно узнать из ФЕР. Норма гласит: для столбчатых основ (плиты и пр.) высотой до двух метров понадобится сто восемьдесят семь кг на куб. метр. В то же время для плоских конструкций из железобетона потребуется следующее количество материалов для армирования: восемьдесят один кг на м3.

Количество арматуры и ее разновидности

По методу изготовления арматура бывает канатной, стержневой, проволочной:

  1. Стержневая. Наиболее распространенное армирование – горячекатаные арматурные каркасы. По характеристикам стройматериал обозначают А400 и т. д. Термическая обработка позволяет приблизить свойства изделия, при создании которых применяется углеродистый металл, к схожим свойствам низколегированной стали. Такую арматуру принято маркировать Ат.
  2. Проволочная. Материал изготавливают из холоднотянутой высокопрочной или прочной проволоки.

Существует для вида армирующих прутьев. Арматура бывает стальной, неметаллической. Последняя стала альтернативой обычным изделиям из металла. Результатом использования современных технологий стал композитный вид таких стройматериалов. Подобную арматуру еще называют полимерной. В качестве основы для изделий применяют стекловолокно, добавляя к нему полимеры. Стеклопластиковые прутья внешне выглядят как стержни, диаметр которых может достигать двенадцати миллиметров. Это новый материал, который нашел применение в промышленности.

Зачем бетону армирование?

Все знают, что бетонные блоки обладают довольно высокими прочностными характеристиками. Изделия на основе цементного раствора отличаются высокой прочностью на сжатие — то есть, легко переносят прямое давление. Но есть у бетона один недостаток: он довольно хрупок при растяжении. Если вам кажется, что бетонные блоки при эксплуатации не растягиваются, то вы заблуждаетесь.

Схематичное изображение процесса растяжения бетонной монолитной плиты основания здания

Зачем бетону армирование?

Именно процесс растяжения происходит при любой подвижке здания:

  • проседание с течением времени под собственным весом;
  • смещение в результате движения нестабильного грунта;
  • изменение нагрузок в процессе надстроек или капитального ремонта.

Именно усиление бетонного блока путем армирования значительно улучшает его характеристики на изгиб и растяжение.

Материалы усиления

Зачем бетону армирование?

В зависимости от размера плиты и способа её использования, усиление может быть выполнено различными материалами:

  • стальные прутки;

Металлические стержни периодического профиля для армирования

  • композитная арматура;
Зачем бетону армирование?

Стеклопластиковая арматура

  • фиброволокно.

Фиброволокно для армирования

Самые серьезные и ответственные части здания следует усиливать сеткой из стальных стержней.

Зачем бетону армирование?

Металл используется при устройстве:

  • бетонных фундаментов;
  • монолитных лестничных маршей;
  • формировании плит перекрытия.

Такой способ усиления самый прочный и надежный, но и самый затратный. Цена сопоставимого количества металла значительно отличается от стоимости композитной арматуры.

Различные виды композитной арматуры могут быть использованы при устройстве базовой основы на земле под легкие постройки. При этом, материал композита больше в диаметре, чем заложенный в проекте металлический стержень. Узнать размер требуемого прутка можно из таблицы ниже.

Зачем бетону армирование?

Соответствие прутков различного диаметра стальной и пластиковой арматуры по эксплуатационным качествам

Важно! Не рекомендуется использовать композит при усилении бетонных частей здания, не имеющих опоры на грунт, то есть для плит перекрытия или лестниц.

Фиброволокно используют для укрепления цементных блоков небольших размеров, например, брусчатки или газобетенонных блоков, используемых в строительстве стен зданий. Армированная бетонная плитка имеет большую прочность, что значительно увеличивает срок её эксплуатации.

Плита бетонная армированная 500х500х50 для обустройства придомовых территорий

Зачем бетону армирование?

Схема армирования монолитной плиты

Схема армирования плиты позволяет получить наглядную картинку расположения всех элементов конструкции. Чертеж содержит параметры размещения верхнего и нижнего пояса системы и расстояние, которое образуется между ними, проектную толщину слоя бетона, шаг армирования и прочие значения. Пространственные схемы дополнительно отображают расположение телескопических стоек, опалубки и ригелей.

Читайте также:  Из чего состоит опалубка?

Расчетная схема армирования зависит от типа и профиля плиты: балочная, плоская, пустотная, ребристая и т. д:

Схема армирования монолитной плиты
  • Для плит балочного типа (опора реализуется на три стены, нагрузка происходит преимущественно в одном направлении сверху-вниз, например, в межэтажных перекрытиях), размером до м используется однопролетное армирование и сплошной профиль заливки;
  • Для плит с большими пролетами, опирающимися на колонны, подходит многопролетное армирование (обычно двухслойное). Перед работой проводится расчет по нагрузке.

Если необходимо провести надежное армирование плиты перекрытия (СНиП), нагрузка рассчитывается так:

  • полезная (оснащение дома и пр.) – 200 кг/м²;
  • от перегородок – 150 кг/м²;
  • от пола – 100 кг/м².

Таким образом, средняя нагрузка для жилого дома составит 450 кг/м², то есть плита перекрытия должна выдерживать именно эту нагрузку, желательно немного большее 500 кг/м².

Схема армирования монолитной плиты

Разработку сложных схем целесообразно доверять профессиональным проектировщикам, которые предоставят на армирование монолитной плиты перекрытия чертеж и чертеж в разрезе.

Корректировка конструкции ж/б плиты

Если заменить дорогостоящий плитный фундамент ленточным невозможно по ряду объективных причин, можно постараться снизить бюджет строительства. Например, при толщине 30 см крупногабаритные конструкции сложно залить даже при регулярном приеме смеси из миксеров. Выходом часто становится подбетонка:

  • при толщине 5 – 7 см она не требует армирования
  • заливается в один прием
  • выравнивает основание
  • защищает гидроизоляцию от порывов щебнем
  • снижает толщину защитного слоя (нижнего) на 20 – 35 мм
  • использует тощий бетон

Однако в этом случае сечение стержней верхнего слоя придется пересчитать. Для несимметричных плит (внутренняя стена смещена относительно центра конструкции) производится расчет по большему значению длины пролета, как для симметричных. Запас прочности повысится при незначительном повышении сметы.

Подобным способом можно рассчитывать арматуру для плитных фундаментов любой сложности. Кроме того, существует ПО для проектировщиков, делающих это с высокой точностью.

Порядок армирования и заливка

Сначала необходимо провести статистический расчёт нагрузки на всю конструкцию. Это позволит правильно выбрать толщину заливаемого бетонного раствора.

Армирование монолитной плиты перекрытия – это, прежде всего, прочная опалубка. Она должна выдерживать вес заливаемой бетонной смеси и при этом не выгибаться. Для заливки монолитного фундамента используют профессиональную опалубку. Для неё устанавливают телескопические стойки строго по инструкции, а после сборки обязательно проверяют ровность готовой конструкции.

Армирование монолитной плиты перекрытия – сложный, многоступенчатый процесс, требующий наличия схем и чертежей. Прежде чем решиться на такой серьёзный шаг, необходимо произвести точный расчёт и проконсультироваться со специалистами.

Для чего армируются плитные фундаменты. Правильный выбор схемы каркаса и арматуры. Порядок выполнения работ и распространенные ошибки

Плитный фундамент чаще всего используют в тех случаях, когда грунт обладает недостаточной несущей способностью, поэтому его и называют еще «плавающим». У него множество преимуществ перечислим хотя бы некоторые:

  • Небольшая толщина (даже Останкинская телебашня смонтирована на плите толщиной всего 4,6 метра).
  • На таком основании невозможны просадки элементов здания.
  • Устройство плитного фундамента дешевле, чем забивка свай.

Минус этого типа — под строением нельзя обустроить цокольный этаж и подвал.

Нужно отметить — если ленточные фундаменты иногда не армируются (особенно в зданиях старой постройки) то каркас для плитного обязателен.

Рассмотрим этот вопрос подробнее.

Расход арматуры

Армирование фундамента требует точного вычисления расхода арматуры на 1м3 бетона фундамента, и для начала нужно определить тип основы. Монолитная плита, ленточный, либо столбчатый – выбор зависит от грунта, будущей нагрузки. А уже, исходя из проектной документации, где указывается класс стержней, диаметр, идет расчет арматуры фундамента. Как определить объем бетона, число армирующих элементов и, какое должно быть их соотношение друг к другу? Людям, не являющимися профессионалами в данной отрасли, произвести данные вычисления сложно.

Какие существуют методы расчета арматуры?

Чтобы создать прочный каркас, строители прибегают к сварному методу либо вязальному. Второй предусматривает соединение стержней посредством специальной отожженной нити.

Расход арматуры

Расход вязальной проволоки на тонну арматуры вычисляется, исходя из данных о численности стыковочных соединений и диаметра прутьев. А вот форма сечения позволит узнать длину нахлеста. Например, для диаметра 12 мм используют нити 1.

2 мм, более – 1.4 мм, а длина может варьироваться от 30 до 50 см.

В соответствии со СНиП 52-01-2003 норма расхода арматуры на м2, т.е. число продольных прутьев, не может быть менее 0.1 % от площади поперечного сечения основания. Например, высота ленточного фундамента − 1 м, ширина – 0.5 м, значит, материала понадобится: 1м х х 0.1 = м ² или 500 мм ².

Читайте также:  Бетонные плиты перекрытия: технические характеристики

Каждый расчет количества арматуры индивидуальный, т.к. основывается на типе фундамента и его размерах. Чем больше вес строения, тем больший диаметр выбирают для стержней: для легких подойдут с сечением 10-12 мм, а при возведении тяжелых – 14-18 мм. Расход арматуры на куб бетона основывается на правилах Госстандарта. В нем указаны технические характеристики каждого класса бетона: содержание разных наполнителей и добавок. Узнать коэффициент расхода арматуры стальной можно из норм СНиП и ВСН 416-81 (дополнение 452-84). Он поможет определить нормативное количество материалов еще на этапе подготовки технической документации.

Расчет арматуры для ленточного фундамента зависит от конкретной схемы армирования. Чаще используют 4 либо 6 продольных прутьев.

Расход арматуры

Определить, сколько их необходимо, поможет ширина: если она составляет менее 40 мм, то хватит и 2-х, а если более – 3 (для одной ленты). Важно, чтобы расстояние от боковой стенки фундамента до крайнего продольного стержня было 5-7 см.

Кроме этого, надо знать длину сторон дома, высоту фундамента, диаметр металла и шаг между поперечными прутьями.

Чтобы произвести расчет арматуры на монолитную плиту, стоит учесть несколько важных факторов:

  • Вид – периодический, рифленый профили обеспечат наивысшую сцепку с бетоном.
  • Наличие продольных, поперечных металлических прутьев, диаметр которых не может быть менее 10 мм, а в углах лучше с нагрузкой справятся 16 мм.
  • Определить способ их объединения – вязальный либо сварочный.

Их длина будет равна 200 мм (толщина плиты) – 100 мм (отступ по 50 мм от верхнего края и нижнего) = 100 мм или 0.1 м. Количество, в м: =168.1.

Расход арматуры

Метраж всех стержней: 984 + 168.1 = 1152.1 м.

Зная из таблиц, сколько весит 1 м прутьев диаметра 12 мм, можно рассчитать общий вес конструкции.

А при определении расхода арматуры на 1 м3 бетона фундамента учитывают плотность бетона (чем она меньше, тем больше понадобится прутьев), размеры, тип фундамента. Также важно выбрать правильный диаметр и шаг армирующего каркаса. Помочь рассчитать расход арматуры на перекрытие, в зависимости от потребностей клиента, помогут операторы компании БЕТАЛЛ.

Применение арматуры в строительных целях

Арматурные стержни в первую очередь служат для того, чтобы уберечь бетонное основание от значительных нагрузок и, как следствие, образования разрушений и трещин. Бетон сам по себе не может дать прочностные характеристики, особенно при большой площади использования, заливки.

В первую очередь арматура, стальная или композитная, позволяет фундаменту справляться с резкими скачками температур и подвижностью грунта. Здесь сразу становится актуальным информация о фундаменте на пучинистых грунтах, и о том, как именно его собирать и заливать.

В свою очередь, бетонное покрытие же спасает арматуру от плавления под воздействием огня и уберегает от коррозии, правда, последнее относится к стальному материалу, если же в работе используется современная стеклопластиковая арматура, то коррозия ей совершенно не страшна.

Неровная поверхность арматуры позволяет прочно сцепляться материалам при заливке бетонного раствора. Стержни арматуры укладываются продольно и поперечно для прочности всей конструкции. При этом укладку следует проводить по всем правилам.

Важно! Приступая к работе с армированием монолита, нужно понимать, как на практике реализовывается схема армирования.

Кроме того, необходимо выбрать способ соединения арматуры. Если это стальные стержни, то можно использовать и вязательную проволоку и сварку, если композитная, то проволоку.

Этап 6: Расчетные допущения

Согласно СНиП 52-01-2003 и СП 52-101-2003 в основе расчета ж/б элементов лежит следующая информация:

  • Сопротивление бетона растяжению принимается нулевым значением. Причиной такого допущения является разница в сопротивлении растяжения между бетоном и арматурой. Значение сопротивления арматуры к таким нагрузкам превосходит бетон приблизительно в 100 раз. В итоге получается, что на растяжении работает только арматура.
  • Сопротивление бетона сжатию принимается значением определенным равномерным распределением по существующей зоне сжатия. В итоге данное сопротивление бетона не должно приниматься более чем расчетное сопротивление Rb.
  • Значение максимального растяжения в арматуре не должно превышать значение расчетного сопротивления Rs..

Чтобы устранить возможность образования эффекта пластического шарнира (где значение изгибающего момента отдалена от нуля, вследствие чего происходит обрушение конструкции) соотношение ξ сжатой зоны бетона «y» расстоянию от центра тяжести арматуры до верха балки h0, ξ=у/ho (6.1) не должно превышать предельное значение ξR.

Для определения предельного значения используется следующая формула:

Формула (6.2) является эмпирической (опирающейся на непосредственное наблюдение) и выведена при проектировании железобетонных конструкций. Значение Rs — это сопротивление арматуры измеряемое в мПа (миллипаскалях). В тоже время, данный этап работ допускает использование таблицы 1.

Читайте также:  Делаем полусухую стяжку пола своими руками: объясняем по пунктам

Значение aR обозначает расстояние от центральной точки поперечного сечения арматуры до нижнего уровня балки. С увеличением этого расстояния (его минимальное значение не должно быть не меньше диаметра самой арматуры и не меньше 10 мм) усиливается сцепление арматуры с бетоном. Однако вместе с этим уменьшается полезное значение h0.

Таблица 1. Граничные значения относительной высоты сжатой зоны бетона:

Класс арматуры A240 A300 A400 A500 B500
Значение ξR 0,612 0,577 0,531 0,493 0,502
Значение aR 0,425 0,411 0,390 0,372 0,376

Если расчеты проводятся недостаточно квалифицированными проектировщиками (грубо говоря — не профессионалами) с целью предостережения, рекомендуется занижать значение сжатой зоны ξR в 1.5 раза.

В нашем случае, а=200 мм.

Если ξξR или же в сжатой зоне отсутствует арматура, для проверки прочности бетона используется следующая формула:

Смысл данной формулы следующий: поскольку любой момент может быть представлен в виде силы работающей с плечом, то в отношении бетона должно быть применено вышеприведенное условие.

При том же ξξR для проверки прочности прямоугольных сечений с одиночной арматурой используется следующая формула:

Смысл данной формулы следующий: согласно расчету, арматура должна выдерживать нагрузку равную той, что выдерживает бетон. Поскольку как первый, так и последний испытывает действие одинаковой силы с аналогичным плечом.

Данная расчетная схема не является единственной, расчет может быть произведен относительно центра тяжести приведенного сечения. Но стоит заметить, что железобетон является композитным (искусственно созданным сплошным материалом с неоднородным составом) материалом, за счет чего его расчет по предельным напряжениям (при сжимании или растяжении) возникающим в поперечном сечении ж/б балки достаточно непростая задача. В тоже время железобетон в этом не одинок. Разброс прочностных характеристик встречается у таких конструкционных материалов как сталь, алюминий и т.п. Сюда же можно отнести древесину, кирпич, а также полимерные композитные материалы.

Для определения высоты сжатой зоны бетона при отсутствии в ней арматуры используется следующая формула:

Для возможности определения сечения арматуры нужно определить коэффициент am:

Если аm < aR тогда необходимость наличия арматуры в сжатой зоне полностью отпадает. В свою очередь для определения аR используется таблица 1.

В случае отсутствия арматуры в сжатой зоне, для определения сечения арматуры используется следующая формула:

Заключение

Качественный монтаж армирующей решетки для монолитного фундамента требует соблюдения технологии строительства и СНиП, знания свойств задействованных материалов, умения правильно рассчитывать параметры конструкции (в особенности шаг сетки, длину и диаметр стержней). Чтобы освоить техническую информацию рекомендуем изучить несколько практических примеров в виде проектов строительства: на схемах указываются результаты расчетов габаритов армирующей конструкции, расстояния между ее элементами. Только соблюдение изложенных в данной статье правил позволит соорудить долговечный фундамент, который впоследствии не будет нуждаться в доработках, ремонте или реконструкции и прослужит в течение многих десятилетий.

Совершенствование и развитие сферы индивидуального строительства приводит к появлению новых материалов и способов их применения на стройке. Одно из таких новшеств – это самостоятельное армирование и заливка монолитных плит для перекрытия дома.

Плита перекрытия является одним из самых распространенных железобетонных изделий в строительстве.

Армирование монолитной плиты необходимо проводить строго по технологии. Так как нижний слой арматуру несет на себе основную нагрузку, плита ее не выдержит при неправильном армировании.

Рабочая нагрузка на готовую монолитную плиту для перекрытия направлена сверху вниз. От точки приложения она распределяется равномерно по всей плите. Без правильного армирования такая плита не выдержит нагрузок. Основная нагрузка приходится на нижний слой арматуры. Он работает на растяжение, поэтому должен обладать особой прочностью. Верхняя часть плиты испытывает при этом сжатие, которое бетон и без армирования переносит хорошо.

Монолитные бетонные перекрытия, их армирование можно при большом желании сделать своими руками. Но это потребует больших затрат времени и сил. Перед началом работы необходимо произвести точный расчет изготовления монолитного перекрытия. Такой расчет специалисты делают на компьютере с помощью подключения специального программного обеспечения.

Правильный расчет монолитной плиты для перекрытия и ее армирования имеет ряд преимуществ:

  • перекрытие из монолитной плиты будет обладать высокой несущей способностью;
  • точный расчет даст оптимальный вариант выбора арматуры, толщины плиты, марки и количества бетона. Все это в совокупности позволяет экономить финансовые средства и время;
  • профессиональный расчет дает возможность в качестве опоры монолитного перекрытия использовать не только стены, но также и колонны, расположенные внутри помещения;
  • расчет выдаст все необходимые объемы работ и их стоимость;
  • можно рассчитать плиту перекрытия нестандартной геометрической формы;
  • срок службы перекрытия, сооруженного в строгом соответствии с расчетами армирования, практически неограниченный.