Расчет количества арматуры для ленточного фундамента: Калькулятор ленточного фундамента

alexxlab | 28.05.1999 | 0 | Разное

Содержание

Как рассчитать необходимое количество арматуры для ленточного фундамента?

РАСЧЕТ АРМАТУРЫ ДЛЯ ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА

В ленточном фундаменте основная нагрузка на разрыв приходится продольные стержни арматуры , то есть направленые горизонтально по всей длине ленты.. Поэтому для продольного армирования выбирают пруток с толщиной 12-16 мм в зависимости от типа грунта и материала стен, а для поперечных и вертикальных связок допускается брать пруток меньшего диаметра – от 6 до 10 мм. В целом принцип расчета похож на расчет арматуры плитного фундамента, но шаг арматурной решетки выбирается 10-15 см, так как усилия на разрыв ленточного фундамента могут быть значительно больше.

ПРИМЕР РАСЧЕТА

Ленточный фундамент деревянного дома, ширина фундамента 0,4 м, высота – 1 метр. Размеры дома 6х12 метров. Грунт – пучинистые супеси.

  1. Для выполнения ленточного фундамента обязательно устраивают две арматурные сетки. Нижняя арматурная сетка  предупреждает разрыв ленты фундамента при просадках грунта, верхняя – при его пучении.
  2. Шаг сетки выбирается 20 см. Для устройства ленты фундамента необходимо 0,4/0,2= 2 продольных прутка в каждом слое арматуры.
  3. Диаметр продольного прутка для деревянного дома – 12 мм. Для выполнения двуслойного армирования двух длинных сторон фундамента необходимо 2·12·2·2 = 96 метров прутка.
  4. Для коротких сторон  2·6·2·2 = 48 метров.
  5. Для поперечных связей выбираем пруток с диаметром 10 мм. Шаг укладки – 0,5 м.
  6. Вычисляем периметр ленточного фундамента: (6+12) ·2 = 36 метров. Полученный периметр делим на шаг укладки: 36/0,5 = 72 поперечных прутка. Их длина равна ширине фундамента, следовательно, общее количество 72·0,4 = 28,2 м.
  7. Для вертикальных связей также используем пруток D10. Высота вертикальной арматуры равна высоте фундамента – 1 м. Количество определяют по количеству пересечений, умножив число поперечных прутков на число продольных: 72·4 = 288 штук. При длине 1 м общая длина составит 288 м.
  8. Таким образом, для выполнения армирования ленточного фундамента понадобятся:
  • 144 метров прутка класса A-III D12;
  • 316,2 метров прутка класса A-I D10.
  • По ГОСТ 2590 находим его массу. Погонный метр прутка D16 весит 0,888 кг; метр прутка D6 – 0,617 кг. Вычисляем общую массу: 144·0,88 = 126,72 кг; 316,2·0,617= 193,51 кг.

Расчет вязальной проволоки: количество соединений можно рассчитать по количеству вертикальной арматуры, умножив его на 2 – 288·2 = 576 соединений.  Расход проволоки на одно соединение принимаем 0,4 метра. Расход проволоки составит 576·0,4 = 230,4 метров. Масса 1 метра проволоки с диаметром d=1,0 мм составляет 6,12 г. Для вязки арматуры фундамента потребуется 230,4·6,12 = 1410 г = 1,4 кг проволоки.

 

 

Как рассчитать арматуру для ленточного фундамента?

Расчет арматуры для фундамента позволяет рационально использовать материал и создать качественную и долговечную конструкцию. Объясняется это следующим: избыток металла в каркасе основания строения станет последствием того, что стоимость конструкции может существенно вырасти.

Противоположная ситуация, когда количество арматуры на 1 м3 бетона меньше нужного, сделает фундамент дома слабым и не способным вынести нагрузки, связанные с давлением строения и грунта. Это может привести к серьёзным последствиям.

Расчет арматуры для ленточного фундамента, цена


Перед тем, как проводить расчет арматуры фундамента, необходимо определиться с толщиной фундамента и его подошвой. Чтобы это вычислить, необходимо провести геологические исследования на участке и рассчитать вес дома со всеми нагрузками. Так как это довольно большая тема, мы вынесли ее в отдельную статью – расчет веса дома. Ну а данный обзор конкретно про расчет армирования ленточного фундамента.

Related Posts via Categories

  • Как рассчитать площадь поперечного сечения арматуры всех типов?
  • Сколько весит 1 метр строительной стержневой арматуры различных видов
  • Длина стержневой арматуры – все возможные варианты, регламентируемые ГОСТами
  • Линейная арматура – качественный монтаж линий электропередач гарантирован!
  • Немерная арматура – оптимальный вариант для малоэтажного строительства!
  • Марки и классы строительной стержневой арматуры и проволоки для армирования
  • Муфтовая арматура, что это такое и для чего используется
  • Анкеровка арматуры в бетоне – сложная, но важная операция
  • Горячекатаная арматура – ГОСТ и весь цикл жизни изделия
  • Вес и особенности стальной рифленой арматуры А3 и других классов

Нормативы


В результате многолетних исследований и испытаний были выработаны методики расчёта армирования заливных ленточных фундаментов.
Во времена СССР была разработана нормативная документация, касающаяся расчётов армирования ленточных фундаментов.

В уже далёком 1989 году Госстроем СССР был утверждён СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции», нормы которого действительны до сих пор. В нём указывались правила формирования исходных данных для расчёта армирования.

В СНиПе изложены порядок расчёта количества и диаметры продольной, вертикальной и поперечной арматуры, как выполнять сварные соединения стержней и устанавливать закладные детали в бетонном монолите. В отдельной главе даются указания по конструированию предварительно напряжённых элементов.

Ранее в 1978 году было разработано и принято к обязательному исполнению «Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого бетона (без предварительного напряжения)». На базе этих двух документов проектными организациями были разработаны методики расчётов армирования ленточных фундаментов.

Правила монтажа армокаркаса по СНиП

Количество необходимой для закладываемой конструкции арматуры и расстояние между арматурными прутьями напрямую зависят от размеров фундамента.

Согласно СНиП 52-01-2003 расстояние между прутьями рассчитывается, исходя из:

  • диаметра прута;
  • размера бетонного заполнителя;
  • направления бетонирования;
  • технологии укладки;
  • вида бетонного уплотнителя.

Технологически правильное армирование подразумевает, что расстояние между прутьями продольной арматуры должно находиться в пределах от 25 до 40 см. Прутья же поперечной арматуры должны быть не более чем в 30 см друг от друга.

Все самое важное об армировании ленточного фундамента найдете в этой публикации

Требования к бетону


Бетон для ленточного фундамента должен отвечать определённым физико-техническим требованиям. Среди них:

  • прочность;
  • морозостойкость;
  • водонепроницаемость.

Прочность — это способность выдерживать нагрузки на сжатие, выраженная в килограммах на квадратный сантиметр.

Морозостойкость обозначается буквой “F” и числовым эквивалентом. Число — это количество циклов полного замораживания и оттаивания опытного образца бетона без изменений своих характеристик.

Водонепроницаемость обозначается буквой “W” и также числовым эквивалентом. Число, в данном случае, — это максимальное давление, измеряемое в мегаПаскалях, при котором образец бетона не пропускает через себя влагу.

Марки бетона, рекомендуемые для сооружения ленточного фундамента:

Марка бетонаКласс бетонаПрочность бетона, кг/см2МорозостойкостьВодонепроницаемость
М-200В-15196,5F-100W-4
М-250В-20261,9F-100W-4
М-300В-22,5294,4F-200W-6
М-350В-25327,4F-200W-8
М-400В-30392,9F-300W-10

Соотношение типа сооружения, грунта и марки бетона для ленточного фундамента:

Тип сооруженияСлабопучинистые грунтыПучинистые грунты
Лёгкие деревянные или каркасные домаМ-200М-250
Дома из бруса, бревенчатые срубыМ-250М-300
Дома из арболитовых блоков и подобных им материаловМ-300М-350
Дома из кирпича, камня, железобетонаМ-350М-400

Требования к арматуре


Для армирования ленточного фундамента используется стальная или композитная арматура. Поверхность её профилирована, что приводит к передаче максимальной нагрузки от прогибающегося бетона к арматурным прутьям.


Для продольного армирования обычно используются металлические прутья, диаметр которых находится в пределах от 10 до 16 мм.

Для поперечного армирования применяются металлические прутья, диаметр которых находится в пределах от 6 до 8 мм.

В соответствии со СНиП 52-01-2003, при возведении ленточного фундамента могут использоваться следующие виды арматуры:

  • горячекатанная;
  • термомеханически упрочнённая;
  • механически упрочнённая в холодном состоянии;
  • неметаллическая композитная.

О том, какую арматуру используют для армирования ленточного фундамента, расскажет эта статья.

Расчет по таблице и формулам

Таблица для расчета арматуры

№ профиляS поперечного сечения, смМасса 1 м/п, кг
80,5030,395
100,7850,617
121,1310,888
141,5401,210
162,0101,580
182,5402,000

По таблице видно, сколько арматуры нужно для каркаса ленточного основания, взятого за пример.

Необходимо и достаточно 4 прутка диаметром 10 мм (4х0,785=3,14 см2).

ВАЖНО: Для стен длиной равной или менее 3 метров допустимо использовать арматуру диаметром 10 мм, но если же стена длиннее 3 м, то необходимо использовать арматуру диаметром 12 мм (см. Диаметр арматуры для ленточного фундамента).

Значит, для нашего расчетного фундамента, в котором длина стены 10 м, следует взять 4 прутка по 12 мм. в диаметре.

Расчет арматуры для продольных горизонтальных слоев

Как рассчитать арматуру, необходимую для продольных горизонтальных слоев:

Периметр 40 м/п х 4 прутка = 160 м + (необходимый загиб арматуры по углам 0,25 м/п каждого прутка х 16 загибов = 4 м/п). ИТОГО: 64 м/п х 1,131= 72, 38 кг арматуры класса АIII.

Расчет гладкой арматуры для поперечного и вертикального армирования

Будем размещать прутки с шагом 0, 5 м. Периметр 40 м : 0,5 м = 80 шт + 4 по углам = 84 шт.

  • Армирующий каркас должен быть утоплен в бетон на 5 см с каждой стороны.
  • Для прочной связки достаточно, чтобы прутки выступали за каркас на 2,5 см.

Следовательно, ширина ленты 40 см – 10 см бетонный слой – 5 см припуск на вязку = 25 см — на это расстояние располагаем друг от друга продольную арматуру в одном слое.

70 см высота ленты – 10 (15 см) см бетонный слой – 5 см припуски на вязку = 50(55) см – расстояние между горизонтальными слоями каркаса.

Поперечные гладкие прутки (конструктивная арматура) – 25 + 2,5 + 2,5 = 30 см.

Вертикальные гладкие прутки: высота ленты 70 см – 10 см бетонный слой = 60 см.

ИТОГО в 1 поясе гладкой арматуры: 60 + 60 +30 +30 = 180 см.= 1,8 м.

ВСЕГО: 1,8 х 84 = 152 м гладкой арматуры.

ВАЖНО: Диаметр поперечной арматуры должен составлять 1/4 от диаметра горизонтальной продольной, но быть не менее 6 мм.

ВАЖНО: Если высота каркаса более 0,8 м, то вертикальные поперечные пруты должны быть не менее 8 мм в диаметре.

Что учесть при расчете

Основные моменты:

  • Размещая металлические элементы от краев бетонного основания нужно отступить 5-6 см – это продлит срок их службы, защитив от разрушительных воздействий.
  • На ленточный фундамент сила растяжения максимально действует на верхнюю часть, поэтому сверху особо заглублять пруты не стоит.
  • Армированные элементы с ребристой поверхностью обеспечивают максимальное сцепление с бетонной смесью.
  • Соединительные перемычки могут быть от 6 мм – на них воздействует меньшая нагрузка, чем на основные. Они должны размещаться на расстоянии около 15-30 мм.

Расчет количества арматуры для фундамента

Не редко случается так, что арматуру привезли на строительный участок, а когда начинают вязать каркас, оказывается, что ее не хватает. Приходится докупать, платить за доставку, а это уже дополнительные расходы, которые в строительстве частного дома совсем не желательны.

Для того чтобы такого не случилось, необходимо грамотно произвести расчет количества арматуры для фундамента.

Допустим, у нас есть такая схема фундамента:

Давайте попробуем рассчитать количество арматуры для такого ленточного фундамента.

Расчет количества продольной арматуры

Для того, чтобы рассчитать необходимое количество продольной арматуры для фундамента, можно воспользоваться грубым подсчетом.

Для начала необходимо найти длину всех стен фундамента, в нашем случае это будет:

6 * 3 + 12 * 2 = 42 м

Так как у нас 4-х стержневая схема армирования, необходимо полученное значение умножить на 4:

Мы получили длину всех продольных стержней арматуры, но не стоит забывать, что:

При подсчете количества продольной арматуры необходимо учитывать запуск арматуры при стыковке, потому что очень часто случается так, что арматура доставляется на участок длинной стержня 4-6м, и для того, чтобы получить необходимые 12м, нам придется стыковать несколько стержней. Стыковать стержни арматуры необходимо внахлест, как показано ниже на схеме, запуск арматуры должен составлять минимум 30 диаметров, т.е. при использовании арматуры диаметром 12 мм, минимальный запуск должен составлять 12*30= 360 мм (36см).

Для того чтобы учесть этот запуск, существует два способа:

  • Составить схему расположения прутов и рассчитать количество таких стыков
  • Прибавить около 10-15% к полученной цифре, как правило, этого бывает достаточно.

Сечение продольных прутьев

По требованиям СНиП 52-01-2003, наименьший диаметр продольных прутьев для ленточного фундамента должен быть 0,1% от сечения ленты основания. Площадь среза фундамента подсчитать просто — высоту ленты умножают на ее ширину, к примеру, для ленты 1 м высотой и 40 см шириной, сечения составляет 4000 см2, для нее подбирают арматуру со срезом равным 0,1% от сечения ленты 4000 см2 / 1000 = 4см2.

Чтобы не высчитывать диаметр каждого прута, можно взять информацию из таблицы. Она облегчит подбор арматуры для фундамента по сечению. В таблице есть мизерные неточности в результате округления чисел, их можно не учитывать:

Сечение прута, ммТребуемый диаметр прута арматуры см2, с учетом их количества в ленте фундамента
123456789
60,280,570,851,131,411,71,982,262,54
80,51,011,512,012,513,023,524,024,53
100,791,572,363,143,934,715,506,287,07
121,132,263,394,525,656,797,929,0510,18
141,543,084,626,167,699,2310,7712,3113,85
162,014,026,038,0410,0512,0614,0716,0818,10
182,555,097,6310,1812,7215,2717,8120,3622,90
203,146,289,4212,5615,7118,8521,9925,1328,28
223,807,6011,4015,2019,0022,8126,6130,4134,21
254,919,8214,7319,6324,5429,4534,3639,2744,18

Внимание: При протяженности фундамента до 3м, наименьшее сечение продольных прутьев должно быть 10мм. Если протяженность фундамента превышает 3м, то наименьшее сечение прута 12мм

В результате мы получили минимальную площадь диаметра арматуры на срезе ленточного фундамента.

Если фундамент здания 40 см шириной, то достаточно армировать его 4 стержнями. Находим в таблице столбик с 4 стержневой арматурой, и выбираем самое удобное для ваших условий значение. В результате определяем, что для основания высотой 1 м и 40 см шириной, с армированием 4 прутками, то лучше всего подходит арматура 12мм сечением, ведь 4 стержня этого диаметра сечением 4,52 см2.

Подсчет требуемого диаметра для каркаса из 6 прутков выполняют аналогичным образом, единственное отличие в том, что данные берут из столбика для 6 стержней.

Продольную арматуру при устройстве ленточного диаметра берут только одинаковую, если у вас материал с разным сечением, то более толстые стержни располагают в нижнем ряду.

Калькулятор расчета необходимого количества арматуры для ленточного фундамента

Приступая к любым строительным работам, любой домашний мастер стремится заранее подготовить требуемый объём необходимых материалов. Если планируется заливка армированного ленточного фундамента, вполне закономерным будет вопрос – какое количество прутов стандартной длины на это уйдет.


Калькулятор расчета необходимого количества арматуры для ленточного фундамента

Естественно, навскидку решать такой вопрос – глупо, лучше провести несложные вычисления. Поможет в этом – размещенный ниже калькулятор расчета необходимого количества арматуры для ленточного фундамента.

Ниже калькулятора, традиционно – краткие пояснения по порядку расчетов.

Калькулятор расчета необходимого количества арматуры для ленточного фундамента

Несколько комментариев по порядку проведения вычислений

Исходными параметрами для расчета будут являться, совершенно очевидно, длина ленты фундамента и количество прутьев основного армирования.

  • Длина должна учитывать не только периметр здания, но и все внутренние перемычки – под капитальные перегородки будущего дома. Значение вносится в метрах.
  • Минимальное число прутьев для полноценного армирования рассчитывается особым порядком – для этого есть отдельный калькулятор (по ссылке).

Необходимо учитывать, что пруты арматуры укладываются с обязательным перехлестом и с усилением на углах. Длина таких перехлёстов должна составлять не менее 50×D, где D – это диаметр арматурного прута. Таким образом, для наиболее распространённых типов арматуры диаметром 10 ÷ 12 мм эта величина составит от 0,5 до 0,6 метра – это также учитывается при расчетах.

Цены на арматуру

Следующий нюанс. Стандартная длина поступающих с предприятий арматурных прутьев – 11,7 метра. Понятно, что при больших длинах сторон фундамента есть смысл использовать и максимально длинные прутья – уменьшается количество перехлестов на соединениях. Однако для их транспортировки потребуется особый длинномерный транспорт, услуги которого также могут быть существенно дороже. Есть смысл заранее оценить, что выгоднее: приобрети разрезанные пополам пруты по 5,85 метра (их потребуется несколько больше), сэкономив на транспортировке, или все же остановиться на полной их длине. Калькулятор покажет количество прутьев для обоих вариантов.

Многие фирмы, торгующие металлопрокатом, показывают свои прайсы на изделия в весовом эквиваленте – в килограммах и тоннах. Для перевода количества арматурных прутьев в тонны – специальный калькулятор.

Заливка ленточного фундамента требует серьезного подхода!

Начинающим строителям, прежде чем приступать к работе, необходимо тщательно разобраться с устройством фундамента, теоретическими основами, последовательностью выполняемых операций. О технологии заливки ленточного фундамента с подробностями – в специальной публикации нашего портала.

Самостоятельное армирование конструкции

Как упоминалось ранее, при выполнении перекрытия особо важным является грамотный расчет армирования. Для создания арматурного каркаса своими руками лучше всего использовать горячекатаные металлические стержни класса А3. Их сечение может равняться от 8 до 14 мм – выбор обуславливается расчетной нагрузкой.

Если осуществляется армирование монолитной плиты перекрытия, СНиП предполагают двухслойный каркас. Обе металлические сетки обязаны размещаться в толще бетона. Минимальная защитная прослойка, создаваемая опалубочным коробом, должна быть равна 1,5 см. Для того, чтобы изготовить сетку, прутья нужно соединить вязальной проволокой. Нельзя забывать, что размер ячеек может быть исключительно 15х15 см или 20х20 см.

Стержни, используемые для выполнения сетки, обязательно должны быть цельными, на них не может быть трещин или разрывов. Если длина прутьев недостаточна, к ним с нахлестом (длина его должна равняться 40 диаметрам используемой арматуры) подвязываются дополнительные стержни. То есть, если в работе применяются пруты D12, то нахлест будет равен 480 мм. Стыки стержней размещаются в шахматном порядке. Края арматуры в двух получившихся сетках соединяются усилением П-образной формы.

Технология изготовления предполагает, что рабочей основой является нижняя металлическая сетка, принимающая нагрузку на растяжение. Что касается верхней части каркаса, то она принимает сжимающие нагрузки.

При расчетах и проектировке обязательно учитываются дополнительные усиления арматуры, однако существуют и стандартные нормы, которые следует учитывать:

  • При выполнении нижней арматурной сети усиления укладываются между несущими стержнями в центре;
  • При подготовке верхней сетки дополнительные прутья устанавливаются над опорами-основами;
  • Усиление понадобится в точках скопления выемок и нагрузок: оно осуществляется посредством отдельных стержней длиной 0,4-2м (выбор длины обуславливается шириной пролетов).

Если выполняется нетрадиционный образец армирования монолитной плиты перекрытия (с колонной), то в точках пересечения металлического каркаса с опорами армирование будет совершенно другим. В местах пересечения создаются особые пространственные усиления.

Готовый каркас перекрытия заливается бетонной смесью при помощи специального приспособления. После укладки раствор утрамбовывается посредством глубинного вибратора. Процесс созревания монолита предполагает его усадку. Чтобы избежать растрескивания плиты, первые 3-4 суток после заливки конструкцию необходимо увлажнять. Бетон наберет мощность через 28 суток.

Видео об армировании монолитной плиты перекрытия:

Основные виды

Основные нагрузки на дом будут находиться на нижней арматуре, а сжимающую нагрузку будет получать верхняя, с чем может отлично справиться и бетон. Следует помнить, что подобный процесс необходимо выполнять полностью на всю длину изделия, помимо того, применять опалубку, которая является самым важным этапом в процессе монтажа конструкции. Для этого рекомендуется использовать дерево. В подобном случае в дом могут подойти как обыкновенные доски 50 на 150 мм, так и недорогая фанера.

Важно надежно и прочно закреплять стойки опалубки и выполнить расчет, потому что вес бетона, который будет использоваться при проведении подобной операции, достаточно часто достигает 300 кг на 1 м². Единственное, без чего весьма сложно обойтись в процессе монтажа армированной конструкции, – это телескопические стойки

Это надежный и удобный инструмент. Стойка может выдержать 2 т веса, чего нельзя сказать про доски, в которых могут появиться микротрещины либо сучки.


Как посчитать арматуру для фундамента – пример вычислений

В качестве примера рассмотрим, сколько нужно арматуры для фундамента 10х10, сформированного в виде монолитной железобетонной ленты.

Для выполнения вычислений используем следующую информацию:

  • ширина основы 60 см, позволяет уложить в каждом поясе по 3 горизонтальных стержня;
  • выполняется 2 пояса усиления, соединенные вертикальными прутками с интервалом 1 м.
  • для здания 10х10 м и глубиной основы 0,8 м используется арматура диаметром 10 мм.


Расход арматуры для ленточного фундамента
Алгоритм расчета:

  1. Определяем периметр фундаментной основы здания, сложив длину стен – (10+10)х2=40 м.
  2. Вычисляем количество горизонтальных элементов в одном поясе, умножив периметр на количество стержней в одном ярусе – 40х3=120 м.
  3. Общая длина продольных прутков определяется умножением полученного значения на количество ярусов 120х2=240 м.
  4. Рассчитываем количество вертикальных элементов, установленных по 10 пар на каждую сторону 10х2х4=80 шт.
  5. Суммарная длина вертикальных стержней составит 80х0,8=64 м.
  6. Определяем длину перемычек размером по 0,6 м каждая, установленных на двух поясах (по 20 на сторону) – 10х2х4х0,6=48 м.
  7. Сложив длину арматурных стержней, получим общий метраж 240+64+48=352 м.

Определить длину стальной проволоки несложно. Количество соединений, умноженное на длину одного куска проволоки, равную 20–30 см, даст искомый результат.

Назначение арматурного каркаса в фундаменте здания

Существует несколько типов оснований, выполняемых из бетонного раствора. Наиболее востребованными считаются плитные и ленточные фундаменты, мелко- и глубокозаглубленные. Также применяются основания на сваях, глубина заложения которых зависит от параметров грунта и уровня промерзания почвы.

Для армирования фундамента применяются металлические прутья с рифленой или гладкой поверхностью, которые соединяются в жесткий и прочный каркас. Армирование выполняется в следующих целях:

  • стальная основа принимает нагрузки на растяжение и изгиб, равномерно распределяет их по всей конструкции основания;
  • каркас исключает деформации бетона, позволяет избежать или минимизирует образование трещин и других дефектов фундамента;
  • за счет арматурного каркаса удается снизить объем используемого для заливки основания бетонного раствора, уменьшить и снизить стоимость конструкции;
  • армирование делает возможным строительство дома или производственного здания на слабых грунтах, в том числе сыпучих, болотистых, в регионах с экстремально низкими зимними температурами;
  • возрастает несущая способность основания, арматура делает фундамент более приспособленным к высоким нагрузкам по массе, усилиям на растяжение и деформацию.

После заливки фундамента бетонный раствор постепенно набирает прочность. При этом монолит приобретает высокую прочность к сжатию, но не отличается хорошими показателями на растяжение. Арматурный каркас позволяет поднять данные параметры на должный уровень.

Как сделать правильный выбор

Выбор арматурных стержней основан на расчетных данных и предпочтениях строителей.

Обычно выбирают металлические стержни, хотя и композитную арматуру с каждым годом все активнее применяют при строительстве ленточных оснований. Предпочтение металлическим пруткам отдается из-за возможности придать им необходимый изгиб, чего со стеклопластиковыми стержнями сделать невозможно.

Особенно это важно при строительстве лент с криволинейными участками или при наличии углов перелома, отличных от 90°.

Кроме того, металлическая арматура экономичнее, так как позволяет делать хомуты из одного прутка, без необходимости создавать несколько точек соединения.

Диаметры стержней давно отработаны на практике, нередко их выбирают без предварительного расчета — при ширине ленты около 30 см используют пруток 10 мм, для лент шириной 40 см выбирают 12-мм стержни, а при ширине более 50 см — 14 мм. Толщину вертикальной арматуры определяют по высоте ленты, до 70 см выбирают 6 мм, а при высоте свыше 70 см — 8 мм и более.

Расчет для свайного основания

Свайные фундаменты представляют собой погруженные в грунт опоры (цельнометаллические или буронабивные), передающие нагрузку от здания и соединенные по верху стальным, железобетонным или деревянным ростверком.

Cвайный фундаментИсточник stroyfora.ru

Буронабивные основания применяют в частном строительстве:

  • при возведении каркасных или деревянных зданий с небольшой массой;
  • при слабых грунтах, где другие основания выполнить невозможно – торфяники, болота, сильнопучинистые влажные почвы;
  • в условиях сложного рельефа – на холмистой, овражистой местности.

Недостаток, который приводит к удорожанию стоимости строительства, – холодный цоколь и невозможность устройства пола по грунту. Преимущество – отсутствие земляных работ. Сваи вкручивают специальной буровой установкой или пробуривают отверстия в земле с последующим монтажом опалубки, армированием и бетонированием. При несыпучих грунтах раствор заливают сразу в скважину.

Армирование свайного фундаментаИсточник housepic.ru

Схема расчета арматуры для свайного буронабивного фундамента.

  1. Определяют тип грунта с помощью ГОСТа “Грунты. Классификация”.
  2. Рассчитывают постоянную и временную нагрузку (СНиП “Нагрузки и воздействия”).
  3. Из ВСН 5-71 выбирают несущую способность грунта в зависимости от его структуры.
  4. По имеющимся сведениям находят нагрузку R на погонный метр ростверка, разделив суммарную массу на периметр здания.
  5. Определяют несущую способность сваи по формуле Р = (0,7х R х S)+(U х0.8 х fin х li), где
  • R – несущая способность грунта,
  • S – площадь конечного участка опоры,
  • U – периметр сечения сваи,
  • fin – сопротивление грунта, определяемое по таблице ВСН 5-71,
  • li – высота слоя почвы, оказывающей сопротивление боковой поверхности сваи.

Расстояние между опорами определяют по формуле I = P/Q, где Р – несущая способность сваи (п.5), R – погонная нагрузка на ростверк (п.4).

Количество свай определяют исходя из расчетного расстояния между опорами и размеров строения.

Армируют конструкции вертикальным каркасом из не менее, чем 4 стержней диаметром от 10 до 16 мм с горизонтальной обвязкой из гладкой арматуры Ø 6-8 мм. По верху оставляют выпуски длиной 25-30 см.

Ростверк рассчитывают как конструкцию, аналогичную ленточному фундаменту.

Подробности

Расчет ленточного фундамента

Для монолитных ленточных оснований загородных домов используют более простой метод расчета армирования по минимально допустимому арматурному сечению, которое воспринимает растягивающие усилия.

Порядок проведения расчета

По СНиПу общая площадь поперечного сечения стержней из стали должна быть не меньше 0.1% от рабочего сечения конструкции бетона. Найти это значение можно как произведение высоты сечения фундамента, которая равна глубине закладывания, умноженной на его ширину. Для продольного армирования применяют стержни с диаметром от 0.8 см. Найти нужное количество профилей круглого типа можно по специальной таблице, а значение требуется округлить в большую сторону. Есть также ограничения по минимальному размеру арматуры – на участках, где длина больше 3 метров, используют стержни с диаметром от 1.2 см. Требуемый арматурный метраж определяют по чертежам с размерами основания, причем запас должен быть в 5%. Массу требуется найти по таблицам стального сортамента.

Пример расчетов

Например, нужно произвести расчет армирования основания ленточного типа для загородного дом с размером 5*10 метров из блоков газосиликата. Глубина закладывания составляет 70 см, а ленточная ширина 40 см.

  1. Площадь сечения основания такова: 70*40=2800 см 2 .
  2. Минимальная площадь (суммарная) для арматуры составляет 2800*0.01=2.8 см 2 .
  3. По таблице есть разные варианты – использовать 4 стержня с диаметром в 1 см, 3 штуки по 1.2 см или 2 прута с размером сечения 1.4 см.
  4. В нормативе указано, что при длине стороны больше, чем 3 метра, минимальный арматурный диаметр составляет 1.2 см. Чтобы распределение нагрузки от постройки было равномерным, требуется установить каркас из стали из двух сеток горизонтального типа, причем каждая из них будет иметь по два стержня с диаметром в 1.2 см.
  5. Арматуру поперечного типа требуется выбирать по высоте каркаса. Если она меньше, чем 0.8 метров, применяют проволоку для хомутов с диаметром в 0.6 см. Единовременно выполняются условия, при которых данный размер больше ¼ сечения продольных стержней.
  6. Содержание стали в метрах определяют по габаритам сооружения. Общая ленточная протяженность составляет 5+5+10+10=30 метров (если есть и несущая перегородка, то ее длину требуется просуммировать).
  7. Потребуется 4*30=12 п.м. арматуры с диаметром 1.2 см.
  8. Хомуты устанавливают с шагом в 0.4 метра, а их число 30/0.4=75 штук.
  9. Размер каждого (70*2+40*2)/1.15=191 см, причем 1.15 является коэффициентом для перевода периметра сечения в хомутную длину.
  10. Проволочная длина для соединительных элементов составляет 75*1.91=143.25 метра.

Какую арматуру выбрать

Для чего нужна арматура, исходя из приведенной выше информации, уже должно быть понятно. Теперь рассмотрим ее выбор.

Несколько важных моментов:

  • Если используется бетон тяжелой марки – не рекомендуется применять элементы армирования с объемом более 40 мм.
  • Продольные элементы нужно выбирать с сечением в 12 мм для случаев, когда длинна стены больше 300 см.
  • Для изгибающегося вязанного каркаса, диметр поперечных стержней должен быть не меньше 6 мм.
  • При длине стены менее 3 метров, достаточно армированных элементов с сечением в 10 мм.
  • При выборе кол-ва основных прутьев для балок и ребер, ширина которых составляет больше 15 см, меньше 2 использовать не стоит.

Пользуясь приведенными расчетами и примерами, можно правильно совершить расчет количества необходимых материалов для укрепления фундамента. Проводя нужные расчеты, не пытайтесь сэкономить, выбирая прутья меньшего диаметра – это может привести к плачевным последствиям, вызванным разрушением фундамента от сильных нагрузок. Если есть такая возможность – обратитесь к специалистам, которые приведут самые точные и правильные расчеты, учитывая особенности грунта, материала для возведения стен, климатических условий, особенности конструкции сооружения и т. д.

Изготавливаем подставки

Нижний слой армирующего каркаса укладывается на готовые пластиковые подставки, после этого на него устанавливаются специальные «столики», которые поддерживают следующий слой конструкции. Они изготавливаются из куска арматуры, размер которого рассчитывается исходя из толщины монолитной плиты. Допустим, мы имеем дело с основанием толщиной 40 см. В этом случае расчеты будут следующими:

40 см (высота плиты) – 8 (два защитных слоя по 4 см) – (4 х 1 см) (толщина прутков умноженная на их количество) = 28 см.

Изготавливается поддерживающий «столик» путем изгиба в П-образную форму. Радиус изгиба подбирается в индивидуальном порядке. «Хвостики» подставки отгибаются в противоположные стороны, образуя тем самым надежные упоры, которые позволят уложить и зафиксировать оба слоя конструкции.

Расход арматуры на кубический метр бетона

Отдельно следует рассмотреть расход арматуры на м 3 бетона. Расчет производится по действующему ГОСТу индивидуально в каждом отдельно взятом случае. Связано это с тем, что характеристики самого бетона могут варьироваться в достаточно широких пределах в зависимости от наполнителя и добавок.

Для армирования фундамента чаще всего используется стальная ребристая арматура с диаметром от 8 до 14 мм. Подобная поверхность позволяет обеспечить максимальное сцепление со слоем бетона. На фундамент 10 на 10 в среднем уходит 150-200 кг арматуры на каждый куб бетона (для колонн расход составляет от 200 до 250 кг на куб бетона). В последнее время в процессе строительства используется арматура из стеклопластика. Ее стоимость несколько выше стоимости металлического аналога. Но если рассчитать, сколько нужно таких армирующих прутьев на м 3 , вероятнее всего использование композитной арматуры для фундамента окажется намного более выгодным. Как правило, стоимость композитной арматуры оказывается в среднем вдвое ниже, чем стальной. Это связано с тем, что расход на куб бетона у прутьев аналогичный, но при этом вес композитной намного ниже.

Для того чтобы рассчитать расход прутьев на куб бетона и не ошибиться, в принципе не так уж сложно. Нужно только знать, сколько м 3 бетона будет использоваться для заливки фундамента. Если вы боитесь ошибиться в расчетах арматуры на куб бетона, всегда можно воспользоваться помощью профессионалов. Они с максимальной точностью рассчитают расход материалов на м 3 раствора и при необходимости выполнят и саму закладку фундамента, а также его армирование.

необходимый диаметр и толщина, количество

На чтение 7 мин Просмотров 383 Опубликовано Обновлено

Каждая стройка начинается с устройства надёжного основания. Ленточный фундамент — самая распространённая конструкция в малоэтажном строительстве. Расчёт арматуры для ленточного фундамента важен уже на этапе проектирования и доставки строительных материалов. Расчёт поручают профессионалам или проводят самостоятельно, изучив руководящие документы.

Назначение армирования

Арматура оказывает сопротивление нагрузкам на фундамент со стороны грунта и самого здания

Ленточные фундаменты представляют собой монолитную фундаментную конструкцию из железобетона. Изготавливают основание непосредственно на месте постройки.

Железобетон — бетон, внутри которого расположен металлический каркас из арматуры. Металл позволяет выдержать поперечные нагрузки, которые создают:

  • снизу-вверх — процессы пучения грунта;
  • сверху вниз масса постройки.

Чистый бетон поперечным нагрузкам сопротивляется плохо. Сталь, заложенная внутрь конструкции, способна сделать фундамент в десятки раз прочнее.

Под нагрузкой каждый метр бетона может растягивается на 2–4 мм, тогда как сталь от 4 до 25 мм. Бетон же во много раз лучше переносит сжатие.

Алгоритм работы при давлении сверху:

  1. Нагрузка давит на поверхность фундамента, который начинает прогибаться.
  2. Верхний слой бетона противостоит сжатию, верхний ряд арматуры при этом бездействует.
  3. Нижняя часть фундамента пытается удлиниться.
  4. Нагрузкам на растяжение сопротивляется нижний ряд стержней.

При давлении от грунта снизу железобетон «работает» в обратную сторону — нижний слой бетона противодействует сжатию, а верхний ряд арматуры не даёт разрушиться от растяжения.

Нормативные документы

Ленточные фундаменты в малоэтажном строительстве относятся к железобетонным конструкциям без предварительного натяжения арматуры.

Проектируют и строят такие основания согласно своду правил СП 52-101-2003. Раздел 5.2 документа определяет марку стали, форму и геометрические размеры прутков. В разделе 8.3 «Армирование» рассматриваются вопросы количества и размеров армирующих элементов, их взаимное расположение в теле бетона. Здесь же указаны способы расположения арматуры, правила соединения в пересечениях.

Сведений, содержащихся в документе достаточно, чтобы понять, как рассчитать арматуру для фундамента, вычислить количество материала.

Классы арматурной стали

Для железобетонных конструкций используют арматуру:

  • горячекатаную, гладкую или с периодическим профилем (кольцевым или серповидным) диаметром от 6 до 40 мм;
  • термически и механически упроченную с периодическим профилем, 6–40 мм;
  • холоднодеформированную периодического сечения (3–12 мм).

Рекомендовано использовать гладкую арматуру классом не ниже А-240 (А-I). Для ребристой (периодического профиля) выбирают класс А-300 и выше.

В местности, где температура опускается ниже 30°С, класс А-300 использовать запрещено.

Предпочтительно использовать изделия с периодическим профилем – с приливами в виде колец или серпа. Неровности увеличивают площадь сцепления стержней с бетоном и прочность всей конструкции.

В последнее время в продаже появилась композитная арматура. Производитель рекомендует её использовать взамен стальных изделий.

СП 295.1325800.2017 не разрешает использование композитных изделий для фундаментов.

Схема закладки

Точно рассчитать арматуру на фундамент позволяет раздел 8.3. Свода Правил.

Защитный слой

В железобетонных фундаментах для стальных деталей предусматривают защитный слой, который обеспечивает:

  • совместную работу всех частей;
  • защиту стержней от агрессивного влияния окружающей среды (влага), химвеществ;
  • огнестойкость.

В грунте толщина слоя (расстояние от стержней до любого внешнего края бетона) выбирается не меньше 40 мм. На открытом воздухе расстояние уменьшают до 30 мм.

Расстояния между арматурой

Расстояния между отдельными прутьями выбирают не меньше диаметра стержня. Кроме того, для горизонтальных нижних рядов расстояния принимают более 25 мм, а для верхних рядов – 30 мм.

В стеснённых условиях допускается арматуру располагать пучками.

Продольное армирование

Для стороны фундамента длиной до 3 метров допустимо использовать стержни диаметром 10 мм, если сторона превышает 3 м — не тоньше 12 мм.

Общее сечение прутков продольной арматуры выбирают не менее 0,1% от поперечного сечения фундамента.

Например, для ленты шириной 40 и высотой 100 см, сечение равно 400х1000=4 000 000 мм². Суммарное сечение всех продольных прутков должно составить 0,1%, т.е. 400 мм².

Выбрать нужное количество стержней можно с помощью таблицы.

Диаметр прутка, ммОбщее сечение прутков в зависимости от количества стержней, мм
123456789
1075155235315390470550630710
121152253404505656807909001020
14155310460615770925108012301385
1620040060580510101210141016101810

Согласно таблице, для фундамента сечением 40х100 см необходимо 6 продольных прутков 10 мм или 4 штуки 12 мм.

Расстояния между осями продольных отрезков арматуры не должно быть больше 40 см, а стержней в одном уровне не может быть меньше 2. Одна арматура используется только в фундаментах тоньше 15 см.

Поперечное армирование

Задачи поперечно-вертикальной арматуры:

  • ограничить образование трещин;
  • удерживать продольные прутки от смещения;
  • закрепить продольные стержни от выпучивания в любых направлениях.

Поперечные детали устанавливают везде, где проходят продольные прутья.

Диаметр поперечной арматуры для ленточных фундаментов не может быть менее 25% от наибольшего диаметра продольных стержней, но в любом случае минимальный диаметр 6 мм.

Шаг установки поперечных элементов — не более 50 см, при высоте ребра больше 15 см.

Расчёт арматуры

Рассчитать арматуру для фундамента проще на конкретном примере дома размером 6х10 метров. Поперечное сечение фундамента 50х100 см.

Потребное количество металлоизделий

Согласно таблице, потребуется 4 продольных параллельных стержня диаметром 12 мм.

Общий периметр фундамента составляет 6+6+10+10=32 метра.

Всего понадобиться 128 (32х4) метра арматуры.

Длина прутков в продаже составляет 3, 6 или 11, иногда 12 метров. Следовательно, точно подобрать стержень для каждой стороны не получится.

Продольные стержни придётся состыковывать. Стыки будут и в угловых пересечениях. Если в углах используют П- или Г-образные прутья, то они должны быть заглублены в стену не менее чем на 40 см.

Согласно своду правил, перекрытие стержней должно составлять не менее 30 диаметров. Для 12 мм арматуры — не менее 36 см.

Чтобы не пришлось дополнительно докупать и доставлять стройматериал, арматуру приобретают с запасом 10–15% от расчётного количества. Пятнадцать процентов от 128 составляет 19,2 метра.

В итоге приобретают 128+19=147 метров 12 мм прутка для продольного армирования.

Подсчёт поперечных и вертикальных элементов

Поперечные и вертикальные элементы армирования сваривают, скручивают вязальной проволокой или изгибают в виде прямоугольника.

Вертикальные составляющие лучше делать длиннее высоты ленты — их можно утопить в грунт. Это сделает монтаж удобнее.

Стороны горизонтально-вертикального прямоугольника меньше размеров фундамента минимум на 10–15 см. Чтобы оставался защитный слой бетона вокруг прутьев.

Сложив стороны, получают количество арматуры на один прямоугольник: 30+30+90+90=240 см. С учётом перехлёстов добавляют ещё 10 см. В итоге длину каждого элемента принимают равной 2,5 метрам.

В каждом углу необходимо установить два прямоугольника, всего на фундамент 4х2=8 штук.

Максимальное расстояние между элементами на прямых участках — 50 см. При постройке габаритных домов — 30 см.

Длины сторон для дальнейших вычислений без учёта угловых пересечений равны:

  1. Короткие 600 см минус 2 угла по 50 см — 500 см.
  2. Длинные 1 000 см минус 2 угла по 50 см — 900 см.

На каждую короткую сторону понадобиться помимо угловых ещё 9 прямоугольников. В длинную сторону устанавливают 17 элементов.

Общее количество поперечников составит: 8 угловых, 9+9=18 для коротких сторон фундамента и 17+17=34 для длинных.

Суммарное количество вертикально-горизонтальных перемычек составит: 9+18+34=61 шт. Длина каждого 2,5 метра. Итого арматуры диаметром 6 или 8 мм понадобиться 61х2,5=152 метра. Приобретают материал с запасом 5%, следовательно, 160 метров.

Суммарное количество

Общее количество материала, необходимого для армирования фундамента со сторонами 6 и 10 метров:

  • для продольных стержней — 147 метров арматуры 12 мм. Масса одно метра составит 0,88 кг, а общий вес: 147х0,88=130 кг.
  • для вертикальных и поперечных прутков приобретают 160 м стержней диаметром 8 мм, их масса равна: 160х0,39=62 кг.

Помимо этих материалов, приобретают вязальную проволоку диаметром от 2,5 до 4 мм. Её понадобиться около 50 метров.

Количество элементов изменяют в зависимости от размеров фундамента и полной нагрузки. В этих случаях рассчитывать нужно по той же методике.

Рассчитать количество арматуры для постройки ленточного фундамента можно самостоятельно. Нарисовав чертёж и расположив на нём все необходимые элементы, потребуется полчаса времени, чтобы вычислить потребность материалов. Это позволит сэкономить на доставке в случае нехватки продукции, а также проконтролировать честность подрядчика, если работу выполняет сторонняя организация.

Расчет арматуры для ленточного фундамента + урок как вязать арматуру!

Расчет арматуры для ленточного фундамента

Одной из самых популярных конструкций фундаментных оснований является ленточный фундамент. В ряде случаев он изготавливается непосредственно на участке, предназначенном под постройку вашего сооружения.

После формирования проекта будущего дома составляется чертеж его фундамента.

Для повышения прочности фундаментной основы и исключения повреждений ленточный фундамент армируется каркасом. Армирующий каркас ленточного фундамента – это конструкция из металлической арматуры, которая становится своеобразным «скелетом», вокруг которого формируется слой бетонной стяжки.

Армирующий каркас для фундамента — фото

На данном этапе проектирования целесообразно рассчитать количество арматуры, потребной для формирования армирующего пояса ленточного фундамента.

Исходные сведения

Для того, чтобы приступить к расчету количества необходимой металлической арматуры для армирующего пояса вам необходимо получить следующие исходные данные:

  • -общая протяженность длины фундаментного основания – обозначим ее «D»,
  • -число армирующих поясов в горизонтальных плоскостях фундаментного основания – обозначим их «R»,
  • -расстояние между горизонтальными армирующими поясами – пусть будет «H»,
  • -число прутьев в одном горизонтальном армирующем слое – обозначим «K»,
  • -шаг между армирующими прутьями в одном армирующем слое – обозначим «T»,
  • -шаг между перемычками горизонтального слоя – обозначим «L»,
  • -шаг между перемычками вертикальных слоев – обозначим «N».

Все параметры, необходимые при расчете потребного количества арматурного прутка для ленточного фундамента обозначены на приведенном ниже рисунке.

Параметры для расчета количества арматуры

Расчет потребного количества арматурного прутка для ленточного фундамента.

Общая длина планируемого ленточного фундаментного основания представляет собой сумму между длиной периметра и длиной всех внутренних перемычек.

Общая длина арматурных прутков, необходимых для создания фундамента вычисляется формулой:

D = P x K

На следующем этапе вычисляем число горизонтальных перемычек для соединения прутьев. Используем формулу:

Q = P / L,

Для вычисления длина одной единицы перемычки используем формулу:

С = ((К-1) х Т) + 0,05,

При этом число «0,05» добавляется исходя из необходимого запаса в 2,5 сантиметра. На такое расстояние арматурная перемычка выступает за край прутка. Затем вычисляем длину арматурного прута, потребного для создания перемычек в горизонтальной плоскости. Используем формулу:

W = Q x C

Следующий этап – установление длины арматурных перемычек в вертикальной плоскости, соединяющих армирующие пояса. Используем формулу:

J = P / N

Потребная длина одной армирующей перемычки в вертикальной плоскости вычисляется по следующей формуле:

U = ((R-1) х Н) + 0,05,

После чего вычисляется общая длина вертикальных перемычек:

F = J x U

Итоговая потребная длина арматурного прутка для создания армирующей конструкцию представляет собой сумму вычисленных длин, умноженную на число армирующих поясов:

S = (D + W + F) x R

При приобретении армирующего прутка добавьте в заказ еще 10 процентов, чтобы скорректировать ошибки.

Поскольку армирующий пруток реализуется не на длину, а на вес, для того, чтобы узнать потребную длину прутка необходимо воспользоваться информацией о соответствии веса арматурного прутка его длине.

Какую арматуру использовать для создания армирующего каркаса

Какую арматуру использовать для создания армирующего каркаса

Неотъемлемой частью формируемого ленточного фундаментного основания является его армирующий каркас. В настоящее время существует несколько модификаций арматурного прутка, каждый из которых должен использоваться в своей сфере.

Разновидности арматуры

Основным свойством арматурного прутка, используемого при расчетах ленточных фундаментных оснований является его толщина – диаметр.

Определение потребного диаметра арматурного прутка производится на этапе проектирования фундамента. При этом должны учитываться свойства почвы, на которой возводится здание, характеристики возводимого сооружения.

Обычно для создания армирующего каркаса ленточного фундаментного основания используется арматурный пруток с диаметром 12 миллиметров. При этом в каждом слое армирующего каркаса необходимо использовать четыре ряда прутков. Такой армирующий каркас станет надежным «скелетом» для ленточного фундаментного основания, подходящего для сооружения легких строений. К таким можно отнести дачные дома и строения из легких строительных материалов, таких как газобетон или пенобетон.

Если вы планируете возводить постройку из более массивных строительных материалов, таких, например, как кирпич, то вам необходимо закладывать в армирующий каркас ленточного фундамента прутки с большим диаметром.

Немаловажную роль играет и класс арматурного прутка. Наиболее часто при частном строительстве используется арматурный пруток класса А-3, которые допускают сгибание под прямым углом. Арматурный пруток более легкого класса-  А-2 допускает сгибание под углом 180 градусов.

Способы вязки арматурных прутков в фундаменте

Для соединения прутков в армирующем слое ленточного фундаментного основания используется вязальная проволока. Ей можно скреплять арматурные прутки как вручную, так и механизированным способом.

Кроме механических устройств-коробков существуют и автоматизированные. Их использование существенно, буквально до одной секунды сокращает время фиксации узла арматурных прутков. Однако данное оборудование имеет высокую стоимость и поэтому приобретать его для работ на приусадебных участках экономически нецелесообразно.

Схема армирования и расчет арматуры для ленточного фундамента

Как известно, любое строительство начинается с расчета и закладки фундамента. От того, насколько точно будет произведен этот расчет, напрямую зависит долговечность и прочность постройки. Являясь основой здания, фундамент принимает на себя нагрузку и перераспределяет ее на грунт. Верхняя плоскость конструкции, представляющая собой основу для внешних и внутренних стен, называется обрезом, а нижняя, выполняющая функцию распределения нагрузки – подошвой.

 

Содержание:

  1. Характеристики ленточного фундамента
  2. Выбор диаметра прута
  3. Схема армирования фундамента
  4. Расчет арматуры для фундамента
  5. Самостоятельная заливка перекрытия

 

Характеристики ленточного фундамента

Наиболее распространенными в частном строительстве являются железобетонные ленточные фундаменты.

Это обусловлено относительной простотой закладки – при его устройстве можно обойтись без применения грузоподъемной и специальной строительной техники. Важно правильно произвести не только расчет сечения и заглубления, но и расчет арматуры для ленточного фундамента.

Особенной популярностью этот тип фундамента пользуется благодаря тому, что подходит  практически для любых грунтов и отличается самым большим сроком службы – до 150 лет.

Такую долговечность обеспечивают не только физические характеристики бетона, но и выбор правильной схемы армирования. Несмотря на видимую прочность, бетон является достаточно хрупким материалом и даже при незначительных сдвигах грунта может лопнуть. Для придания ему некоторой пластичности и применяется армирование. Производится оно при помощи металлического прута. Причем большая его часть должна иметь ребристую поверхность. Это необходимо для улучшения сцепления с бетоном.

Выбор диаметра прута

Расчет нагрузки на фундамент жилого дома, а, следовательно, и выбор диаметра арматуры  производится специалистами при разработке проекта. Чаще всего используется арматура диаметром 10 или 12 мм, значительно реже 14мм. И только для небольших легких построек на непучинистых грунтах допустимо использование прута диаметром 8 мм.

Схема армирования фундамента

Для обеспечения прочности фундамента необходимо укрепить как нижнюю его часть, так и верхнюю. Для этого используется два горизонтальных ряда стальных прутьев, соединенных между собой вертикальными перемычками.

Основную нагрузку в зонах растяжения фундамента принимают на себя продольные горизонтальные пруты, тогда как вертикальные и поперечные горизонтальные используются в основном в качестве каркаса, а так же для придания фундаменту прочности на срез. Как правило, достаточной считается закладка четырех горизонтальных продольных стальных ребристых прутьев – двух по верху и двух по низу.

Вертикальные перемычки могут располагаться на расстоянии от 30 до 80 см одна от другой и зачастую изготавливаются из гладкого прута меньшего диаметра, что вполне допустимо.

Следует помнить, что расстояние между продольными прутьями армирования не должно превышать 0,3 м, а для защиты стали от коррозии прут должен быть заглублен в бетон минимум на 5 см.

Расчет арматуры для фундамента

Когда решение о схеме армирования фундамента принято, важно правильно рассчитать необходимое количество материала, чтобы дважды не платить за доставку, если обнаружиться, что его не хватает. Да и тратиться на излишки вряд ли кому-то захочется.

Для начала необходимо посчитать, сколько ребристой арматуры вам понадобится. Для этого нужно вычислить периметр вашего дома, прибавить к этому числу длину внутренних стен, под которыми будет проложен фундамент, и умножить все это на количество прутьев в схеме.

В качестве примера рассчитаем количество арматуры необходимое для закладки фундамента размером 5/6 м с одной внутренней стеной длиной 5м. Допустим, что схема армирования предусматривает 4 продольных прута диаметром 12мм. Итак:

 (5+6)*2=22 – периметр здания

22+5=27 – общая длина фундамента

27*4= 108 – общая длина арматуры

Если вам не удалось приобрести прут необходимой длины, и вы планируете соединять отрезки, делать это необходимо с большим нахлестом – не менее 1 метра.  Учитывайте это в расчетах. Мы допустим, что каждый продольный прут нашего каркаса будет иметь одно соединение.

4(количество прутьев в схеме)*5 (количество стен) = 20

Итого, получаем 20 соединений, а значит, дополнительно потребуется 20 метров арматуры. Прибавляем к предыдущему значению и получаем:

108+20=128м

Теперь рассчитаем необходимое количество гладкого прута, диаметром 8мм для вертикальных стоек и горизонтальных поперечных перемычек.

Примем расстояние между перемычками равным 0,5 м. Тогда, разделив общую длину фундамента на это значение, мы получим количество армировочных «колец».

27/0,5 = 54 – общее количество армировочных колец

Если высота армировочной решетки 0,5м, а расстояние между прутьями 0,25м, то расчет арматуры будет выглядеть так:

(0,5+0,25)*2 = 1,5 – периметр одного «кольца»;

54*1,5 = 81м – общая длина прута.

В расчетах так же необходимо учитывать возможные обрезки и нахлесты. Рассчитать их точное количество не удастся, так что специалисты советуют прибавлять примерно 10% к получившейся длине.

81+10%=89,1

Округляем в большую сторону и получаем 90м.

Достаточно редко прут или арматура продается на метраж. Значительно чаще, а точнее почти всегда, мы платим не за длину, а за вес изделия.  Для того чтобы определиться с точным количеством необходима таблица расчета арматуры. Большинство крупных предприятий по выпуску металлопроката обязаны соблюдать требования ГОСТ 5781-82, где и указана масса одно метра того или иного вида изделий. Существует так же ГОСТ 2590-88, регламентирующий вес стального круга. Необходимо заметить, что цифры в обоих документах совпадают, а разница заключается лишь в том, что шаг диаметров круга значительно меньше, чем шаг диаметров стержневой арматуры. Для стержневой арматуры эти значения таковы:

Диаметр прута                                        Вес в кг/м

            8                                                         0,222

           10                                                        0,395

           12                                                        0,888

           14                                                        1,210

Исходя из этой таблицы,  можно произвести  расчет массы арматуры необходимой для заливки нашего фундамента:

128*0,888=113,664кг – необходимое количество ребристой арматуры диаметром 12мм

90*0,395=35,55кг – необходимое количество гладкого прута диаметром 10мм

Огромное значение имеет так же способ соединения деталей конструкции. Многие ошибочно считают, что чем крепче соединить прутья между собой, тем долговечнее будет фундамент и выбирают для монтажа каркаса сварку. Однако в процессе сваривания нарушается структура металла, что ведет к его преждевременному разрушению. Специалисты советуют соединять арматуру вязальной проволокой. Проще всего делать это крючком, вот так:

Самостоятельная заливка перекрытия

К сожалению, стоимость готовых железобетонных конструкций достаточно высока. Поэтому достаточно часто стараясь сэкономить, их изготавливают самостоятельно. Перекрытия, как и любые другие ЖБК, требуют армирования. Как правило, для этого используют решетку с ячейкой 15/15см. При толщине перекрытия до 15см достаточно одной арматурной сетки. С увеличением толщины плиты, количество решеток увеличивается.

Правильно произвести  расчет арматуры перекрытия достаточно просто. В качестве примера рассчитаем перекрытие размером 5/6м. Следует учитывать, что арматура не должна доходить кромки плиты на 10 см. Тогда ширина укрепленного участка составит 4,8м. Рассчитаем необходимое количество материала.  

480/15=32 – количество прутьев для армирования плиты в длину. К этому значению необходимо прибавить еще один отрезок – кромочный. В итоге получаем 33 прута длиной 5,8м каждый. Итого: 33*5,8=191,4м.

Точно так же рассчитываем количество материала для укладки в ширину:

580/15=39(округлили) – количество прутьев;

39*4,8=187,2м – длина арматуры, необходимой для укладки в ширину.

Складываем оба полученных значения:

191,4+187,2=378,6м – общая длина необходимого материала.

Теперь остается только вычислить массу такого количества арматуры, используя таблицу. Как правило, для этих целей применяется прут диаметром 10мм.

Как видите, расчет количества арматуры достаточно прост. Но все же не стоит пренебрегать помощью специалистов, особенно в той части, которая касается сбора нагрузок на фундамент и определения типа грунта. Все остальное вы в состоянии с успехом проделать самостоятельно.

 

сколько нужно, какую использовать, как рассчитать количество, шаг, диаметр

Теоретически (для идеальных условий) фундамент может быть выполнен только из бетонной смеси, которая при достижении проектной прочности хорошо работает на сжатие. Это позволяет эффективно воспринимать любую нагрузку от стен здания. Но, учитывая то, что на конструкцию оказывает воздействие еще и смещение грунта (особенно склонного к пучению), необходимо предусмотреть усиление фундамента при помощи армирования.
Изготовление армирующего каркаса достаточно простой технологический процесс, главное правильно выполнить расчет арматуры для ленточного фундамента и придерживаться нескольких рекомендаций при его монтаже.

Несколько слов о физике работы фундаментных конструкций

Бетон нельзя назвать пластичным материалом, при значительных нагрузках возможна деформация конструкции, и пусть она не будет видна невооруженным глазом, возникающих усилий вполне достаточно для нарушения целостности поверхности (а в некоторых случаях и для полного разрушения).

При любой деформации создаются две особо нагруженные зоны — участки, на которых конструкция сжимается и растягивается. Именно зона растяжения является потенциально опасной, так как бетон очень плохо реагирует на такой тип нагрузки.

Для того чтобы повысить устойчивость к таким нагрузкам и применяется армирование, сталь способна сохранить целостность всей конструкции именно при растяжении.

Наибольшая деформация происходит именно в поверхностных слоях бетона, поэтому армирование в большинстве случаев выполняется путем увязки параллелепипеда из стальных арматурных прутьев с максимально близким их расположением к поверхности. При этом не стоит забывать о том, что сталь и бетон взаимодействуют и на электрохимическом уровне, поэтому расстояние от стержня до поверхности фундамента не должно быть меньше чем 2-3 см (так называемый защитный слой).

Для того чтобы решить, какую арматуру для ленточного фундамента выбрать, необходимо рассмотреть физику работы каркаса в несколько другой плоскости.

Выбор арматуры для фундамента

Диаметр стальной арматуры, применяемой при устройстве фундамента, должен определяться расчетом при проектировании. Большую роль играют предполагаемые нагрузки. Но в частном строительстве чаще всего (к сожалению) пренебрегают этим этапом.

Исходя из сложившейся практики, для армирования выбирают материал с такими параметрами:

  • Постройки небольшого размера или в случае применения стеновых материалов с небольшим удельным весом (каркасная технология, пенобетон, ракушняк) — арматура диаметром 8 мм.
  • Постройки среднего размера, к которым можно отнести большинство загородных домов — арматурный прут диаметром 10-12 мм.
  • Для многоэтажных строений желательно применять арматуру большего сечения (14 мм).

Основную нагрузку несут четыре продольных прута, именно они и работают на растяжение в основном. Поперечные (вертикальные и горизонтальные) перемычки подвергаются гораздо меньшим деформационным усилиям. Поэтому, решая вопрос, какая нужна арматура для ленточного фундамента, можно принять арматуру с уменьшенным сечением для перемычек, это позволит несколько сократить затраты на армирование.

Достаточно много споров идет и по вопросу какую арматуру лучше применять — рифленую или гладкую. Опят же из стремления сэкономить часто выбор падает именно на гладкий прут.

Но стоит помнить о том, что рифленая арматура обеспечивает более качественное сцепление с бетоном, поэтому для продольных прутьев стоит применять именно ее.

Для перемычек вполне допускается применение гладкого прута. Но перед тем, как рассчитать арматуру для ленточного фундамента, задумайтесь о том, что в условиях небольшого частного строительства экономия будет минимальной, а несколько снизить несущую способность фундамента применение гладких прутьев сможет. Не стоит гнаться за мнимой выгодой, лучше всего применять именно рифленую арматуру.

Увязка армирующего каркаса

Основной параметр, определяющий несущую способность арматурного каркаса — шаг установки поперечных перемычек, он должен определяться расчетом. Но во многих случаях и в этом вопросе частный застройщик руководствуется опытом. Чаще всего этот параметр составляет 30-80 см, а лучше всего придерживаться золотой середины, расстояние в 40-50 см будет оптимальным для большинства случаев. Но если предполагается возведение серьезной постройки, стоит все-таки обратиться к профессионалу для выполнения расчета.

Соединение элементов каркаса стоит выполнять только при помощи стальной вязальной проволоки, применение сварки недопустимо.

Дело в том, что сварочные работы приводят к локальному нагреву арматуры в местах соединения, а это меняет физические свойства прута. Кроме того, получаемое соединение будет жестким, и при воздействии растягивающих усилий возможно разрушение каркаса.

Исходя из этого рассчитывая, сколько надо арматуры на ленточный фундамент, следует определить и необходимое количество вязальной проволоки.

Расчет материалов для армирования

В качестве примера рассмотрим расчет потребности в материалах для армирования фундамента длиной (по периметру) 20 м, шириной 0,5 м и высотой 1 м. Шаг монтажа перемычек составляет 0,5 м.

  • Основные продольные прутья 20х4 = 80 метров.
  • Всего на конструкцию понадобится установить 20/0,5 = 40 штук перемычек. Исходя из размеров фундамента, на каждую из них понадобиться (0,5+1)х2 = 3 метра арматуры. А общая потребность составит 40х3 = 120 метров.
  • Каждая перемычка увязывается в двух точках, при этом на вязку уходит примерно полметра проволоки. Получаем примерный расход 40х4х2х0,5 =160 метров. К этому количеству стоит добавить запас для выполнения стыковки продольных арматурных стержней (выполняя эту увязку помнить о том, что при стыковке арматура укладывается внахлест, при этом его длина не должна быть менее 10 диаметров прутка), поэтому в среднем получим цифру 200 метров.

Благодаря этой методике достаточно просто рассчитать, сколько арматуры для армирования ленточного фундамента потребуется. К полученным результатам целесообразно будет добавить 10-15% запас, это позволит избежать необходимости ехать на базу при нехватке материалов.

Несколько особенностей выполнения армирования

Чтобы упростить выполнение работ по вязке армирующего каркаса, прислушайтесь к следующим рекомендациям:

  • Проще всего выполнять увязку каркаса на ровной площадке, и только после этого устанавливать его в траншею. В стесненных условиях останется только состыковать отдельные сегменты армирования.
  • При выполнении небольших объемов работ проволоку можно скручивать обычными плоскогубцами, но скорость выполнения увязки будет невысока. Поэтому стоит приобрести специальный крючок или сделать его самостоятельно. Он представляет собой согнутый в форме буквы «Г» небольшой отрезок стальной катанки, при этом рабочий край необходимо несколько заточить, тогда крючок будет проще вставлять в петлю увязочной проволоки.

К выполнению работ по армированию фундамента стоит отнестись с максимальной ответственностью, от этого будет зависеть долговечность всей постройки.

Плотный фундамент – обзор

1.6.3 Цементный бункер

Цементный бункер был построен непосредственно к югу от B-бункеров и нового клинкерного бункера (см. рис. 1.20). Силос был построен на относительно жестком круглом фундаменте диаметром 25 м, чтобы выдерживать среднее расчетное максимальное опорное давление 300 кПа в условиях статической нагрузки. Нижняя сторона ростверка располагалась на глубине около 3 м от поверхности земли. Ожидаемые экстремальные несущие нагрузки при сейсмической нагрузке на краю фундамента составят порядка 325 кПа.

Почвенные условия в цементном бункере такие же, как и в клинкерном бункере, за исключением того, что отложение песка на глубине оказалось не таким плотным. В результате зона грунта, простирающаяся на глубину около 20 м ниже поверхности земли, была оценена как потенциально разжижаемая при расчетной сейсмической нагрузке. В отличие от клинкерного силоса, частичная выемка слабых верхних пылеватых грунтов и опора плота на уплотненное земляное полотно не считались возможными для фундамента цементного силоса из-за непосредственной близости соседних существующих сооружений, а также необходимости противодействовать потенциальному поднятию. нагрузки.По этой причине было решено, что плот цементного силоса будет опираться на сваи.

Были рассмотрены два альтернативных варианта: (1) установить сваи в плотные и плотные аллювиальные грунты на глубине менее 21 м; 2) устанавливать относительно короткие сваи 10–12 м, с уплотнением рыхлых грунтов ниже уровня острия свай на глубину 21 м перед забивкой свай (см. рис. 1.22, зона А). В обоих вариантах сваи будут установлены на относительно близком расстоянии друг от друга, чтобы более рыхлые грунты между сваями уплотнялись, а кольцевая зона обработки грунта вокруг основания фундамента будет предпринята для смягчения последствий разжижения.Эти два подхода были оценены с точки зрения затрат, и второй вариант был определен как более экономичный и предпочтительный.

Рисунок 1.22. Система фундамента: цементный силос — сечение Z-Z (расположение сечения см. на рис. 1.20).

Было определено, что критическая боковая нагрузка цементного бункера возникнет в условиях землетрясения. Реакция фундамента силоса на боковую нагрузку была проанализирована с учетом эффектов взаимодействия грунт-свая и группа свай, чтобы обеспечить необходимые данные для окончательного проектирования конструкции.

В контракте на строительство указано, что уплотнение нижней зоны А, как показано на рис. 1.22, должно быть достигнуто с соответствующими условиями для облегчения последующей установки свай с расширенным основанием через верхнюю зону В (т. е. зона А должна быть уплотнена без чрезмерного зона уплотнения Б). Всего было задано 123 сваи с расширенным основанием диаметром ствола 508 мм и расчетной нагрузкой на сжатие 1070 кН/свая. Кольцевая зона грунта в пределах 10 м за пределами контура фундамента, простирающаяся на глубину 21 м ниже существующей поверхности земли, была уплотнена с помощью виброзамещения (см.1.22, зона С).

После установки 33 свай с расширенным основанием подрядчик определил, что строительство идет медленнее, чем предполагалось; это оказалось результатом недостаточно тщательного ограничения уплотнения верхней зоны B во время уплотнения нижней зоны A до процесса установки свай. Из-за этой трудности подрядчик предложил установку стальных свай диаметром 508 мм (с открытым концом) вместо указанных свай с расширенным основанием. Этот альтернативный вариант стальной сваи был принят (группой проектировщиков и владельцем) при условии, что подрядчик достиг необходимой вертикальной несущей способности и поперечной устойчивости в соответствии с первоначальным проектом.В результате оставшиеся 90 свай для фундамента цементного силоса были завершены с использованием стальных трубчатых свай; Испытания анализатора погружения свай (PDA) были проведены на выбранных сваях, чтобы подтвердить достигнутую осевую нагрузку.

Усиление фундамента стеклопластиковой арматурой. Стеклопластиковая арматура для фундаментов Применение стеклопластиковой арматуры для ленточных фундаментов

Стеклопластиковая арматура для фундамента — инновационный материал, исключающий повреждения в бетонных конструкциях.Является достойной альтернативой металлическим аналогам. Уникальные характеристики выгодно отличают его от других продуктов этого назначения. В связи с этим арматура пользуется спросом у крупных строительных организаций и частных застройщиков.

Технические условия

Данные многочисленных исследований, проведенных компетентными организациями, показали, что стеклопластиковая арматура для ленточного фундамента обладает уникальными свойствами. В строительстве удобно использовать арматуру на основе стекловолокна из-за ее легкого веса.Применяется для армирования легких конструкций из ячеистого бетона. Таким образом, вес конструкций в целом значительно снижается.

Важной технической характеристикой, как показали отзывы о стеклопластиковой арматуре для фундамента, являются улучшенные свойства при растяжении. Он в три раза прочнее стального аналога. Также изделия из стеклопластика не подвержены негативному воздействию коррозии. При сравнении коррозионной стойкости с изделиями на основе металлов специалисты установили, что этот показатель выше в десятки раз.Они устойчивы к агрессивной щелочной среде бетона.

Заливка бетона с армированием.

Строители могут армировать фундамент стеклопластиковой арматурой на объектах, требующих беспрепятственного проникновения волн различной частоты. Это возможно благодаря радиопрозрачности этой арматуры. Материал представляет собой диэлектрик, не проводящий электричество. Он полностью прозрачен для электромагнитных волн.

Среди технических характеристик специалисты отмечают гораздо более низкий уровень теплопроводности.Эта характеристика исключает возможное появление мостиков холода в бетонных конструкциях. Этот показатель позволяет значительно повысить энергоэффективность объектов, построенных на основе этого строительного материала.

На заметку.

Коэффициент теплового расширения каркаса из стеклопластиковых элементов практически не отличается от параметра бетонных конструкций. Благодаря этому при использовании этих материалов в несколько раз снижается вероятность образования трещин. .

Преимущества стеклопластиковой арматуры

Рассмотрев преимущества стеклопластиковой арматуры, вы сможете сделать правильный выбор. Строители, исходя из показателей, какой фундамент для стеклопластиковой арматуры выбрать, отдают предпочтение ему, исходя из устойчивости к химически активным средам.

Эта характеристика определяет долгий срок службы материала, который составляет не менее восьмидесяти лет. Износостойкость материала сравнима со стальной конструкцией.Небольшой вес стеклопластиковой арматуры исключает значительную нагрузку на фундамент здания, тем самым продлевая срок его службы.

Отдельно строители подчеркивают повышенную гибкость стеклопластиковой арматуры. Отгрузка стройматериалов может производиться заказчику в бухтах, без предварительной распиловки на отдельные бруски. Таким образом, уменьшается количество нахлестов, что снижает материальные затраты.


Армирование в пролетах.

Также подобный параметр позволяет повысить прочность возводимой бетонной конструкции.Компактная форма упаковки позволяет разместить арматуру в багажнике автомобиля, что снижает затраты на транспортировку материала на строительную площадку.

В строительстве композитная арматура получила широкое применение в связи с изменчивостью температурного диапазона эксплуатации. Она колеблется от -10 до +100 градусов. При использовании материала при экстремальных температурах технические характеристики остаются прежними.

Расчет стеклопластиковой арматуры

Ленточный фундамент

Рассчитать фундамент из стеклопластиковой арматуры можно, придерживаясь СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».Рассчитайте все точно с помощью онлайн-калькулятора. Для этих целей необходимо учитывать несколько факторов.

Ленточный фундамент.

В первую очередь необходимо определиться с количеством несущих стен и на каком основании они будут располагаться. Следует учитывать марку бетона. Также нужно знать параметры ленты: ширину, длину, высоту и толщину. Точные расчеты получатся с учетом размера приобретаемого стержня.Следует определиться с классом и сечением арматуры.

Стоит помнить, что диаметр стеклопластиковой арматуры для фундамента влияет на конечную прочность конструкции. В связи с этим правильнее учитывать массу конструкции.

На заметку.

Расчет данного показателя производится в соответствии с показателями фундамента и материалов, используемых при строительстве. На сайте www.стройпроект77.ru вы найдете большое количество проектов каркасных домов и ленточного фундамента.

Плитный фундамент

Этот тип фундамента можно рассчитать с помощью онлайн-калькулятора для данного типа фундамента. С его помощью производится расчет фундаментной плиты опалубки, диаметра и объема бетона. Полученные данные позволяют точно определить, сколько материала необходимо для обустройства данного типа фундамента дома и других построек.


Плита монолитная для каркасного дома.

Этот фундамент доступен по цене и прост в установке. Если сравнивать с ленточным, то не нужно будет проводить большой объем земляных работ. В основном строители используют эту стеклопластиковую арматуру для фундамента дома при строительстве загородного жилья и других построек, в которых нет подвала.

На заметку.

При строительстве здания необходима точная схема армирования для организации работ. Это позволяет строителям усилить конструкцию.Все составляющие комплекса обеспечивают его длительный срок службы. .

Сравнение стеклопластика и металла

Внедрение инновационных технологий в строительную отрасль ставит перед строителями вопрос, какую арматуру целесообразнее использовать для усиления железобетонных конструкций. Чтобы определиться со стеклопластиковой арматурой или металлом для фундамента, нужно разобраться только со всеми их положительными сторонами. В отличие от изделий на металлической основе, стеклопластиковая арматура имеет массу в девять раз меньше, что снижает нагрузку на фундамент конструкции.


Сравнение арматуры.

Специалисты, сравнивающие арматуру из металла и стеклопластика, едины во мнении, что последняя не подвержена влиянию химически активных сред. В связи с этим зимой ленточный фундамент армируют стеклопластиковой арматурой. Их выбор объясняется тем, что зимой в бетон добавляют растворы солей, которые способствуют его затвердеванию.

Отличительными характеристиками металлической фурнитуры по сравнению со стеклопластиковой является простота использования последней.Для этих целей не требуется использовать сварочное оборудование. Убедиться в этом можно, посмотрев, как укладывается фундамент со стеклопластиковой арматурой на видео.

Стеклопластиковые элементы армокаркасов по сравнению с металлическими аналогами более эффективно справляются с растягивающими нагрузками. Поэтому они применимы при усилении ответственных конструкций на основе бетона. Сравнивая металлическую арматуру со стеклопластиковой, специалисты отдельно останавливаются на том, что последняя длительное время не влияет на снижение прочностных характеристик фундаментных конструкций.

Все это благодаря неподверженности стеклопластиковых элементов окислительным процессам. Сравнивая металлопластик со стеклопластиковой арматурой, специалисты пришли к выводу, что при использовании последней можно создавать надежные каркасные конструкции.

Технология армирования

Вязка арматуры

Многих интересует опытных строителей вопрос, как вязать стеклопластиковую арматуру для фундамента. Этот способ соединения арматурных стержней оптимален по сравнению со сваркой, которая требует привлечения специалистов и не устойчива под воздействием высоких температур.


Вязание арматуры.

Перед тем, как вязать стеклопластиковую арматуру для ленточного фундамента, специалисты рекомендуют подготовить инструменты: арматурные прутья, вязальный крючок и стальную проволоку. Оно должно быть мягким. Также подготовка к работе требует сначала определения сечения арматуры, размещения и количества стержней.

Монтаж арматуры фундамента может выполняться горизонтально и вертикально. Первый вариант предпочтительнее, так как компенсирует неравномерность нагрузки на фундамент.Прочностные характеристики конструкции обеспечивает каркас из стали вертикальной арматуры.

проволочное вязание

Фундамент можно связать из стеклопластиковой арматуры с помощью проволоки. Сначала его нужно будет отрезать длиной в тридцать сантиметров и сложить пополам. Держите проволоку левой рукой, а крючок правой. Его необходимо подвести под арматуру. Крючок вставляется в петлю из проволоки, которая полностью обвивает арматуру.

Профессионалы советуют сделать три оборота крючка, чтобы надежно закрепить арматуру. После этого крючок вынимают из петли. Специальный вязальный пистолет может значительно облегчить весь процесс.

Вязание с воротниками

Этот способ не требует специальных навыков и оборудования. Это обеспечивает отличную фиксацию элементов. Использование пластиковых хомутов сводит к минимуму использование коррозионно-активных материалов. Хорошую целостность наполнителя обеспечивают хомуты на пластиковой основе с металлическим наполнителем.

Армирование бетонных монолитных конструкций пластиковыми материалами находит все большее применение в строительстве. Это связано с такими эксплуатационными качествами, как высокая прочность, долговечность и отсутствие коррозии. Последнее обстоятельство особенно важно при строительстве гидротехнических сооружений, мостов и фундаментов.

Производители строительных материалов выпускают 5 видов композитной пластиковой арматуры:

  • стеклокомпозитная или стеклопластиковая – АСК;
  • углеродный композит – АУК;
  • базальтокомпозит – АВА;
  • арамидокомпозит – ААК;
  • комбинированный – АСС.

Из названия можно понять, какой материал является базовой основой для изготовления пластиковой фурнитуры.

Общее описание и технология изготовления

Благодаря дешевизне и хорошим эксплуатационным характеристикам наибольшее распространение получила стеклопластиковая арматура. Его прочность немного ниже, чем у других композитов, но экономия средств оправдывает его использование. Для его изготовления используют: стекловолокно штапельное

  • ;
  • эпоксидные термореактивные смолы в качестве связующего;
  • специальные полимерные добавки для повышения прочности и улучшения других характеристик.

Композитная стеклопластиковая арматура для фундамента может иметь гладкую или рифленую поверхность. По технологии изготовления изначально формируются жгуты необходимого диаметра из стеклопластика и пропитываются эпоксидной смолой. После, для получения гофры переменного сечения, поверхность гладкого стержня обматывается по спирали шнуром, который также сплетен из стекловолокна. Полученные заготовки затем полимеризуют в печи при высокой температуре и после охлаждения разрезают на прямые отрезки или сматывают в рулоны.

Технические условия

Производство периодического профиля и технические характеристики стеклопластиковой арматуры регламентируются ГОСТ 31938-2012. Стандарт определяет:

  • виды пластмассовой фурнитуры в зависимости от используемых материалов;
  • номинальные диаметры от 4 до 32 мм;
  • длина прямых стержней от 0,5 до 12 метров;
  • возможность поставки материалов в бухтах диаметром до 8 мм включительно;
  • маркировка и символы;
  • методы контроля качества;
  • правила хранения и транспортировки.

Характеристики типов композитной арматуры.

Вес материала зависит от размера сечения и может составлять от 0,02 до 0,42 кг/м.


Масса пластиковых фитингов.

Данные по пределу прочности и упругости, приведенные в ГОСТ, показывают, что эти параметры превышают характеристики проката из стали тех же диаметров. Это позволяет использовать полимерную арматуру в особо ответственных конструкциях или при необходимости уменьшить сечения армирующих материалов.

Область применения и способ применения

Пластиковая арматура – ​​современная альтернатива металлопрокату. Одинаковая форма стержней позволяет использовать их по технологии, аналогичной стали. Арматурный каркас из композитной пластмассовой арматуры формируют в виде плоской сетки или пространственной конструкции, предназначенной для усиления и повышения прочности железобетонных монолитов.

Материалы полимерные армирующие применяются при строительстве дорог, мостов, гидротехнических сооружений, колонн, стен, перекрытий, фундаментов и других монолитных конструкций.

Основная нагрузка приходится на продольные стержни конструкции. Имеют большее сечение и располагаются на расстоянии не более 300 мм друг от друга. Вертикальные и поперечные элементы могут находиться на расстоянии 0,5-0,8 м. Соединение отдельных стержней в местах пересечения осуществляется с помощью полимерных стяжек или вязальной проволоки. Стыковка отдельных стержней на одной горизонтальной линии осуществляется внахлест.

Преимущества пластиковой арматуры

При сравнении композитных стержней с металлическими (мы уже проводили сравнение в этой статье) четко определяется ряд плюсов и минусов пластиковой арматуры.К ним относятся:

  • снижение веса арматурного каркаса в 5-7 раз;
  • повышенной прочности, позволяющей уменьшить диаметр стержней;
  • стойкость к коррозии и химическим веществам в составе бетона;
  • простой монтаж и высокая скорость сборки арматурных каркасов;
  • упрощенная технология создания круглых и овальных конструкций;
  • отличные диэлектрические и теплоизоляционные свойства;
  • удобство транспортировки.

Кроме того, следует отметить, что материалы, поставляемые в бухтах, имеют неограниченную длину стержней, а также простой раскрой заготовок необходимой длины.

Арматура на основе стеклопластика на 20-30% уступает по прочности другим композитам, но значительно дешевле. Поэтому такой материал пользуется повышенным спросом в строительстве.

недостатки

Среди основных недостатков композиционных армирующих материалов специалисты называют:

  • низкий предел температуры применения, не превышающий 60-70°С;
  • плохая механическая устойчивость при поперечных нагрузках;
  • невозможность гибки с малым углом скругления и необходимость использования специальных элементов.

Следует отметить отсутствие нормативной базы по применению полимеров для армирования бетона и зачастую недостоверные технические данные от производителя материала. Это усложняет расчеты и заставляет собирать конструкции с запасом прочности.

Технология армирования фундаментов композитными материалами

Небольшой вес пластиковой арматуры для фундамента упрощает процесс сборки арматурного каркаса любой конструкции.При этом из-за повышенной прочности материала диаметр сечения берется на одну цифру меньше, чем у металлических аналогов.

Технологический процесс монтажа железобетонных монолитных конструкций с использованием полимерных стержней состоит из следующих этапов:

  1. установка опалубки и разметка уровня заливки бетона;
  2. сборка и установка армирующего каркаса;
  3. заливка бетона в опалубку;
  4. снятие панелей опалубки.

Работы по монтажу армированных монолитных конструкций должны выполняться в соответствии с принятыми проектными решениями. Конфигурация настила должна полностью соответствовать размерам и форме фундамента. В качестве опалубочного материала можно использовать стандартные щиты заводского изготовления, доски, влагостойкую фанеру или ДСП. Для несъемной опалубки чаще всего используют лист пенополистирола.

После сборки и закрепления щитов опалубки на их внутренней стороне с помощью водяного уровня делаются отметки верхней границы заливки бетонной смеси.Это сократит время на выполнение работ и поможет распределить бетон более равномерно.

Пространственный армирующий каркас для ленточного фундамента

Схема армирования фундамента, укладка и диаметр стержней всегда указываются в проекте. Использование композитной арматуры, особенно на основе углеродного волокна, позволяет уменьшить диаметр стержней на один размер. Укладка материала должна точно соответствовать расчетным данным. Сборка каркаса осуществляется на ровной площадке.

Работа начинается с вырезания заготовок. Для этого из бухты отматывают отрезки необходимой длины и устанавливают на подставках на высоте 35-50 мм над опорной подушкой или грунтом. После этого укладываются поперечные перемычки, согласно чертежу, и в местах пересечения соединяются проволокой или стяжками. Таким образом, будет собран нижний ряд пространственного арматурного каркаса.

На следующем этапе необходимо собрать решетку, полностью аналогичную первой, уложить ее сверху и затем нарезать вертикальные стойки проектной длины.Первый столб привязывается на углу плоских решеток, второй – на соседнем пересечении, в результате таким образом постепенно формируется пространственная конструкция. Если горизонтальных рядов больше, то на нужной высоте закрепляется вторая решетка, а затем закрепляется следующая. Вертикальная стойка в данном случае представляет собой один целый сегмент.

При сборке каркаса необходимо помнить, что концы арматурных стержней должны находиться на расстоянии 35-50 мм от опалубки.Это позволит создать защитный слой бетона и увеличить эксплуатационный срок конструкции. Для этой цели очень удобно использовать специальные пластиковые хомуты.


Пластиковые застежки.

На дно траншеи необходимо насыпать песчано-гравийную подушку и хорошо ее утрамбовать. После этого песчаный слой рекомендуется укрыть геотекстилем или гидроизоляционным материалом. Это предотвратит попадание влаги в бетон и прорастание сорняков.

Горизонтальное армирование плитных фундаментов

При заливке плитных фундаментов применяется технология горизонтального армирования.Его главная особенность – отсутствие поворотных и примыкающих секций. Обычно это две решетки, расположенные одна над другой из длинных прямых прутьев и вертикальных стоек.

Все работы выполняются на месте. Сначала по рисунку конструкции вяжется нижняя сетка, а поверх нее укладывается верхняя сетка. После этого устанавливаются вертикальные стойки, как описано для ленточных конструкций. Нижняя решетка должна быть установлена ​​на подставках.

Заливка бетона на пластиковый арматурный каркас

Технологически заливка бетонной смеси ничем не отличается от работы со стальной арматурой.Однако, учитывая меньшую прочность материала при боковом радиальном воздействии, уплотнение вибратором следует производить осторожно, чтобы не повредить целостность пластиковых стержней.

При строительстве новостройки важно обустроить качественный и прочный фундамент. Для этой задачи могут использоваться разные материалы, главное, чтобы они были надежными и выдерживали большие нагрузки. В современном строительстве широко распространено применение стеклопластиковой арматуры для фундаментов.

Что такое стеклопластиковая арматура

Стеклопластиковая арматура для фундамента изготавливается на основе композиционных материалов и реализуется в виде продольных стержней толщиной 4-18 мм. Их поверхность покрыта насечками или обмоткой.

Для изготовления таких конструкций используются два компонента:
  1. Волокна из различного неорганического сырья.
  2. Полимерные добавки с термопластичной или термореактивной структурой.

Прочная основа для стержней изготавливается из связующих, придающих конечному изделию требуемые прочностные свойства.

Области эксплуатации изделий из стеклопластика достаточно обширны. Строительство фундаментов жилых и производственных зданий является одним из них. С помощью такого армирования можно придать основанию дополнительную прочность и надежность.

В зависимости от материалов, используемых в процессе производства, различают следующие виды композитной арматуры:

  1. Стекловолокно.
  2. Базальтовый композит.
  3. Арамидный композит.
  4. Углеродный композит.

Есть комбинированные варианты, которые содержат разные компоненты. Наибольшим спросом пользуется стеклопластиковая разновидность, напоминающая по структуре дерево. По длине стержня проходят волокна, способствующие образованию единого основания.

Преимущества и где это используется

Популярность использования стеклопластика связана с массой преимуществ, среди которых:

  1. Отсутствие уязвимости к коррозионным процессам.Благодаря этому свойству стеклопластик можно использовать в среде с повышенной влажностью или другими агрессивными воздействиями.
  2. Небольшие габариты и вес. Это способствует комфортной транспортировке и использованию материала. Процесс армирования не требует больших затрат человеческих сил. Материал легко сворачивается в рулоны и легко доставляется на строительную площадку.
  3. Доступная стоимость. Композитные изделия намного дешевле стальных аналогов.
  4. Повышенные прочностные характеристики.Стеклопластиковая арматура отличается высокой прочностью, которая в 2-2,5 раза превышает прочность металлических стержней того же сечения.
  5. Низкая теплопроводность, устойчивость к электрическому току. Бетонные конструкции не способны защитить здание от теплопотерь, и их дополнительно утепляют теплоизоляционным материалом, поэтому низкие свойства теплопроводности композита не играют большой роли. Непроводимость электричества – важный момент, защищающий здание от разрядов.

Однако, кроме положительных особенностей, армирование ленточного фундамента стеклопластиковой арматурой имеет и недостатки:

  1. Конструкция не устойчива к изгибу, поэтому не способна воспринимать растягивающие нагрузки. Так как арматура укладывается на бетонную поверхность, она уже подвергается предельному натяжению.
  2. Области использования материала ограничены, так как его можно устанавливать только в растянутом состоянии.
  3. Стеклопластик
  4. не подходит для строительства больших и многоэтажных домов.Поэтому чаще всего он востребован при решении простых задач новичками.
  5. Невозможность использования сварочного оборудования для соединения элементов. В большинстве случаев при возведении крупногабаритных рам задействована сварка. Для обустройства фундамента частного дома подойдет метод поэтапного вязания прутьев.

Материал появился относительно недавно и считается не до конца изученным.

Приложения включают как жилое, так и промышленное строительство.Применение в фундаменте стеклопластиковой арматуры пользуется большим спросом, что связано с рядом преимуществ перед бетонными конструкциями.

Сегодня такой арматурой укрепляют берега водоемов и дорожные покрытия, расположенные в проблемных зонах с постоянными агрессивными воздействиями.

В частном строительстве необходимы изделия для усиления:

  1. Конструкции бетонные, выполняющие ограждающие функции. При этом запрещается использовать материал для армирования несущих конструкций.
  2. Фундаменты ленточные или другого типа.
  3. Кладка из пенобетона или газобетона.

Расчет стеклопластиковой арматуры

Расчет проводится в два этапа:
  1. GPS. Определение несущей способности конструкции и оценка способности фундамента справляться с нагрузками.
  2. GPS. Определение показателей твердости. Этап предполагает учет деформаций и величины трещин в изделиях с железобетонным основанием.

Бетон поглощает большую часть сжимающих нагрузок, а стеклопластиковая арматура используется для борьбы с разрушающими процессами. Ведущие производители арматуры сообщают о таком достоинстве, как прочность, но не говорят о модуле упругости, влияющем на деформируемость конструкции.

Для получения точных результатов необходимо провести простые математические расчеты, разделив прочность на данные модуля упругости.

Армирование фундамента

Чтобы определить, можно ли использовать стеклопластиковую арматуру для ленточного фундамента и как вязать стеклопластиковые стержни с таким основанием, необходимо учитывать, что ленточный фундамент бывает двух видов:

  1. Прямоугольный.
  2. Т-образный.

Во втором типе установка арматуры производится без предварительных расчетов, а подошва предназначена для восприятия изгибающих нагрузок. Материал можно вшить в стену, но нужно быть особенно внимательным при установке его в подошву.

Если фундамент имеет прямоугольное сечение, применение стеклопластиковой арматуры себя оправдывает, так как такая конструкция может воспринимать сжимающие нагрузки.

Инструменты и материалы

Перед тем, как приступить к вязанию ленточного фундамента, необходимо подготовить следующие инструменты и материалы:

  1. Измерительное устройство представляет собой рулетку.
  2. Приспособление для подгонки и обработки стержней – болгарка.
  3. Средства индивидуальной защиты.
  4. Уровень воды.
  5. Хомуты пластиковые для крепления стержней.

Раскопки

Перед началом армирования нужно подготовить углубление, руководствуясь планировкой будущего здания. Поверхность дна нужно выровнять и уплотнить, затем насыпать слой песка (10-15 см), залить жидкостью и уплотнить.Следующим слоем будет щебень аналогичной толщины. После уплотнения верхнего покрытия внизу образуется надежная подушка с ровной плоскостью.

Опалубка строительная

Для обустройства опалубки используются доски, которые соединяются в щиты с помощью гвоздей или саморезов. Шляпки креплений необходимо установить с внутренней стороны, а конструкцию дополнительно усилить распорками.

Поверхность стен покрыта пергаментом, который закрепляется степлером.Задача этого материала – содержать плиты в чистоте и контролировать утечку жидкости из бетонной стяжки.

Далее на стенах ставятся отметки, по которым будет определяться уровень заливки бетона. На эту линию следует ориентироваться при установке усиленных элементов. Для более точной работы используйте водяной уровень.

Технология вязания

Чтобы разобраться с технологией вязания, следует учесть простые советы опытных специалистов и придерживаться следующего алгоритма действий:

  1. Перед вязанием необходимо подготовить чертежи каркаса и вырезать все элементы, придерживаясь расчетов.
  2. Зажимы используются для позиционирования поперечных стержней в нижних слоях. Крепятся они как до монтажа арматуры, так и после завершения сборки.
  3. Диаметр ячеек определяется параметрами укрепляемой ленты. В большинстве случаев она варьируется от 15 до 30 см.
  4. Перед соединением продольных стержней их необходимо разложить на земле и нанести на них отметки в местах крепления поперечных частей.В процессе вязания необходимо соблюдать прямой угол.
  5. Поперечные элементы крепятся к продольным с нижней стороны. Чтобы обеспечить надежное армирование, пластиковые хомуты или проволоку вяжут максимально туго.
  6. В первую очередь необходимо подготовить горизонтальные слои арматуры, а затем приступить к креплению вертикальных. Фиксация осуществляется изнутри ячеек для повышения надежности конструкции.
  7. Углы требуют особого внимания.Специалисты рекомендуют не гнуть их температурным воздействием, так как это может ухудшить прочностные свойства.
  8. После завершения вязки армирующей конструкции ее нужно поместить внутрь опалубки.

Если стеклопластиковая арматура вяжется проволокой, то для облегчения работы лучше использовать вязальный крючок. Его роль может сыграть старая отвертка.

Конструкция арматурного каркаса

При обустройстве каркаса необходимо придерживаться ключевого требования – изделие необходимо полностью залить бетоном, выдерживая расстояние между стенками опалубки не менее 5 см.Для того чтобы армированные элементы не располагались на дне углубления, следует закрепить кирпичи, а поверх них уложить продольные бруски и горизонтальные ригели. Эти элементы соединяются с помощью пластиковых хомутов.

Заливка фундамента

На последнем этапе нужно залить бетон в опалубку с каркасом. Важно выполнять это действие с особой осторожностью, размещая его в свободных полостях между частями рамы.Также необходимо периодически протыкать бетон стержнями для удаления пузырьков воздуха.

Сравнение с металлической арматурой

При проведении сравнительных испытаний арматуры из стали и композиционных материалов имеются такие особенности:

  1. Изделия из стали боятся коррозионных процессов, а композит выдерживает любую агрессивную среду.
  2. Металл пропускает холод, а композитные изделия имеют низкую степень теплопроводности.
  3. Вес стеклопластиковой арматуры в пару раз ниже веса стальных аналогов.

При выборе материала для армирования необходимо учитывать все факторы. При длинном перечне достоинств инновационные конструкции из стеклопластика имеют и недостатки, а классический металлический вариант используется уже многие десятилетия.

Грамотные строители понимают, как важно внедрять в свою практику новые технологии и материалы. Композитная арматура известна миру давно, но ее массовое производство и применение началось лишь несколько лет назад.Об особенностях работы со стеклопластиковой арматурой мы поговорим на примере фундамента.

Сильные и слабые стороны композитной арматуры

Не ожидайте, что любой строительный материал будет уникальным и унифицированным предложением. Однако грамотное применение в соответствии с условиями эксплуатации позволяет добиться поистине выдающихся результатов. Так и с композитной арматурой: используя ее положительные качества и нивелируя отрицательные, можно обеспечить длительную эксплуатацию при меньших материальных затратах.

Основным преимуществом стеклополимерной арматуры считается ее высокий предел разрушающего воздействия – почти в 2,5 раза выше, чем у стали. Для выполнения работы по компенсации растягивающих воздействий в бетонном массиве композитная арматура намного лучше стальной. Особенно если учесть, что в процессе производства пластиковым стержням можно придать фактуру поверхности, способствующую наиболее эффективному сцеплению с бетонной массой.

Еще один очевидный плюс – чрезвычайно высокая устойчивость к агрессивным средам.Бетонные конструкции, постоянно находящиеся в условиях повышенной влажности или солевых растворов, имеют значительно больший срок службы при армировании композитными материалами. Нельзя забывать и о проявлениях электролиза: диэлектрические свойства пластика могут быть как плюсом, так и минусом.

Не обходится без ложки дегтя: стеклопластиковая арматура при нагревании необратимо теряет свои свойства. Это заставляет пересмотреть целесообразность его использования с точки зрения пожарной безопасности.При нагреве до 150-200°С арматура теряет свои прочностные свойства, но если в качестве связующего использовались термореактивные полимеры, арматура теряет прочность необратимо.

Еще одним недостатком композитной арматуры является низкий модуль упругости, то есть низкое сопротивление изгибу. Из-за этого в конструкциях с сосредоточенными воздействиями требуется укладка стеклопластиковой арматуры в количествах, превышающих норму сечения до 4 раз по сравнению со стальной арматурой.

Пособия Фонда

Гибкость полимерной арматуры позволяет транспортировать ее в бухтах, поэтому длина одного элемента практически не ограничена. Вместе с малым весом материала (в 3-4 раза меньше стали) все остальные свойства обеспечивают дешевую доставку без использования длинномерного транспорта, а также высокое удобство эксплуатации.

Фундаменты не подвергаются воздействию открытого огня и высоких температур при пожаре, поэтому низкая термостойкость не является существенным недостатком.Высокая гибкость арматуры может иметь значение только при работе в конструкциях с узлами сосредоточенных действий, например, при устройстве ростверков. Однако восстановить стойкость бетона к изгибающим нагрузкам можно за счет укладки относительно небольшого количества стальной арматуры или просто за счет увеличения количества свай.

Коррозионная стойкость стекловолокна гораздо важнее для фундаментов. Это не столь важно при последующей гидрофобизации и гидроизоляции бетона, однако склонностью ленточных фундаментов к разрыву из-за увеличения коррозионно-активного металла в объеме можно пренебречь, если используется полимерное армирование.Стеклопластик оптимально подходит для плавучих фундаментов на участках без дренажа и с повышенным содержанием химически активных соединений в окуне. Даже в нормальных условиях применение стеклопластиковой арматуры позволяет уменьшить защитный слой бетона минимум до 15-20 мм, тем самым позволяя переместить арматуру в зону максимального эффективного восприятия нагрузки.

Расчет композитной арматуры

Если методы расчета стальной арматуры хорошо освоены большинством строителей, то проектирование фундаментов со стеклопластиковой арматурой до сих пор считается недостаточно освещенной темой.Причиной этого являются разные физико-механические свойства арматуры, которые до сих пор не учтены в большинстве действующих строительных норм. Наиболее простым способом расчета композитной арматуры является метод равнопрочной замены, при котором стальные стержни заменяются стержнями из стеклопластика с уменьшением размера на два значения (то есть 8 мм вместо 12 мм или 14 мм вместо 18 мм). ). Однако расчет сложных фундаментов рекомендуется выполнять по общей схеме с нуля, чтобы не упустить из виду значительную разницу в значении модуля упругости.

Первая часть расчета фундамента содержит определение воздействий на фундамент здания и выполняется так же, как и для железобетонных конструкций. Вторая часть начинается с определения достаточных размеров сечения бетонных элементов конструкции, и здесь можно наблюдать первые отличия. Так как предел прочности стеклопластиковой арматуры выше, а защитный слой минимален, то достаточная площадь поперечного сечения на 25-30 % ниже нормативного минимума для железобетонного изделия при равном сечении армирующих элементов.Это не относится к определению ширины нижней плоскости фундамента, которая всегда определяется действующими нагрузками и несущей способностью грунта. Поэтому при армировании композитной арматурой целесообразно обращать внимание на фундаменты сложных сечений.

Следующий этап – выбор равноценной замены стальной арматуре, заключающийся в сохранении не только прочности, но и всех остальных физико-механических качеств.Главный нюанс заключается в том, что стеклопластиковая арматура испытывает в 3-4 раза большее линейное удлинение, прежде чем перестает сопротивляться разрушающему воздействию. Это означает, что суммарное сечение армирующих элементов в зоне растягивающей нагрузки должно быть соответственно больше, чем при использовании стальной арматуры. Преимущество применения стеклопластиковой арматуры в данном случае выражается лишь в высоких допусках раскрытия трещин – контакт с воздухом или влагой для полимерной арматуры не критичен, но не следует упускать из виду влияние морозных сил на бетон.Общая тенденция такова: результаты экономии объема бетонной смеси следует направить на усиление композитной арматуры в отведенных местах.

Правила работы с материалом

Различия в работе с полимерной арматурой заключаются не только в методе расчета, но и в способах обработки материала. В частности:

  1. Резка арматуры из стекловолокна должна выполняться либо горячим резаком, либо болторезом.Распиливание полимерной арматуры любыми способами приводит к образованию вредных микроскопических сколов.
  2. Изгиб арматуры допускается только при изготовлении элементов конструкционной арматуры. Осуществляется путем нагрева гнутого участка до 100-120°С с помощью электрического фена с последующим естественным охлаждением после того, как изделие примет требуемую форму.
  3. При хранении композитной арматуры она должна быть защищена от прямых солнечных лучей и высоких температур.
  4. При размотке арматуры следует учитывать ее высокую эластичность.Для снятия напряжения в витках конец якоря следует временно закрепить на корпусе катушки цепью метровой длины. Если катушка поставляется без катушки, перед разрезанием хомутов необходимо закрепить на катушке 2-3 проволочных кольца, не препятствующих проскальзыванию стержней.

Вязание пространственных армирующих конструкций

Процесс сборки каркаса из стеклополимерной арматуры кардинально отличается от металлической вязки. Корень большинства отличий — практически неограниченная длина стержней: параллельный пучок стержней применяется крайне редко.Благодаря этому каркас для всего изделия намного удобнее вязать на месте, а потом выгружать в опалубку. Этому также способствует малый вес и устойчивость к коррозии: для сохранности стеклопластиковой арматуры достаточно просто прикрыть ее от солнечных лучей.

Подготовка деталей каркаса, как и в случае со стальными стержнями, должна производиться перед сборкой, т. е. все работы выполняются в основном мануфактурным способом. Ряды на углах и стыках следует сближать вязкой-перекрестьем, а при необходимости увеличить погонаж — параллельной вязкой с нахлестом не менее 20 диаметров.Перекрестие вяжут, оплетая каждый из перпендикулярных стержней кольцом, стягивающим арматуру. Для параллельной вязки устанавливают 3-5 опоясывающих зажимов в 2 витка. Для этого можно использовать как нейлоновые стяжки, так и ПЭТ-ленту с последующей ее термоусадкой.

При необходимости включения в арматуру анкеров сложной формы их гнут из металла, либо используют заводские гнутые изделия в тех стыках конструкции, где стеклопластиковая арматура может выполнять свою функцию.В этом случае необходимо увеличить толщину защитного слоя в месте установки стальных элементов, а связку разнородных материалов выполнить полимерной проволокой.

При производстве железобетона используется непосредственно сам бетон и металлическая арматура. Но удилища из стекловолокна все чаще становятся альтернативой металлическим удилищам.

Наиболее распространенной практикой является использование стеклопластиковой арматуры при закладке фундаментов. Стеклопластиковая арматура для фундамента имеет свои плюсы и минусы.

Полимерная арматура


Одним из видов композитной арматуры является стеклопластиковая

В зависимости от того, какой полимерный материал используется, получается композитная арматура определенного типа: стеклопластиковая, базальтопластиковая, углепластиковая.

Стеклопластиковая арматура является наиболее распространенной, так как значительно дешевле двух других видов и обладает достаточно высокими свойствами.

Суть технологии производства пластмасс заключается в следующем алгоритме:

  • Волокна разматываются и формируются в пучок.
  • Затем жгуты пропитывают определенным связующим и формируют поперечное сечение.
  • На поверхность жгута наматывают шнур из стекловолокна, образуя спираль, и направляют в печь полимеризации.
  • В заключение нарезают или сматывают в бухты стержни определенной длины.

Преимущества стеклопластиковой арматуры

Для понимания положительных качеств проведем сравнительную характеристику между стеклопластиковой и стальной арматурой:

  • Показатель прочности на растяжение для стали составляет 390 МПа, а для стеклопластика – 1000 МПа.
  • Относительное удлинение стали 25%, стеклопластика 2,2%.
  • Стеклопластик в 3,5 раза легче стали, абсолютно не подвержен коррозии и устойчив к кислым средам.
  • В отличие от металла не проводит электричество.
  • Обладает высокими теплоизоляционными свойствами.
  • Пластиковая основа не горит, а полимерные компоненты слабо воспламеняются и тухнут без посторонней помощи.

Важно! При выборе композитной арматуры особое внимание уделяется ее качеству.Следует проверить герметичность набивки по всей длине стержня.

Где используется арматура из стекловолокна?


Армирование стеклопластиковой арматурой

Понятно, что пластиковый материал можно использовать для армирования ленточных и плитных фундаментов, заменяя металл. Но также практично его использовать при возведении стен с утеплением внутри. Обычно для скрепления внешнего и внутреннего слоев стены использовались стальные стержни или кирпичи. Это надежный способ, но в местах расположения этих материалов образуются зоны потери тепла.Если такие перемычки из стеклопластика, то, конечно, мы получаем прочную конструкцию и исключаем потери тепла. Стекловолокно — плохой проводник тепла.

А то, что он устойчив к агрессивным средам, позволяет использовать его для укрепления асфальтовых покрытий, строительства бетонных портовых сооружений и укрепления берегов.

При армировании стеклопластиковыми стержнями ни в коем случае нельзя применять сварку. Для их соединения используйте мягкую стальную проволоку или пластмассовые стягивающие хомуты.

Прочие операции с пластиковой арматурой выполняются без ограничений. Наоборот, из-за относительно небольшого веса с ним гораздо проще работать. Монтировать круглые рамки очень легко. Особенно удачно применение пластика при армировании промышленных бетонных перекрытий и плитных несущих конструкций. Здесь наиболее ярко проявляются все преимущества композитной арматуры.

Монтаж композитной арматуры


Вязка композитной арматуры

Технология армирования композитной арматурой практически такая же, как и стальными стержнями.Он не требует особых усилий или знаний, и его вполне можно сделать своими руками. Ведь работать с этим материалом гораздо проще и быстрее.

Стекловолокно, как и сталь, можно резать болгаркой. Буквально за пару секунд режется несколько стержней диаметром 12 мм. Также можно использовать обычную пилу по металлу. Вязать пластиковые прутья можно несколькими способами:

  • Мягкая металлическая проволока. Этот процесс идентичен вязанию стальных стержней. Делается вручную или специальным крючком.
  • Можно затянуть пластиковыми буфами, что значительно сокращает время, затрачиваемое на процесс вязания.
  • Специальные застежки, которые просто защелкиваются на арматурных стержнях. Это один из самых надежных способов вязания.

При армировании фундамента своими руками необходимо правильно подобрать размер стержней и рассчитать необходимое количество. Для армирования плитного или ленточного основания можно использовать стержни с диаметром сечения, равным 8 мм. При выборе толщины необходимо учитывать вес будущей конструкции и тип грунта.Посмотрите видео о том, как выбрать и использовать композитную арматуру.

Если планируется строительство большого дома на прочном грунте, то следует использовать арматуру диаметром 10 мм. При строительстве большого дома на слабых грунтах применяют прутья диаметром 14–16 мм. Шаг стержней в армированной сетке 0,2 метра.

Выполняя работы по армированию фундаментов своими руками, необходимо ответственно относиться к защите кожи рук, глаз и органов дыхания.При резке стержней образуются мелкие частицы и полимерная пыль, которые могут нанести вред здоровью.

Минусы композитной арматуры


При всех достоинствах и преимуществах стеклопластика есть и существенные недостатки:

  • Эластичность этого материала в несколько раз меньше, чем у стали. Даже при одинаковых диаметрах пластик легче гнется. Учитывая это, данный материал не следует использовать при монтаже плит перекрытия своими руками.Это требует конкретных и точных расчетов диаметра и количества стержней.
  • При нагревании до определенной температуры (6000) связующий компонент становится мягким, а материал полностью теряет эластичность.
  • В отличие от стали композитную арматуру нельзя сваривать.

Стеклопластиковая арматура – ​​материал новейших технологий, но еще не до конца изученный в применении. Его точно можно использовать при строительстве легких домов, коттеджей.Его нельзя использовать при строительстве многоэтажных домов без серьезных предварительных расчетов.

Эффективность ленточного фундамента с армированием георешеткой для различных типов грунтов в Мосуле, Ирак

PLoS One. 2020; 15(12): e0243293.

, Курирование данных, Формальный анализ, Исследование, Методология, Ресурсы, Программное обеспечение, Визуализация, Написание – первоначальный проект, 1 , Концептуализация, Формальный анализ, Привлечение финансирования, Исследование, Методология, Администрирование проекта, Ресурсы, Программное обеспечение, Надзор, Валидация, Написание – проверка и редактирование, 1, * , Концептуализация, Исследование, Методология, Визуализация, Написание – проверка и редактирование, 1 , Концептуализация, Формальный анализ, Исследование, Методология, Надзор, Написание – проверка и редактирование, 1 , Формальный анализ, Привлечение финансирования, Администрирование проекта, Написание – обзор и редактирование, 1 и, Концептуализация, Методология, Проверка, Написание – обзор и редактирование 2

Нур Ибрагим Хасан

1 Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Aizat Mohd Taib

1 Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Селангор, Малайзия

Нур Шазвани Мухаммад

1 Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Muhamad Razuhanafi Mat Yazid

1 Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Azrul A.Муталиб

1 Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Dayang Zulaika Abang Hasbollah

2 Школа гражданского строительства, инженерный факультет, Технологический университет Малайзии, Скудай, Джохор, Малайзия

Цзянго Ван, редактор

1 Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Селангор, Малайзия

2 Школа гражданского строительства, инженерный факультет, Технологический университет Малайзии, Скудай, Джохор, Малайзия

Китайский горно-технологический университет, КИТАЙ

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

Поступила в редакцию 17 июня 2020 г .; Принято 19 ноября 2020 г.

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника. Эта статья была процитирована. по другим статьям в PMC.

Abstract

Основной причиной проблемного разрушения грунта при определенной нагрузке является низкая несущая способность и чрезмерная осадка.В связи с растущим интересом к использованию мелкозаглубленного фундамента для поддержки тяжелых конструкций важно изучить методы улучшения почвы. Техника использования геосинтетического армирования широко применяется в течение последних нескольких десятилетий. Цель данной статьи – определить влияние использования георешетки Tensar BX1500 на несущую способность и осадку ленточного фундамента для различных типов грунтов, а именно Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидиа в Мосуле, Ирак. Расчет армированных и неармированных грунтовых оснований проведен численно и аналитически.Был протестирован ряд условий путем изменения количества ( N ) и ширины ( b ) слоев георешетки. Результаты показали, что георешетка может улучшить несущую способность основания и уменьшить осадку. Почва участка Аль-Рашидиа была песчаной и свидетельствовала о лучшем улучшении, чем почвы на двух других участках (глинистые почвы). Оптимальная ширина георешетки ( b ) в пять раз превышает ширину фундамента ( B ), в то время как оптимальный номер георешетки ( N ) получен не был.Наконец, численные результаты предельной несущей способности были сопоставлены с аналитическими результатами, и сравнение показало хорошее соответствие между анализом и оптимальным диапазоном, опубликованным в литературе. Важные результаты показывают, что армирование георешеткой может привести к улучшению грунтового основания, однако это не зависит напрямую от ширины и количества георешетки. Различные свойства почвы и размер основания также влияют на значения BCR и SRR, подтвержденные расчетами коэффициента улучшения.Следовательно, результат дополнил преимущество эффективного применения фундаментов из армированного грунта.

Введение

Методы улучшения грунта с использованием геосинтетических материалов широко разрабатывались в течение последних нескольких десятилетий, особенно в области строительства дорожных покрытий и фундаментов. Хотя было проведено множество экспериментальных исследований для определения эффекта геосинтетического армирования, анализ отличался в отношении свойств геотекстиля, таких как форма и размеры, расстояние между ними и толщина [1–13].Кроме того, в исследованиях также анализируется влияние различных типов грунтов и конструкций фундаментов. Что касается поведения грунта с классификацией песчаного грунта, многочисленные аналитические исследования способствовали пониманию взаимодействия грунта и конструкции, проведенного несколькими исследователями в отношении несущей способности грунтовых оснований, армированных георешетками [13–17]. Кроме того, для исследования несущей способности и осадки армированного грунта было выполнено бесчисленное количество численных моделей, которые позволили сэкономить время и средства [9, 18–29].Понятие армированного грунта как строительного материала, основанное на существовании взаимодействия грунт-армирование за счет прочности на растяжение, фрикционных и адгезионных свойств арматуры, впервые было введено французским архитектором и инженером Анри Видалем в 1960-х годах [29]. С тех пор этот метод широко используется в инженерно-геологической практике. Геосинтетики, которые используются в армированных грунтах, бывают разных типов, включая георешетки, геотекстиль, геомембраны, геосинтетические глиняные вкладыши, геосети и геоячейки [30].Геосетка является одним из плоских геосинтетических продуктов, обычно изготавливаемых из полимеров; В настоящее время из полипропилена или полипропилена высокой плотности (ПНД) изготавливают различные разновидности геосеток, что способствует эффективному использованию различных геотекстильных материалов.

Фундамент с системой армированного грунта называется армированным грунтовым фундаментом (RSF). иллюстрирует типичный фундамент из геосинтетического армированного грунта и описание различных геометрических параметров. Параметры армирования георешеткой включают расстояние между верхними слоями ( u ), расстояние по вертикали ( s или h ), количество слоев армирования ( N ), общую глубину армирования ( d ) и ширину. арматуры ( б ).Как указано в литературе, оптимальное значение для параметров ( u / B ) и ( h / B ) составляет 0,33 (где B — ширина основания). Многие исследования выбрали разные размеры для фундамента и георешетки, но все результаты указывают на различное поведение в зависимости от классификации почвы. Можно понять, что разные географические местоположения имеют разные типы и условия почвы, поэтому правильная конструкция используемой георешетки важна для укрепления грунтового основания.Более того, фундаменты из армированного грунта могут быть экономичной альтернативой традиционным мелкозаглубленным фундаментам с большими размерами основания, которые, в свою очередь, увеличивают осадку фундамента за счет увеличения глубины зоны влияния под фундаментом или замены слабых слоев грунта компетентными материалами [31]. .

Фундамент армированный георешеткой [32].

В течение последних тридцати лет было выполнено много экспериментальных, численных и аналитических исследований для изучения поведения RSF для различных типов почв.Все исследования показали, что применение армирования позволяет значительно повысить несущую способность и уменьшить осадку грунтовых оснований [33]. Чен и Абу-Фарсах и др. . В работе [34] использовались две концепции для оценки преимуществ фундамента из армированного грунта, например, коэффициент несущей способности (BCR) и коэффициент уменьшения осадки (SRR). BCR определяется как отношение несущей способности армированного грунтового основания к несущей способности неармированного грунтового основания, тогда как SRR определяется как отношение уменьшения осадки основания на основе армирования к осадке неармированного грунтового основания при постоянном поверхностном давлении [ 35].BCR задается как:

Где:

( q ult ) r предельная несущая способность фундамента из армированного грунта.

( q ult ) u предельная несущая способность неармированного грунтового основания.

И SRR определяется как:

Где:

с Р осадка армированного грунтового основания.

с 0 осадка неармированного грунтового основания.

Многие из этих исследований были направлены на изучение параметров и переменных, влияющих на значения BCR и SRR. Другие исследования также были сосредоточены на улучшении осадки фундамента, других геотехнических конструкций и методов расчета, таких как Abbas и др. . [36], Rosyidi и др. . [37], Khajehzadeh и др. . [38], Joh и др. .[39], Чик и др. . [40], Li и др. . [41], Азриф и др. . [42] и Zhanfang и др. . [43] работа. Гвидо и др. . [1] провели экспериментальное исследование земляных плит, армированных геотекстилем. Их модельные испытания проводились с использованием квадратных футов на песке. Они показали, что BCR уменьшался с увеличением u/B ; улучшение несущей способности было незначительным, когда число армирующих слоев превышало три, что соответствовало глубине влияния 1 . 0B для u/B , h/B и b/B с соотношениями 0,5, 0,25 и 3. Незначительное улучшение BCR наблюдалось при увеличении отношения длин ( b/B ). ) армирования за три с двумя слоями армирования u/B и h/B отношения 0,25 и 0,25 соответственно. Кроме того, Ли и др. . [44] провели лабораторные модельные испытания с использованием жесткого ленточного фундамента, опирающегося на плотный песок, покрывающий мягкую глину, со слоем геотекстильного армирования на границе раздела.Они обнаружили, что армирующий слой на границе раздела песка и глины привел к дополнительному увеличению несущей способности и уменьшению осадки основания; Было обнаружено, что эффективная ширина арматуры, обеспечивающая оптимальные характеристики фундамента, примерно в пять-шесть раз превышает ширину фундамента.

Кроме того, исследование методом конечных элементов, проведенное Курианом и др. . [45] на ленточном основании, поддерживаемом армированным песком, с использованием модели грунта Дункана-Чанга показали явное уменьшение осадки в армированном песке при более высоких нагрузках, чем в случае неармированного песка.Численные результаты также показали, что небольшое увеличение осадки произошло в армированном песке на начальном этапе процесса нагружения. Возможное объяснение этому феномену дали Куриан и др. . [45] заключалась в том, что нормальная нагрузка была слишком мала, чтобы вызвать достаточное трение между грунтом и арматурой. Относительное перемещение между грунтом и арматурой увеличивалось с увеличением нагрузки и уменьшалось с увеличением глубины арматуры.Максимальное напряжение сдвига на границе раздела грунт-армирование возникало на относительном расстоянии ( x/B ) приблизительно 0,5 от центра основания, а напряжение, развиваемое в арматуре, было максимальным в центре и постепенно уменьшалось к концу. армирования. С другой стороны, Махарадж [19] провел численный анализ ленточного фундамента, поддерживаемого армированной глиной, с использованием модели грунта Друкера-Прагера. Он пришел к выводу, что в случае одного слоя армирования оптимальное отношение расстояния между верхними слоями ( u/B ) составляет около 0.125 из армированной глины. Он также обнаружил, что коэффициент эффективной длины ( b/B ) арматуры составляет около 2,0, глубина воздействия зависит от жесткости арматуры, а увеличение жесткости геосинтетического материала уменьшает осадку основания.

Хотя многие исследования выявили много интересных особенностей механизма взаимодействия грунта и геосинтетика, методы, используемые для проектирования систем грунта, армированного геосинтетиком, все еще различаются и в большинстве случаев вызывают недоумение у инженеров.Расчет системы армированного грунта с использованием методов предельного равновесия в основном использовался и считался очень консервативным [46–48]. В последнее время применение метода конечных элементов для моделирования и анализа системы армированного грунта обеспечило соответствующие проектные характеристики, низкую стоимость и скорость, используя различные системы армирования грунта и граничные условия [49]. Однако потребность в численно-аналитическом исследовании, учитывающем основные факторы механизма взаимодействия армированного грунтового основания, остается актуальной.В этой статье анализ несущей способности и осадки грунтового основания, армированного и неармированного георешеткой, на трех объектах (т. е. Аль-Хамедат, Аль-Рашидия и Башика) в Мосуле, Ирак, проводится численно с помощью программы конечных элементов Plaxis. и по сравнению с аналитической несущей способностью, рассчитанной теоретически с использованием метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17]. Производные и аналитические методы основаны на анализе предельного равновесия и вычисляют только предельную несущую способность в отношении данной осадки.Поскольку с помощью этих методов невозможно получить осадку, в теоретическом методе использовались осадки, полученные в результате численного анализа.

Механизм армирования георешеткой

Во многих случаях строительства мелкозаглубленные фундаменты возводятся поверх существующего слабого грунта, что приводит к низкой несущей способности и чрезмерным проблемам осадки. Недостатки могут привести к повреждению конструкции, снижению долговечности и ухудшению уровня производительности [50].В этих условиях в течение длительного времени для решения проблемы этих типов почв использовались методы улучшения почвы. Несколько исследователей разработали различные методы улучшения почвы для повышения прочности почвы с использованием различных методов стабилизации. Для решения вышеупомянутых проблем с почвой было разработано несколько типов методов улучшения почвы, включая цементацию, вертикальный дренаж, замену почвы, забивку свай и геосинтетическое армирование [51–54]. Полимерная природа геосинтетического материала делает геосинтетические изделия устойчивыми к различным грунтовым и экологическим условиям.Общие области применения геосинтетических материалов в области инженерно-геологических работ включают повышение прочности и жесткости подповерхностного грунта, подчеркнутого в мелкозаглубленных фундаментах и ​​тротуарах, обеспечение устойчивости земляных подпорных конструкций и откосов, обеспечение безопасности плотин, как обсуждалось в Han и др. . [55] и Ван и др. . [56] работа. Геосетка используется для улучшения механических характеристик подземного грунта при внешних нагрузках. Таким образом, он широко применяется в качестве армирующих слоев в стенах из механически стабилизированного грунта (MSE) и геосинтетического армированного грунта (GRS), в качестве меры стабилизации откосов и в качестве армирования подземного грунта под тротуарами и фундаментами.Высокая растяжимость геосеток позволяет армирующим слоям принимать на себя значительную часть растягивающих напряжений, возникающих в грунтовом массиве под действием внешней нагрузки. Таким образом, георешетки выступают в качестве армирующих элементов и усиливают нагрузочно-деформационное поведение армированного массива грунта.

В основных моментах некоторых экспериментальных исследований Binquet и Lee [14] оценили несущую способность грунта, армированного металлическими полосами; результаты испытаний показали, что несущую способность можно улучшить в 2–4 раза за счет укрепления грунта.Результаты их испытаний также свидетельствовали о том, что армирование, размещенное ниже глубины влияния, которая составляла приблизительно 2B , оказало незначительное влияние на увеличение несущей способности, а размещение первого слоя на ( u/B = 0,3) ниже глубины влияния основание фундамента привело к максимальному улучшению. Акинмусуру и Акинболаде [57] исследовали влияние использования веревочных волокон в качестве армирующих элементов на песчаный грунт; их результаты показали, что конечная несущая способность может быть улучшена в три раза по сравнению с неармированным грунтом; оптимальное расстояние между верхними слоями ( u ) было определено равным 0 . 5B , и они показали, что улучшение несущей способности было незначительным, когда число армирующих слоев превышало три, что соответствовало глубине влияния 1 . 75Б . Шакти и Дас [2] провели экспериментальное исследование основания из глинистого грунта, армированного геотекстилем. Результаты их испытаний показали, что большинство преимуществ геотекстильного армирования были получены при соотношении расстояния между верхними слоями ( u/B ), равном 0.35 до 0,4. Для u/B 0,33 и h/B 0,33 BCR увеличился с 1,1 до 1,5 при увеличении количества слоев с 1 до 3 и после этого оставался практически постоянным. Глубина влияния укладки геотекстиля была определена как 1,0 B . Наиболее эффективная длина геотекстиля была равна четырехкратной ширине ленточного основания

Чжоу и Вэнь [58] провели экспериментальное исследование для изучения влияния использования одного слоя песчаной подушки, армированной геоячейками, на мягкий грунт.Результаты показали, что произошло существенное снижение осадки нижележащего мягкого грунта, а коэффициент реакции грунтового основания K30 улучшился на 3000%; деформация уменьшилась на 44%. Более того, Рафтари и др. . [24] провели численный анализ ленточного основания, поддерживаемого армированным откосом, с использованием модели грунта Мора-Кулона. Результаты испытаний показали, что осадка фундамента на неармированном откосе более жесткая, чем на армированном.Так как осадка в армированном положении с тремя слоями армирования уменьшилась примерно на 50%. Они сообщили, что для получения наименьшей осадки оптимальное вертикальное расстояние между георешетками ( h ) должно быть эквивалентно ширине фундамента ( B ). Хинг и др. . [5] провели серию модельных испытаний на ленточном фундаменте, опирающемся на песок, армированный георешеткой. Результаты испытаний показали, что при размещении георешетки отношение глубины ( d/B ) больше 2.25 не привело к улучшению несущей способности ленточного фундамента. Для достижения максимальной выгоды минимальный коэффициент длины ( b/B ) георешетки должен быть равен 6. BCR, рассчитанный при ограниченном коэффициенте осадки ( s/B ), равном 0,25, 0,5 и 0,75, составил примерно 67. %–70% конечного BCR.

Адамс и Коллин [11] провели несколько серий крупномасштабных полевых испытаний. Испытания проводились в бетонной коробке с четырьмя разными размерами квадратных оснований.Для испытаний был выбран мелкозернистый песок для бетонных растворов. Результаты испытаний показали, что три слоя армирования георешеткой могут значительно увеличить несущую способность и что коэффициент предельной несущей способности (BCR) может быть увеличен до более чем 2,6 для трех слоев армирования. Однако величина осадки, необходимая для этого улучшения, составляла примерно 20 мм ( s/B = 5 %), что может оказаться неприемлемым для некоторых типов фундаментов. Результаты также показали, что положительные эффекты армирования при низком коэффициенте осадки ( s/B ) могут быть максимально достигнуты, когда расстояние между верхними слоями меньше 0.25 В . Альтернативно, Arab и др. . [27] провели численный анализ ленточного основания, поддерживаемого песчаным грунтом, с использованием модели твердеющего грунта. Они сообщили, что для геометрических параметров u / B = h / B = 0,5 и b / B = 4 влияние увеличения количества слоев георешетки ( N ) на несущую способность армированных геосетками грунтов повысилась несущая способность и несколько увеличилась общая жесткость армированного песка.Увеличение жесткости георешетки также привело к увеличению BCR. Несмотря на то, что исследования грунтового основания, армированного георешеткой, были проведены широко, тем не менее, поведение грунта не полностью улавливается, особенно в том, что касается оптимизированного применения георешетки. Численное моделирование в этом исследовании способствует более глубокому пониманию грунтового основания за счет спецификации армирования в моделях грунта.

Численное моделирование

Численное моделирование поведения армированного и неармированного грунтового основания проводилось с использованием программного обеспечения Plaxis.Plaxis представляет собой программу конечных элементов, специально разработанную для анализа деформации и устойчивости в инженерно-геологических задачах [59]. В этом исследовании процесс испытаний включает в себя полное моделирование грунта, армирование георешеткой, установку фундамента и наложение нагрузки, как показано аналогично на рис. Реальные сценарии можно смоделировать с помощью модели плоской деформации, которая используется в данной задаче. Модель плоской деформации подходит для реализации с относительно однородным поперечным сечением, схемой нагружения и большой протяженностью модели в направлении, перпендикулярном плоскости модели, где нормальные напряжения полностью учитываются, но смещения и деформации предполагаются равными нулю. .

Анализ моделей

В Plaxis доступны различные модели почв. В данном исследовании с использованием конечно-элементного моделирования была рассмотрена упруго-идеально-пластическая модель грунта Мора-Кулона. Конститутивная модель Мора-Кулона широко используется в большинстве инженерно-геологических задач, поскольку исследователи показали, что сочетания напряжений, приводящие к разрушению образцов грунта при трехосных испытаниях, соответствуют контуру разрушения критерия Мора-Кулона (гексагональная форма) Гольдшайдера [60].При использовании конститутивной модели Мора-Кулона в качестве входных данных требуются пять параметров [61]. Эти пять параметров можно получить, проанализировав основные тесты грунта, и они состоят из двух параметров жесткости: эффективного модуля Юнга ( E ′) и эффективного коэффициента Пуассона ( v ′) и трех параметров прочности: эффективного сцепления ( c ′), эффективный угол трения ( φ ′) и угол расширения ( ψ ). В двухмерном пространстве оболочка разрушения представляет собой прямую или слегка изогнутую линию, касающуюся круга Мора или точек напряжения.В диапазонах напряжения в пределах локуса текучести почвенный материал является эластичным по своему поведению. По мере развития критической комбинации напряжения сдвига и эффективного нормального напряжения точка напряжения будет совпадать с оболочкой разрушения, и предполагается идеально пластическое поведение материала с непрерывным сдвигом при постоянном напряжении. После достижения идеально пластичного состояния материал никогда не сможет вернуться к полностью упругому поведению без каких-либо неустранимых деформаций. Ленточный фундамент моделируется как жесткая плита и при расчетах считается очень жестким и шероховатым.

Детали грунтов, армированных георешеткой, рассмотренных в модельных испытаниях, показаны на рис. В Plaxis армирование георешеткой представлено применением специальных натяжных элементов (пятиузловые элементы георешетки). Георешетки имеют только нормальную жесткость и не имеют жесткости на изгиб, которая может выдерживать только силы растяжения. Единственным свойством материала георешетки является упругая осевая жесткость EA . Для моделирования взаимодействия элементов георешетки с окружающим грунтом часто удобно комбинировать эти элементы георешетки с интерфейсами.Назначенные границы раздела грунт–геосетка показаны на рис. Каждому интерфейсу присвоена виртуальная толщина, которая представляет собой воображаемый размер, используемый для определения свойств материала интерфейса. Упруго-идеально пластическая модель используется для описания поведения интерфейсов для моделирования взаимодействия грунт-геосетка. Критерий Кулона используется для различения упругого поведения, когда внутри границы раздела могут происходить небольшие смещения, и пластического поведения границы раздела, когда происходит постоянное проскальзывание.Параметры интерфейса рассчитываются по параметрам окружающего грунта с использованием коэффициента взаимодействия R между , определяемого как отношение прочности на сдвиг границы раздела к прочности на сдвиг грунта [59]. В этом исследовании используются элементы грунта с 15 узлами, а прочность интерфейса устанавливается вручную. Для реального взаимодействия грунт-конструкция граница раздела слабее и гибче, чем связанный грунт, а это означает, что значение R между должно быть меньше 1.Таким образом, в настоящем исследовании предполагается, что R между составляет 0,9.

Интерфейсы, георешетки, фундамент, точечная нагрузка и стандартные крепления, доступные в Plaxis.

Таблица 1

Детали программы испытаний модели.

B / B = 1, 2, 3, 4, 5, 6 = 2
Test Series Констальные параметры Переменные параметры
A 9095 U / B = 0,33, N = 1
В u/B = h/B = 0.33, N = 2 B / B = 1, 2, 3, 4, 5, 6
C U / B = H / B = 0,33, N = 3 B / B = 1, 2, 3, 4, 5, 6
D U / B = H / B = 0,33, N = 4 б/В = 1, 2, 3, 4, 5, 6
Е и/Б = з/Б = 0,33, Н 5 = 706/74 1, 2, 3, 4, 5, 6

После того, как геометрическая модель полностью определена и свойства материалов назначены слоям грунта и структурным объектам, сетка применяется для расчетов методом конечных элементов (КЭ).Plaxis включает в себя процедуру полностью автоматического создания сетки, в которой геометрия дискретизируется на элементы базового типа и совместимые структурные элементы, как показано на рис. Основным типом элемента в сетке, используемой в настоящем исследовании, является треугольный элемент со средним размером от 0,5 до 2 м, что обеспечивает точный расчет напряжений и разрушающих нагрузок. В Plaxis доступны пять различных плотностей сетки, от очень крупной до очень мелкой. Предварительные расчеты были проведены с использованием пяти доступных уровней грубости глобальной сетки, чтобы получить наиболее подходящую плотность сетки и минимизировать влияние зависимости сетки на конечно-элементное моделирование.При анализе количество треугольных элементов и точек напряжения в модели для каждого участка изменялось в зависимости от плотности сетки и расположения арматуры. показано изменение числа элементов и точек напряжения в зависимости от плотности сетки моделей трех участков для случая пяти слоев георешетки. Как видно из рисунка, размер сетки оказывает минимальное влияние на результаты примерно после 240 элементов для участка Башика и 400 элементов для участков Аль-Хамедат и Аль-Рашидиа. Для Ba’shiqa это соответствует грубой сетке с измельчением вокруг элементов георешетки и основания модели, где ожидаются большие концентрации напряжений, и средней сетке с измельчением как для Al-Hamedat, так и для Al-Rashidia.

Сетка конечных элементов режима армированного грунта.

Изменение отношения несущей способности в зависимости от плотности сетки (крупности сетки).

Таблица 2

Изменение количества элементов и точек напряжения в зависимости от плотности сетки.

9091

9092 9092 9094 9099 9 9624 909 93 17664
Mesh Грубость Al-Hamedat Ba’shiqa Al-Rashidia
Element Стресс-точки Element Element Points Element Стресс-точки
Очень курс 133 1596 1596 1836 153 9099
236 236 2832 236
398 4776 4776 4872 4872 4872 950 850 10200 850 10200
17856 1472 17664 1472

Смоделированные граничные условия были приняты такими, что вертикальные границы были свободны по вертикали и ограничены по горизонтали, а нижняя горизонтальная граница была полностью зафиксирована, как показано на рис.Рассматриваемые вертикальные границы сетки находились на расстоянии 10 м от центра фундамента с каждой стороны, а нижняя горизонтальная граница находилась на 20 м ниже подошвы фундамента, так что эти границы не влияли на напряжения и деформации, возникающие в массиве грунта. В исследовании использовалась точечная нагрузка. Конструкция моделировалась с возрастающей величиной нагрузки, пока грунт не достиг предела прочности, чтобы исследовать осадку под влиянием приложенной нагрузки. После создания геометрической модели и создания конечно-элементной сетки необходимо задать начальное напряженное состояние.Начальные условия состоят из двух разных режимов: один режим для создания начального давления воды и другой режим для задания конфигурации начальной геометрии и создания начального эффективного поля напряжений. Поскольку слои почвы для Аль-Хамдат и Башика сухие, а уровень грунтовых вод на площадке Аль-Рашидия достаточно глубок, чтобы не влиять на поведение фундамента, состояние грунтовых вод было принято как незначительное. Начальные напряжения в грунте создаются с помощью формулы Джейки, выраженной уравнением 3 (в программном обеспечении Plaxis процедура создания начальных напряжений в грунте часто называется процедурой K 0 ).

где K 0 — коэффициент бокового давления грунта, а φ — угол внутреннего трения грунта.

Георешетка полимерная экструдированная двухосная типа BX1500 [62].

Plaxis позволяет выполнять различные типы расчетов методом конечных элементов, такие как расчет пластичности, анализ консолидации, анализ уменьшения Phi-c и динамический расчет. Для текущего исследования был выбран пластический расчет. Пластический расчет должен быть выбран для проведения анализа упруго-пластической деформации.Этот тип расчета подходит для большинства практических геотехнических приложений. В инженерной практике проект делится на этапы проекта. Точно так же процесс расчета в Plaxis также разделен на этапы расчета. В данном исследовании рассматриваются два этапа расчета. Первый – это начальная фаза, которая представляет начальную ситуацию проблемы. Второй этап включает армирование георешеткой и приложение внешней линейной нагрузки.

При расчете методом конечных элементов анализ становится нелинейным, когда используется расчет пластичности, что означает, что каждую фазу расчета необходимо решать в шагах расчета (шагах нагрузки).Размер шага и алгоритм решения важны для нелинейного решения. Если шаг расчета подходящего размера, то количество итераций, необходимых для достижения равновесия, будет небольшим, порядка 5–10, а если шаг большой, то необходимое количество итераций будет избыточным, и решение может расходиться. Итерационные параметры в программном обеспечении: желаемый минимум и максимум в первую очередь предназначены для определения того, когда расчет должен выполняться с большими или меньшими шагами. Если вычисление может решить шаг нагрузки (следовательно, сходится) за меньшее количество итераций, чем желаемый минимум, который по умолчанию равен 4, он начинает использовать шаг нагрузки, который в два раза больше.Однако, если для вычисления требуется больше итераций, чем желаемый максимум, который по умолчанию равен 10 для сходимости, вычисление решит выбрать шаг вычисления только вдвое меньшего размера. Для пластического анализа изменение желаемого минимума или желаемого максимума не влияет на результаты. Пока вычисление сходится на каждом шаге, неважно, использует ли вычисление множество маленьких шагов с небольшим количеством итераций или ограниченное количество больших шагов с большим количеством итераций на шаг.

Для решения нелинейных задач пластичности доступно несколько процедур. Все процедуры основаны на автоматическом выборе размера шага в зависимости от применяемого алгоритма. Предельный уровень продвижения нагрузки является одной из этих процедур, которая используется в текущем анализе. Процедура автоматического определения размера шага используется в первую очередь на этапах расчета, когда необходимо достичь определенного предельного уровня нагрузки. Процедура завершает расчет при достижении заданного уровня нагрузки или при обнаружении разрушения грунта.Количество дополнительных шагов установлено равным 1000, чтобы процесс расчета продолжался до конца, прежде чем будет достигнуто количество дополнительных шагов. В этой процедуре параметры итерации установлены стандартными и показали хорошую производительность при сходимости вычислений. В стандартных настройках допустимая ошибка, которая представляет собой отклонение от точного решения, была установлена ​​​​на 0,03, коэффициент чрезмерной релаксации, который отвечает за уменьшение количества итераций, необходимых для сходимости, был установлен на 1,2, максимальное количество итераций было установлено на 50, желаемые минимальная и максимальная итерации были установлены на 4 и 10 соответственно, и, наконец, был активирован контроль длины дуги, который важен для сходимости расчета и точного определения разрушающей нагрузки, в противном случае расчет будет продолжать итерацию и разрушающую нагрузку. будет переоценен.Поэтапное строительство было выбрано в качестве варианта ввода нагрузки, при котором можно определить значение и конфигурацию нагрузки, а также состояние отказа, которое необходимо достичь. Поскольку поэтапное строительство выполняется с использованием процедуры предельного уровня продвижения нагрузки, оно управляется суммарным множителем (∑Mэтап). Этот множитель обычно начинается с нуля и достигает конечного уровня 1,0 в конце фазы расчета. Временной интервал этапа расчета считается нулевым, поскольку анализ модели является пластическим анализом и не включает консолидацию или использование модели ползучести мягкого грунта.

Свойства материала

Почва была собрана с трех разных участков в Мосуле, Ирак: Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидия. Мосул расположен в северной части Ирака. Район характеризуется обширными равнинами и антиклиналями. Вблизи реки Тигр расположены три уровня аккумулятивных террас аллювиальных почв. Большинство почв района относится к умеренно-экспансивному типу. Равнинные участки между антиклиналями покрыты пластовыми стоковыми отложениями, включающими глину, песок, ил, иногда покрытые рассеянным гравием.показывает механические и физические свойства почвы, а в таблице S1 показаны пределы Аттерберга и размер зерна для каждого вовлеченного участка. В данном исследовании использовался бетонный ленточный фундамент шириной B = 600 мм. Свойства фундамента показаны на . Двухосные георешетки (Tensar BX1500), показанные на рис., использовались для укрепления грунта на всех трех участках. Различные свойства армирования георешеткой, используемые в моделировании методом конечных элементов в этом исследовании, показаны на рис.

Таблица 3

Свойства почвы на трех участках по результатам лабораторных испытаний.

9091

(KPA) 9094 9
Местоположение
Расположение Параметры крепления сдвига Свойства физической почвы Свойства физической почвы
Угол трения, Φ ° Насыщенная единица, γ Сб (KN / M 3 ) Ненасыщенная единица Вес, γ USSAT (KN / M 3 ) Модуль упругости, E (KN / M 2 ) Соотношение Пуассона V Угол расширения ψ °
Al-Hamedat AL-Hamedat 20 40 20 17 09000 0.35 0
Ba’shiqah 25 15 17.59 9 0.35 0
AL-RASHIDIA 28 0 16 32500 0,35 0

Табл.

9093 KN / млн. 2
Параметр Unit
Материал Модель Linear Elastic
Ненасыщенная единица Вес, γ Unsaat 24
Модуль Юнга (E) кН/ м 2 21.5×10 6
Коэффициент Пуассона 0,3

Табл.

93
Описание Unit Geogrid BX1500
9111 9111 – Polypropylene
Размеры диафрагмы мм (в) 30.5 (1.2)
Минимальная толщина ребра мм (в) 1,78 (0,07) 1,78 (0,07)
прочность на растяжение на 2% штамм кн / м (IB / FT) 10,0 (690)
Прочность на растяжение на 5% штамм KN / M (IB / FT) 20.0 (1,370)
Ultimate прочность на растяжение кн / м (IB / FT) 30,0 (2 050)
Эффективность развязки% 93
Гимбарственная жесткость MG-CM MG-CM 2000000 0994
Стабильность диафрагмы M-N / DEG 0.75

Предельная несущая способность неармированного грунтового основания

Meyerhof [63] предложил метод оценки предельной несущей способности ленточного фундамента с учетом коэффициента глубины ( D f ) как:

qu=cNcFcd+qNqFqd+0,5γBNγFγd

(4)

Коэффициенты несущей способности могут быть определены следующими соотношениями [63]:

NQ = TAN2 (45 + Φ2) EπTANφ

(5)

, где:

F CD F QD F γd = Глубинные факторы

Meyerhof [63] коэффициенты глубины могут быть выражены как:

Fcd=1+0.2DfBtan(45+φ2)

(8)

Fqd=Fγd=1+0,1DfBtan(45+φ2)

(9)

Используя приведенные выше соотношения, можно рассчитать теоретическую предельную несущую способность неармированных грунтов. .

Предельная несущая способность фундамента из армированного грунта

В этом исследовании была принята новая формула несущей способности, разработанная Ченом и Абу-Фарсахом [17] для оценки предельной несущей способности фундамента из армированного грунта. Этот метод учитывает как ограничивающее, так и мембранное влияние арматуры на увеличение предельной несущей способности.На основе предложенного механизма разрушения был проведен анализ устойчивости предельного равновесия РФС. В этом новом методе они рассмотрели механизм отказа, основанный на предыдущих исследованиях Чена [34], и отказ от продавливания при сдвиге, за которым следует общий отказ при сдвиге. Соответствующие формулы могут быть выражены следующим образом:

qu(R)=qu(UR)+Δqp+Δqt

(10)

qu(UR)=cNC+γ(Df+Dp)Nq+12γBNγ

(11)

Δqp=2caDpB+γ (1+2DfDp)KstanφB−γDp

(12)

Δqt=∑i=1Np(2Tixtanδ+2TisinαB)+∑i=Np+1N(4Tix(u+(i−1)h−Dp)B2)+∑ i=Np+1NT(2TisinξB)

(13)

Tix=[Ticosαi≤NpTisin(π4+φ2+β−ξ)sin(π4+φ2+β)i>Np]

(14)

β =[0u+(i−1)h≤Dp+B2tan(π4+φ2)θu+(i−1)h≤Dp+B2tan(π4+φ2),r0eθtanφ=u+(i−1)hcos(π4−φ2−θ )]

(15)

Применяя приведенные выше соотношения, можно рассчитать теоретическую предельную несущую способность фундамента из армированного грунта.

Результаты и обсуждения

Результаты, полученные от Plaxis для определения предельной несущей способности и осадки основания, представляли собой кривые осадки армированного и неармированного грунтов трех упомянутых участков, а результаты, полученные в результате аналитического анализа по уравнению Мейергофа [63] и по методу Чена и Абу-Фарсаха [17] были получены значения BCR этих грунтов с армированием георешеткой.

Неармированные грунты

С использованием программного обеспечения Plaxis было проведено три моделирования МКЭ для оценки предельной несущей способности неармированного грунта для каждого участка.показывает деформированную сетку (увеличенную до 15 раз) грунта под действием разрушающей нагрузки. С видно небольшое пучение грунта по краям основания и осадку 57,43 мм, что свидетельствовало о сдвиговом разрушении грунта. На фиг.1с и показаны возникающие вертикальные напряжения и вертикальные смещения неармированного грунта соответственно при приложении разрушающей нагрузки. На рис. и 2 показаны пузыри приращений вертикального напряжения и вертикального смещения, соответственно, в пределах профиля грунта из-за приложения полосовой нагрузки [64].Однако вертикальное напряжение и вертикальное смещение уменьшались с увеличением глубины, как показано на этих рисунках значениями затенения контуров. Соответствующие напряжения и перемещения в горизонтальном направлении представлены на рис. и соответственно. Максимальные горизонтальные напряжения в были сосредоточены непосредственно под фундаментом на глубине В и по горизонтали шириной В ; кроме того, по штриховке горизонтальных напряжений было видно, что грунт разрушился под действием локального сдвига.

Деформированная сетка из неармированного грунта под действием разрушающей нагрузки.

Вертикальное эффективное напряжение, возникающее в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Вертикальное смещение, возникающее в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Горизонтальные эффективные напряжения, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Горизонтальное смещение, возникающее в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Максимальная часть представленных горизонтальных смещений приходится на поверхность грунта, что и является причиной пучения грунта на кромках основания. Однако эти горизонтальные напряжения и смещения значительно повлияли на поведение георешетки, как будет показано ниже в разделе, посвященном армированному грунту. Касательные напряжения и деформации, связанные с разрушением, изображены на рис. и соответственно. Отметим, что максимальные касательные напряжения и деформации или зона сильного сдвига располагались под краями фундамента и практически распространялись в пределах глубины 2 B , по горизонтали на расстоянии B от краев фундамента и значительно уменьшались на нижние глубины.Тем не менее, локальное разрушение при сдвиге было почти очевидно из штриховок касательных напряжений, показанных на рис. представляет точки пластичности или точки пластичности разрушения, образующиеся в массиве грунта под действием разрушающей нагрузки. Точка пластичности – это точка, соответствующая необратимому напряжению и деформации, расположенная на оболочке разрушения Мора-Кулона (огибающая является функцией угла внутреннего трения сцепления грунта).

Касательные напряжения, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Деформации сдвига, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Точки пластичности и растяжения, образующиеся в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

также показывает точки растяжения (точки черного цвета) на поверхности грунта, которые соответствуют трещинам растяжения (областям напряжения растяжения). Однако эти точки растяжения указывали на то, что грунт разрушался при растяжении, а не при сдвиге.Теоретическая предельная несущая способность неармированного грунта была получена путем применения уравнений (4)–(9). Параметры прочности на сдвиг (c и φ ) и удельный вес ( γ ), используемые в следующих уравнениях, показаны на .

Участок Аль-Хамедат:

Nq=tan2(45+202)eπtan20=6,4

Nc=cot20(6,4−1)=14,83

Nγ=(6,4−1)tan1,4*20=5,39

5

5 FcdFqdFγd=1 как глубина основания (Df=0)

qu=40*14,83*1+0+0,5*17*.6*5,39*1=620 кН/м2

Участок Башика:

Nq=tan2(45+252 )eπtan25=10.66

Nc=cot25(10,66−1)=20,72

Nγ=(10,66−1)tan1,4*25=10,88

FcdFqdFγd=1asглубина основания (Df=0)

qu=725*20,0. +0.5*15*.6*10.88*1=359КН/м2

Участок Аль-Рашидиа:

Nq=tan2(45+282)eπtan28=17.81

Nc=cot25(10.66−1)=31.61

Nγ =(10,66−1)tan1,4*25=13,7

FcdFqdFγd=1 как глубина основания (Df=0)

qu=0*31,61*1+0+0,5*16*,6*13,7*1=65 кН/м2

Результаты неармированного грунтового основания, полученные с помощью численного анализа, и теоретическая предельная несущая способность, полученная Мейергофом [63], показаны в .Здесь видно, что численные значения несущей способности превышают теоретические значения. Высокое значение несущей способности может быть связано с тем, что уравнения несущей способности обычно недооценивают (более консервативно) предельную несущую способность грунта [64]. Кривые давления-осадки, полученные в результате численного анализа неармированных грунтовых оснований трех площадок, показаны на рис. Кроме того, на этих рисунках показан метод определения предельной несущей способности по кривым осадки; он представляет собой консервативное и наиболее реальное состояние отказа.Этот метод представляет собой метод касательных пересечений, разработанный Траутманном и Кулхави [65].

Кривая давление-осадка и определение предельной несущей способности участка Аль-Хамедат.

Кривая давление-осадка и определение предельной несущей способности площадки Башика.

Таблица 6

Расчетная и теоретическая предельная несущая способность грунтов трех участков.

)
сайт Numerical ( Q KN KN / M 2 ) Теоретические ( Q U KN / M 2 )
Al-Hamedat 640 620
9999 365 359
Al-Rashidia 67 65

Кривая давление-осадка и определение предельной несущей способности участка Аль-Рашидиа.

Из рисунков на , можно заметить, что грунт Аль-Хамедата демонстрирует более высокую несущую способность ( q u = 640 кПа ), чем два других участка, где грунт Башика демонстрирует промежуточную несущую способность значение ( q u = 365 кПа ) и почва Аль-Рашидиа представляет наименьшую ( q u = 67 кПа) среди почв. Эта разница может быть связана с характеристиками и свойствами почвы, как указано в таблице S1.Отмечается, что грунт участка Аль-Хамедат представляет собой твердую глину с высоким сцеплением ( c = 40 кПа ), Аль-Рашидия представляет собой песчаный грунт с высоким углом трения ( φ = 28°) с нулевым сцеплением ( c = 0 кПа), в то время как почва участка Башика классифицируется как глина от низкой до средней с относительно низкой связностью ( c = 15 кПа ) по сравнению с почвой Аль-Хамедат.

Армированные грунты

Для фундаментов из армированного грунта было проведено 90 расчетов методом конечных элементов для изучения влияния армирования георешеткой на предельную несущую способность и осадку ленточного фундамента, расположенного на трех упомянутых участках.Деформированная сетка (увеличенная до 10 раз) грунта, армированного георешеткой, показана на рис. Кроме того, осадка была уменьшена до 44,68 мм за счет армирования георешеткой, где уменьшение осадки было связано с подъемными силами, создаваемыми армированием георешеткой во время деформации и мобилизацией осевых растягивающих усилий армирующих слоев. Кроме того, пучение грунта по краям фундамента уже исчезло, что означало, что грунт не разрушился при сдвиге, как упомянутый ранее неармированный грунт.показывает горизонтальные напряжения, возникающие в массиве армированного грунта. Видно, что горизонтальные напряжения несколько увеличились до значения 228,96 кН/м 2 за счет передачи части вертикальной нагрузки на горизонтальную нагрузку, воспринимаемую арматурой и, в свою очередь, на окружающий грунт. При этом горизонтальные напряжения распределялись по слоям армирования на ширину 5 B , что свидетельствовало о зацеплении и взаимодействии слоев грунта и георешетки; в результате растягивающие силы внутри арматуры мобилизовались, как показано на рис.

Сетка деформированная из георешетки армированного грунта.

Горизонтальное эффективное напряжение, возникающее в грунте, армированном георешеткой.

Осевая сила в армировании георешеткой.

показывает распределение горизонтального смещения в армированном грунте. Видно, что смещение уменьшается до 8,68 мм из-за ограничения слоев армирования, стрелки почти равномерно распределены по слоям армирования и малы значения смещения на поверхности грунта по сравнению с неармированным состоянием, где большая часть горизонтального смещения произошла на верхняя часть почвы, вызывающая пучение почвы.Следовательно, разрушение грунта при сдвиге предотвращается за счет передачи приложенной вертикальной нагрузки силам растяжения в армировании георешетки за счет поверхностного трения и опоры между грунтом и арматурой. На рис. и а показаны касательные напряжения и деформации армированного грунта и их распределение по армированию георешеткой соответственно. Отмечено, что зоны концентрации касательных напряжений и деформаций под фундаментом уменьшаются за счет распределения напряжений и деформаций вдоль и через слои арматуры, что приводит к изменению плоскости разрушения и предотвращает разрушение в пределах армированной зоны.Пластические точки в усиленной зоне изображены на . Показано, что пластические точки сильно сконцентрированы вдоль армированной зоны, что свидетельствует об экстремальных напряжениях, возникающих на границе между грунтом и георешеткой. Следовательно, это оправдывает взаимодействие между грунтом и геосетками и изменение механизма разрушения.

Горизонтальное смещение, возникающее в грунте, армированном георешеткой.

Напряжение сдвига, возникающее в грунте, армированном георешеткой.

Деформация сдвига, возникающая в грунте, армированном георешеткой.

Пластмассовые точки, образующиеся в армированном георешеткой грунте под нагрузкой.

Влияние ширины георешетки

(b) и количества слоев георешетки (N) на предельную несущую способность

На рисунках показано изменение BCR с шестью различными ширинами георешетки (b) для номеров от 1 до 5 слоев георешетки ( N ) для трех участков Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика, соответственно.Из рис. 1-2 видно, что увеличение ширины георешетки (b) и номера георешетки (N) приводит к увеличению BCR для всех трех участков. Кроме того, грунт в Аль-Рашидиа способствует более высокому повышению предельной несущей способности, чем на двух других участках. Улучшение может быть связано с различием свойств почвы и размера зерен, как показано в таблице S1 и таблице S1. Почва Аль-Рашидиа песчаная и имеет угол трения ( φ = 28°) больше, чем на двух других участках, в которых пассивные силы и силы трения между почвой и георешеткой будут выше, чем на двух глинистых участках [8].Для участков Аль-Хамедат и Башика с глинистыми почвами почва участка Башика с глиной от низкой до средней демонстрирует лучшее улучшение, чем почва участка Аль-Хамедат, представляющая собой твердую глину, с точки зрения предельной несущей способности. Следовательно, с помощью армирования георешеткой со слабой глиной почва может улучшиться до более жесткой глины. Однако максимальное улучшение предельной несущей способности может быть получено при b/B = 5 для любого номера георешетки на этих трех участках, следовательно, оптимальная ширина георешетки (b) для трех участков составляет 5 B в то время как не было оптимального номера георешетки (N) , полученного как N = 5, все три грунта показывают хорошее улучшение несущей способности основания.

BCR и b/B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Хамедат.

BCR по сравнению с b/b с другим номером георешетки ( N ) для площадки Башика.

BCR по сравнению с b/b с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Рашидиа.

Влияние ширины георешетки

(b) и количества слоев георешетки (N) на осадку основания

Коэффициент снижения осадки (SRR%) в зависимости от различной ширины георешетки ( b ) с числом от 1 до 5 слои георешетки ( N ) показаны на рис. – для грунтов участков Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика соответственно.Из этих рисунков видно, что увеличение ширины слоя георешетки (b) и номера георешетки ( N ) приводит к уменьшению осадки основания для трех участков. От рис. до , наблюдалось снижение осадки фундамента (SRR%), полученное на этих трех участках в результате увеличения ширины армирования георешеткой (b) и количества слоев георешетки ( N ). Показано, что большее снижение осадки основания по мере увеличения ширины георешетки (b) достигается почвой участка Башика для первых трех слоев георешетки ( N = 1–3), за которой следует грунт Участки Аль-Рашидия и Аль-Хамедат соответственно.В то время как на N = 4 и 5 почва Аль-Рашидиа начала демонстрировать более высокое улучшение, чем почва участка Башика, в отличие от почвы участка Аль-Хамедат, которая имеет самое низкое улучшение.

SRR по сравнению с b/B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Хамедат.

SRR по сравнению с b/b с другим номером георешетки ( N ) для площадки Башика.

SRR по сравнению с b/b с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Рашидиа.

Разница в SRR% может быть связана с двумя причинами: хорошим углом трения грунта Башика ( φ = 25°) и возникновением эффекта глубокого основания [50] в грунте участка Башика, который вызывает общее разрушение грунта при сдвиге, развитое ниже армированной зоны. В этом случае натяжение всех слоев георешетки в пределах армированной зоны будет мобилизовано, так как после продавливания слоев георешетки фундамент выйдет из строя с точки зрения предельной несущей способности.Почва участка Аль-Рашидия демонстрирует второе по величине улучшение и при N = 4 и 5, что указывает на более высокое улучшение осадки основания. Как указывалось ранее, грунт участка Аль-Рашидия песчаный и имеет наибольший угол трения ( φ ) между двумя другими участками, в котором величина подвижного натяжения слоев георешетки в армированной зоне будет выше, чем у два участка из-за того, что частицы песка сцепляются с отверстиями георешетки. Кроме того, может возникнуть более высокое сопротивление трению в зоне контакта между грунтом и слоями георешетки.С другой стороны, у грунта Аль-Хамедат угол трения ( φ = 20°) меньше, чем у двух других участков, что приводит к меньшему трению в зоне контакта грунт-геосетка и меньшим пассивным силам на краях грунта. ребра георешетки. Таким образом, осадка основания характеризуется низким улучшением, даже несмотря на то, что в этой почве может иметь место эффект глубокого основания.

Из рисунков также видно, что почва Аль-Хамедат демонстрирует лучшее улучшение осадки основания, поскольку номер георешетки ( N ) увеличивается, чем приращение ширины георешетки ( b ), в то время как почва Башика была противоположной.Увеличение может быть связано с более высокой прочностью почвы на участке Аль-Хамедат ( c = 40 кПа ), чем почва в Башике ( c = 15 кПа ), где она может подвергаться воздействию количество слоев георешетки ( N ) больше ширины георешетки ( b ). Оптимальная ширина георешетки ( b ) для трех участков при любом номере георешетки также составляет 5 B , в то время как оптимального номера георешетки ( N ) получено не было, N = 5 все три почвы показали хорошее улучшение оседания фундамента.

Коэффициент улучшения (IF)

Коэффициент улучшения (IF) определяется как отношение несущей способности армированного грунта ( q армированного ) к неармированному грунту ( q at 6 6 ) определенные соотношения s / B . Где s / B — отношение осадки фундамента к ширине фундамента. Для сравнения предельной несущей способности грунтов с разным номером георешетки ( N ) на различных уровнях осадки рассчитана ИФ при различных соотношениях s / B .Изменение IF с отношениями s / B для трех сайтов показано на рис. Из этих рисунков очевидно, что при увеличении осадки основания коэффициент улучшения (предельная несущая способность армированного грунта) увеличивается для любого номера георешетки, и это ожидается, поскольку слоям георешетки требуется осадка основания для мобилизации их сил растяжения, следовательно, повышение устойчивости к приложенным вертикальным нагрузкам. Также можно отметить влияние номера георешетки ( N ), увеличение количества слоев георешетки приводит к увеличению IF, таким образом, уменьшая первоначальную осадку в необходимости мобилизовать натяжение слоя георешетки и заставить армированный грунт выдерживать выдерживать приложенные нагрузки даже при очень высокой осадке без разрушения.

Изменение IF по сравнению с s/B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Хамедат.

Изменение IF по сравнению с s/B с другим номером георешетки ( N ) для площадки Башика.

Изменение IF по сравнению с s/B с другим номером георешетки ( N ) для участка Аль-Рашидиа.

Кроме того, использование георешетки в грунте участка Аль-Хамедат демонстрирует меньший коэффициент улучшения и достигает очень большой осадки для улучшения несущей способности основания по сравнению с двумя другими участками.Это большое оседание связано с тем, что грунт Аль-Хамдата представляет собой очень прочную глину (90 715 c 90 716 = 40 кПа) с малым углом трения (90 715 φ 90 716 = 20°), чем на двух других участках, и, следовательно, требуется большая осадка, чтобы мобилизовать натяжение в георешетке. слои, почва Башики также глинистая ( c = 15 кПа) с углом трения ( φ = 25°) лучше, чем почва Аль-Хамедат, поэтому она показала лучшее улучшение предельной несущей способности и меньшую осадку для мобилизации напряжение в слоях георешетки, чем в почве Аль-Хамдат.В то время как грунт Аль-Рашидиа продемонстрировал максимальное улучшение предельной несущей способности и наименьшую осадку при мобилизации натяжения в слоях георешетки, что связано с тем, что грунт Аль-Рашидиа представляет собой песок с более высоким углом трения ( φ = 28 °), кроме того, георешетка лучше работает с песчаным грунтом из-за угла трения и сцепления частиц с отверстиями георешетки.

Сравнение численного и аналитического анализа

BCR численного анализа с использованием Plaxis и аналитического анализа с использованием метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17] для армированных грунтов трех участков сравниваются на рисунках – .На этих рисунках показано изменение BCR численного и аналитического анализа в зависимости от номера георешетки ( N ) для почв Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика соответственно.

Сравнение численного и аналитического анализа почвы Аль-Хамедат.

Сравнение численного и аналитического анализа почвы Башика.

Сравнение численного и аналитического анализа почвы Аль-Рашидиа.

Из рисунков с рис. по , видно, что аналитический анализ является почти линейным и показал небольшую разницу с численным анализом, что может быть связано с ограничениями в определении точной глубины продавливающего сдвига в глинистых грунтах (Al-Hamedat и Башика), впоследствии приводит к низкой или высокой устойчивости почвы к приложенным нагрузкам. Кроме того, значения угла наклона армирования георешетки (ξ и α) для глинистых участков (Аль-Хамедат и Башика) и песчаных участков (Аль-Рашидиа) под нагрузкой фундамента могут быть выбраны не совсем так, как они есть в действительности.Однако общий аналитический анализ показал почти хорошие результаты, близкие к численному анализу.

Заключение

Что касается всестороннего конечно-элементного и аналитического анализа, включение арматуры может улучшить несущую способность основания и уменьшить осадку. Несущая способность и снижение осадки армированного грунтового основания для трех участков увеличились с увеличением ширины слоев георешетки ( b ).Степень улучшения несущей способности и осадки фундамента для каждого участка была разной. Почва на участке Аль-Хамедат улучшилась меньше, чем на двух других участках, в то время как почва на участке Аль-Рашидиа показала более высокое улучшение. Оптимальная ширина георешетки для всех трех участков составила (5 B ). Увеличение количества слоев георешетки ( N ) привело к повышению несущей способности и уменьшению осадки армированного грунтового основания на всех трех площадках.По мере увеличения количества георешеток степень улучшения несущей способности и осадки основания для каждого участка была разной. Почва на участке Аль-Хамедат улучшилась меньше, чем на двух других участках, в то время как почва на участке Аль-Рашидиа показала более высокое улучшение. Оптимального количества георешеток не было, так как три участка показали хорошее улучшение даже при N = 5. Использование армирования георешеткой на песчаных грунтах или слабых глинистых слоях привело к лучшему улучшению несущей способности и уменьшению осадки, чем на более прочных слоях. , которые нуждаются в более высоком расчете, чтобы показать их улучшения; это было ненадежно, потому что мелкозаглубленные фундаменты были почти рассчитаны на определенный уровень осадки.BCR из аналитического анализа увеличивались по мере увеличения количества ( N ) и ширины ( b ) георешетки. Их приращение было почти линейным и показывало приемлемые значения, которые близко соответствовали BCR из численного анализа. Это исследование в значительной степени доказывает, что армирование георешеткой потенциально приводит к улучшению грунтового основания, однако это не зависит напрямую от ширины и количества георешетки. Различные свойства почвы и размер фундамента также влияют на значения BCR и SRR.Общие результаты дополняются преимуществом эффективного применения фундаментов из армированного грунта.

Вспомогательная информация

S1 Таблица
Границы Аттерберга и гранулометрический анализ почв трех участков.

(DOCX)

Заявление о финансировании

Инициалы автора: AMT Номер гранта: GGPM-2018-039 Спонсор: Universiti Kebangsaan Malaysia URL: https://www.ukm.my/portal/ Роль спонсора: Платить взносы за публикацию и предоставить проектное оборудование.

Доступность данных

Все соответствующие данные находятся в документе.

Ссылки

1. Гвидо В. А., Чанг Д. К. и Суини М. А. Сравнение земляных плит, армированных геосеткой и геотекстилем. Канадский геотехнический журнал, 1986, 23(4): 435–440. [Google Академия]3. Хуан Си Си и Тацуока Ф. Несущая способность армированного горизонтального песчаного грунта. Геотекстиль и геомембраны, 1990, 9 (1): 51–82. [Google Академия]4. Мандал Дж. Н. и Сах Х. С. Испытания на несущую способность глины, армированной геосеткой. Геотекстиль и геомембраны, 1992, 11(3): 327–333. [Google Академия]5.Хинг К. Х., Дас Б. М., Пури В. К., Кук Э. Э. и Йен С. К. Несущая способность ленточного фундамента на песке, армированном геосеткой. Геотекстиль и геомембраны, 1993, 12(4): 351–361. [Google Академия]6. Омар М. Т., Дас Б. М., Пури В. К. и Йен С. К. Предельная несущая способность мелкозаглубленных фундаментов на песке с армированием георешеткой. Канадский геотехнический журнал, 1993, 30(3): 545–549. [Google Академия]7. Шин Э., Пинкус Х., Дас Б., Пури В., Йен С. К. и Кук Э. Несущая способность ленточного фундамента на армированной геосеткой глине.Geotechnical Testing Journal, 1993, 16(4): 534. [Google Scholar]8. Дас Б. М. и Омар М. Т. Влияние ширины фундамента на модельные испытания несущей способности песка с армированием георешеткой. Геотехника и геологическая инженерия, 1994, 12(2): 133–141. [Google Академия]9. Йетимоглу Т., Ву Дж. Т. Х. и Сагламер А. Несущая способность прямоугольных фундаментов на песке, армированном георешеткой. Журнал геотехнической инженерии, 1994, 120 (12): 2083–2099. [Google Scholar]

10. Дас Б.М., Шин Э.C. & Singh, G. Ленточный фундамент на глине, армированной георешеткой: предварительная процедура проектирования. Международное общество морских и полярных инженеров. Шестая международная морская и полярная инженерная конференция, 1996 г., 26–31 мая, Лос-Анджелес, Калифорния, США.

11. Адамс М. Т. и Коллин Дж. Г. Испытания большой модели фундамента на нагрузку на фундамент из геосинтетического армированного грунта. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (1). [Google Академия] 12. Зайни М. И., Каса А. и Наян К.ЯВЛЯЮСЬ. Прочность на сдвиг на границе раздела геосинтетического глиняного покрытия (GCL) и остаточного грунта. Международный журнал по передовым наукам, технике и информационным технологиям, 2012 г. 2(2): 156–158. [Google Академия] 13. Се Л., Чжу Ю., Ли Ю. и Су Т.С. Экспериментальное исследование давления на грунт вокруг геотекстильного матраца с наклонной пластиной. PLoS ONE, 2019, 14(1): e0211312 10.1371/журн.pone.0211312 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]14. Бинкет Дж. и Ли К.Л. Испытания на несущую способность армированных земляных плит.Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1975, 101 (Процедура ASCE № 11792). [Google Академия] 16. Михаловски Р. Л. Предельные нагрузки на армированные грунты фундамента. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 2004 г., 130 (4): 381–390. [Google Академия] 17. Чен К. и Абу-Фарсах М. Расчет предельной несущей способности ленточных фундаментов на армированном грунтовом основании. Грунты и основания, 2015, 55 (1): 74–85. [Google Академия] 18. Лав Дж. П., Берд Х. Дж., Миллиган Г. У. Э. и Хоулсби Г.Т. Аналитические и модельные исследования армирования слоя зернистой засыпки на мягком глиняном основании. Канадский геотехнический журнал, 1987, 24(4): 611–622. [Google Академия] 19. Махарадж Д.К. Нелинейный анализ методом конечных элементов ленточного фундамента на армированной глине. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2003 г., стр. 8. [Google Scholar]20. Эль Савваф М. А. Поведение ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой, на мягком глинистом откосе. Геотекстиль и геомембраны, 2007, 25(1): 50–60. [Google Академия] 21.Ахмед А., Эль-Тохами А. М. К. и Марей Н. А. Двумерный анализ методом конечных элементов лабораторной модели насыпи. В книге «Геотехническая инженерия для смягчения последствий стихийных бедствий и реабилитации», 2008 г., 10.1007/978-3-540-79846-0_133 [CrossRef] [Google Scholar]22. Аламшахи С. и Хатаф Н. Несущая способность ленточных фундаментов на песчаных откосах, армированных георешеткой и сеткой-анкером. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27(3). [Google Академия] 23. Чен К. и Абу-Фарсах М. Численный анализ для изучения влияния масштаба мелкозаглубленного фундамента на армированные грунты Рестон, Вирджиния: Материалы ASCE конференции Geo-Frontiers 2011, март 13–16 сентября 2011 г., Даллас, Техас| д 20110000.[Google Академия] 24. Рафтари М., Кассим К. А., Рашид А. С. А. и Моайеди Х. Осадка мелкозаглубленных фундаментов вблизи армированных откосов. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2013, 18. [Google Scholar]26. Хусейн М. Г. и Мегид М. А. Трехмерный метод конечных элементов для моделирования двухосной георешетки с применением к грунтам, армированным георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2016, 44 (3): 295–307. [Google Академия] 27. Араб М. Г., Омар М. и Тахмаз А. Численный анализ фундаментов мелкого заложения на грунтах, армированных георешетками.MATEC Web of Conferences, 2017, 120. [Google Scholar]28. Каса А., Чик З. и Таха М. Р. Глобальная устойчивость и осадка сегментных подпорных стен, армированных георешеткой. ТОЙСАТ, 2012, 2(4): 41–46. [Google Scholar]

29. Видаль М. Х. Развитие и будущее армированного грунта. Материалы симпозиума по армированию земли на ежегодном съезде ASCE, Питтсбург, Пенсильвания, 1978 г., стр. 1–61.

30. Кернер Р. М., Карсон Д. А., Даниэль Д. Э. и Бонапарт Р. Текущее состояние пробных площадей Cincinnati GCL.Геотекстиль и геомембраны, 1997, 15 (4–6), 313–340. [Google Академия] 31. Бушехриан А. Х., Хатаф Н. и Гахрамани А. Моделирование циклического поведения мелкозаглубленных фундаментов, опирающихся на геосетку и песок, армированный сеткой-анкером. Геотекстиль и геомембраны, 2011, 29(3): 242–248. [Google Академия] 34. Чен К., Абу-Фарсах М.Ю., Шарма Р. и Чжан С. Лабораторные исследования поведения фундаментов на геосинтетически армированных глинистых грунтах. Отчет о транспортных исследованиях: Журнал Совета по транспортным исследованиям, 2004 г., 2007 г., (1): 28–38.[Google Академия] 35. Алаваджи Х. А. Испытания модельной плиты на просадочный грунт. Журнал Университета короля Сауда – Инженерные науки, 1998 г., 10 (2). [Google Академия] 36. Аббас Дж. М., Чик З. Х. и Таха М. Р. Моделирование и расчет одиночной сваи, подверженной боковой нагрузке. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2008 г., 13 (E): 1–15. [Google Академия] 37. Росиди С.А., Таха М.Р. и Наян К.А.М. Эмпирическая модельная оценка несущей способности осадочных остаточных грунтов методом поверхностных волн.Журнал Кежурутераан, 2010, 22 (2010): 75–88. [Google Академия] 38. Хаджехзаде М., Таха М. Р., Эль-Шафие А. и Эслами М. Модифицированная оптимизация роя частиц для оптимальной конструкции фундамента и подпорной стенки. Журнал Чжэцзянского университета: Science A, 2011, 12 (6): 415–427. [Google Академия] 39. Джо С. Х., Хван С. К., Хассанул Р. и Рахман Н. А. Визуализация поперечного сечения модуля упругости железнодорожного полотна под балластом для определения потенциальной осадки. Журнал Корейского общества железных дорог, 2011 г., 14 (3): 256–261.[Google Академия]40. Чик З., Альджанаби К. А., Каса А. и Таха М. Р. Десятикратная перекрестная проверка искусственной нейронной сети, моделирующая осадочное поведение каменной колонны под насыпью шоссе. Арабский журнал геонаук, 2013 г., 7(11): 4877–4887. [Google Академия] 41. Ли Ю. П., Ян Ю., Йи Дж. Т., Хо Дж. Х., Ши Дж. Ю. и Гох С. Х. Причины послемонтажного проникновения самоподъемных насыпных фундаментов в глины. PLoS ONE, 2018, 13(11): e0206626 10.1371/journal.pone.0206626 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]42.Азриф М., Закиран М. Н. Ф., Сякира М. Р. Н. А., Азван С. М., Нур Р. К., Ли Э. К. и др. Применение геофизических исследований к возникновению осадок — тематическое исследование на 2-м Азиатско-Тихоокеанском совещании EAGE-GSM по приповерхностным геонаукам и инженерии (EAGE-GSM 2-е Азиатско-Тихоокеанское совещание по приповерхностным геонаукам и инженерии). Европейская ассоциация геологов и инженеров, EAGE, 2019. [Google Scholar]43. Чжанфан Х., Сяохун Б., Чао Ю. и Яньпин В. Вертикальная несущая способность свайно-разжижаемого песчано-грунтового основания при горизонтальном сейсмическом воздействии.PLoS ONE, 2020, 15(3): e0229532 10.1371/journal.pone.0229532 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]44. Ли К., Манджунат В. и Девайкар Д. Численные и модельные исследования ленточного фундамента, поддерживаемого системой армированная зернистая засыпка — мягкий грунт. Канадский геотехнический журнал, 2011, 36: 793–806. [Google Академия] 45. Куриан Н. П., Бина К. С. и Кумар Р. К. Оседание армированного песка в фундаментах. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (9): 818–827.[Google Академия] 46. Цорнберг Дж.Г. и Лещинский Д. Сравнение международных критериев проектирования конструкций из геосинтетического армированного грунта. В: Ochiai et al. (ред.) Ориентиры в армировании земли, 2003 г., 2: 1095–1106. [Google Академия] 47. Лещинский Д. О глобальном равновесии при проектировании геосинтетической армированной стены. Дж. Геотех. Геосреда. англ. ASCE, 2009, 135(3): 309–315. [Google Академия] 48. Ян К.Х. Утомо П. и Лю Т.Л. Оценка подходов проектирования, основанных на силовом равновесии и деформациях, для прогнозирования нагрузок на арматуру в конструкциях из геосинтетического армированного грунта.ж.ГеоИнж, 2013, 8(2): 41–54. [Google Академия] 49. Сьера А.К.Ф. Поведение геотекстиля на отрыв: численный прогноз. Междунар. Дж. Инж. рез., 2016, заявл. 6(11–4): 15–18. [Google Академия]50. Шарма Р., Чен К., Абу-Фарсах М. и Юн С. Аналитическое моделирование грунтового основания, армированного георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27(1): 63–72. [Google Академия]51. Лю С.Ю., Хань Дж., Чжан Д.В. и Хун З.С. Комбинированный метод DJM-PVD для улучшения мягкого грунта. Геосинтетика Интернэшнл, 2008, 15(1): 43–54.[Google Академия]52. Роу Р.К. и Тэчакумторн К. Комбинированное воздействие PVD и армирования насыпей на чувствительных к скорости грунтах. Геотекстиль и геотекстиль, 2008, 26 (3): 239–249. [Google Академия]53. Ван С., Ли С., Сюн З., Ван С., Су С. и Чжан Ю. Экспериментальное исследование влияния тампонажной арматуры на сопротивление сдвигу разрушенного горного массива. PLoS ONE, 2019, 14(8): e0220643 10.1371/журнал.pone.0220643 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]54. Ван Ю., Гэ Л., Ченди С., Ван Х., Хань Дж. и Го З. Анализ гидравлических характеристик улучшенного песчаного грунта с мягким камнем. PLoS ONE, 2020, 15(1): e0227957 10.1371/journal.pone.0227957 [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]55. Хан Дж., Покхарел С.К., Ян С., Манандхар С., Лещинский Д., Халахми И. и др. Эффективность оснований RAP, армированных Geocell, на слабом грунтовом основании при полномасштабных нагрузках от движущихся колес. Журнал материалов в гражданском строительстве, 2011 г., 23 (11): 1525–1534. [Google Академия]56. Ван Дж.К., Чжан Л. Л., Сюэ Дж. Ф. и Йи Т. Реакция на осадку неглубоких квадратных фундаментов на песке, армированном георешеткой, при циклической нагрузке. Геотекстиль и геомембраны, 2018, 46(3): 586–596. [Google Академия] 57. Акинмусуру Дж. О. и Акинболаде Дж. А. Устойчивость нагруженных фундаментов на армированном грунте. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1981, 107 (Продолжение ASCE 16320). [Google Академия] 58. Чжоу Х. и Вэнь С. Модельные исследования песчаной подушки, армированной георешеткой или геоячейкой, на мягком грунте.Геотекстиль и геомембраны, 2008, 26(3): 231–238. [Google Академия] 59. Brinkgreve R.B.J. & Vermeer P.A. Код конечных элементов для анализа почвы и горных пород. A.A. Balkema, Rotterdam, Netherlands, 1998. [Google Scholar]

61. Brinkgreve R.B.J., Kumarswamy S., Swolfs, W.M., Waterman, D., Chesaru, A., Bonnier, P.G., et al., 2014, Plaxis. 2014. PLAXIS bv, Нидерланды.

64. Boussinesq, J. Применение потенциалов в исследовании равновесия и движения упругих твердых тел, Gauthier-Villars, Paris, (1883).

65. Траутманн С. Х. и Кулхави Ф. Х. Подъемная нагрузка-смещение фундаментов. Журнал геотехнической инженерии, 1988, 114 (2): 168–184. [Google Scholar]

Системы фундаментов и типы грунтов

Понимание систем фундамента и типов грунта является ключевым для всех, кто хочет построить или расширить свой дом. Стоимость строительства фундамента является одной из самых больших переменных, поэтому любой, кто хочет контролировать свой бюджет и график, должен разработать наиболее подходящую систему фундамента для использования как можно раньше.

Определение наиболее экономичного решения будет во многом зависеть от состояния грунта на участке, включая тип почвы, заполнителя или горной породы и их основных компонентов.

Наилучший способ добиться этого до начала работ на стройплощадке – провести геотехническое исследование, включающее рытье или бурение пробных скважин вокруг предполагаемого нового здания, в основном для определения несущей способности грунта на различной глубине.

Образцы собираются и проверяются на пластичность (усадку), уровни pH, сульфаты, контакт с влагой (сезонный уровень грунтовых вод) и другие факторы, которые позволят определить раствор фундамента, наиболее подходящий для данного участка.

Пренебрежение исследованием состояния грунта на вашем участке является одной из самых ранних и дорогостоящих ошибок, которые может сделать самостоятельный строитель.

Типы почв

Какие типы почв я могу найти на своем участке?

Геотехническое исследование выявит тип грунта на вашем участке и, скорее всего, будет одним из следующих или их сочетанием: которые обладают высокой несущей способностью.Камень, возможно, просто нужно снять и выровнять, чтобы построить из него.

Мел

При условии, что мел не слишком мягкий, для малоэтажных зданий обычно приемлема ширина фундамента 450 мм. Глубина фундамента должна быть ниже любого промерзания, минимум 700 мм.

Если мел мягкий, его необходимо выкапывать, пока не будет достигнут твердый мел. Меловые почвы могут быть подвержены эрозии, поэтому опасайтесь возможного наличия впадин или пещер.

Гравий и песок

Сухой плотный грунт из гравия или гравия и песка обычно подходит для ленточных фундаментов. Как правило, приемлема глубина 700 мм, если грунт имеет достаточную несущую способность.

Если уровень грунтовых вод высок (например, если гравий погружен в воду), несущая способность уменьшится вдвое, поэтому важно поддерживать фундамент как можно выше. Подойдет мелкозаглубленный армированный широкий ленточный фундамент.

Песок достаточно хорошо сцепляется, когда он влажный, уплотненный и однородный, но траншеи могут обрушиться, поэтому шпунтовые сваи часто используются для удержания грунта в траншеях до заливки бетона.

Глина

В Великобритании существует три типа глины, классифицируемых по их пластичности, то есть насколько их объем может изменяться из-за содержания в них воды.

  • Глины с самой высокой пластичностью (и, следовательно, с самым высоким риском) обычно встречаются на юго-востоке Англии, простираясь через Ист-Мидлендс до Хамбера на севере и вниз до Бата на западе
  • Глины со средней пластичностью встречается на остальной части юго-востока, через Мидлендс и выше за устьем Хамбера на северо-восток.Они также обнаруживаются в некоторых изолированных районах на северо-западе Англии недалеко от побережья
  • В остальной части Англии и Уэльсе обычно имеются глины с низкой пластичностью, но даже они все еще несут определенный риск.

Первый слой глины толщиной 900–1200 мм подвержен перемещению из-за расширения и усадки из-за сезонных колебаний влажности, поэтому обычно необходимо выкапывать фундаменты на такую ​​глубину, при которой количество присутствующей влаги остается стабильным.

Ленточные, траншейные или насыпные фундаменты должны быть залиты на минимальную глубину 750 мм в глинах с низкой пластичностью, 900 мм на глубину в средних, а Британский стандарт 8004 рекомендует минимальную глубину 1 м для фундаментов в зонах повышенного риска.Если поблизости есть или были деревья, может потребоваться глубина до 3 м. Необходимая глубина будет зависеть от типа дерева, поскольку виды имеют разную потребность в воде, причем наибольшее влияние оказывают высокие широколиственные породы, такие как тополя.

Там, где есть или были деревья (удаление деревьев не устраняет риск расширения глины), инженеры могут рекомендовать армирование фундаментов закладной сталью. Фундаменты в глинистых грунтах также можно в некоторой степени защитить от повреждений, вызванных расширением (вспучиванием), путем облицовки траншей сжимаемым материалом, таким как керамогранит.

Твердая глина поверх мягкой глины

В тех случаях, когда глина становится мягче по мере выкапывания, иногда можно использовать традиционный ленточный фундамент, но важно не перекапывать, так как это может увеличить нагрузку на более мягкую глину под ним. Распространенным решением является рытье широких ленточных фундаментов с закладной стальной арматурой, однако в некоторых случаях может потребоваться инженерный фундамент, такой как армированный ростверк или свайный фундамент.

Торф

Торф и рыхлый переувлажненный песок являются очень бедными грунтами.Если при вскрытии торфа можно обнаружить подходящую несущую почву глубиной не менее 1,5 м, может подойти ленточный фундамент. В противном случае наиболее экономичным решением, скорее всего, окажется армированный ростверк.

Насыпной грунт

Если грунт ранее был выкопан и засыпан, как правило, необходимо выкопать его до уровня ниже области насыпи. Поэтому важно выяснить глубину «насыпного грунта». Как и на всех ранее застроенных участках, очень важно проверить возможное загрязнение, прежде чем трогать какой-либо материал.

Участки с уклоном

Участки с уклоном требуют ступенчатого фундамента. Рекомендации приведены в Строительных нормах.

Нужно ли мне обследование почвы?

Исследования почвы могут оказаться очень полезными, но не являются обязательным условием. Большинство объектов начинают без формального исследования почвы, полагаясь вместо этого либо на знания проектировщика, либо на местный опыт строительного инспектора.

Этот процесс включает в себя выкапывание ям в различных точках на участке и экстраполяцию результатов в каждой ямке для предположения условий грунта по всему участку.

Фундаментные системы

Ленточный и траншейный фундамент

Схемы ленточного фундамента (слева) и траншейного фундамента (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

Инженерный проект, основанный на расчетах нагрузок здания и несущей способности фундамента земля укажет решение фундамента, которое будет использоваться. Излишки грунта для всех фундаментов обычно вывозятся на свалку.

Стандартным фундаментом в большинстве районов Великобритании является ленточный фундамент, также известный как ленточный фундамент.

Верхний слой почвы снимается (и обычно хранится для повторного использования) и выкапываются траншеи на глубину не менее 450 мм, что достаточно для того, чтобы фундамент не подвергался воздействию мороза. Затем траншеи заливают бетоном минимум на 150 мм ниже уровня земли.

Затем стены возводятся чуть ниже уровня земли в каменной кладке (бетонные блоки или инженерный кирпич) с переключением внешней створки на выбранный материал внешней облицовки для стен или цоколя, как правило, из кирпича или камня, чуть ниже уровня земли.

Утвержденный документ A Строительных норм и правил (Англия и Уэльс) определяет минимальную ширину ленточных фундаментов в зависимости от типа грунта и несущей стены.

Таким образом, существует несколько «типов» ленточного фундамента:

Глубокий ленточный

Там, где ленточный фундамент должен быть на более низком уровне, чтобы достичь почвы с подходящей несущей способностью, можно вырыть более широкую траншею для работы внутри , а ленточные фундаменты выкапываются и заливаются до необходимой ширины, начиная с этого нижнего уровня.Затем каменные стены могут быть построены чуть ниже уровня земли, прежде чем траншеи будут засыпаны слоями до окончательного уровня земли с использованием чистого подпочвенного слоя или другого указанного материала.

Широкий ленточный  

Если грунт мягкий или имеет низкую несущую способность, можно использовать широкие ленточные фундаменты для распределения нагрузки на большую площадь, армированные сталью, чтобы уменьшить нагрузку на квадратный метр.

Смещенный ленточный фундамент  

Если строительство обычного ленточного фундамента невозможно из-за того, что новое здание плотно прилегает к существующему строению, или нет доступа к прилегающему участку, можно использовать смещенный ленточный фундамент. а не более дорогой свайный фундамент или армированный ростверк.Обычно шириной 750 мм и глубиной 450 мм со слоем сетки A193, расположенной на дне бетона с покрытием не менее 50 мм до стали. Решение, как правило, подходит для одноэтажных конструкций.

Засыпка траншей  

Широко используемой альтернативой ленточному фундаменту является засыпка траншей, при которой траншеи заполняются бетоном (обычно товарным бетоном для ускорения) на глубину чуть ниже уровня земли. Это позволяет укладывать первый слой наружного облицовочного материала (обычно кирпича или камня) до влагостойкого слоя.Это быстрое решение по сравнению с укладкой каменной кладки, но обычно оно дороже из-за количества бетона, необходимого для заполнения траншеи по всей ширине. Стальная арматура может быть добавлена ​​​​в местах, близких к деревьям.

Системы инженерных фундаментов

Там, где необходимая глубина фундаментов превышает 2,5 м, использование обычных ленточных или траншейных фундаментов становится нецелесообразным, если только не планируется цокольный этаж. В этих случаях более рентабельно рассмотреть альтернативы, такие как бетонный плот или свайный фундамент.

Плотные фундаменты

Плотные фундаменты являются альтернативой свайным фундаментам и могут быть менее дорогими (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating) нагрузка здания на большую площадь земли для преодоления условий грунта с меньшей несущей способностью.

Сплошные фундаменты обычно проектируются инженером-строителем с учетом грунтовых условий, оцененных инженером в ходе геотехнических изысканий или, по крайней мере, осмотра пробных отверстий.

Конструкция плота обычно имеет «краевую балку» по периметру и под любыми участками, воспринимающими большие точечные нагрузки. Он состоит из каркаса из стальной арматуры, который необходимо тщательно собрать на месте. Иногда также необходимы внутренние балки жесткости. Эти балки передают нагрузки здания через остальную часть плиты, а затем равномерно по земле.

( ДОПОЛНИТЕЛЬНО:  Фундаменты для сложных площадок)

Фундаменты на подушках

Схема фундаментов на подушках (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovating)

деревянный столб и балочный каркас.Подкладки из бетона, обычно заливаемые на месте, размещаются под положением каждой стойки рамы, а стойки соединяются вместе на уровне первого этажа для равномерного распределения нагрузки. Расстояние между прокладками, размер и глубина рассчитываются в соответствии с расчетной нагрузкой здания и состоянием грунта.

Фундаменты на подушках хорошо подходят для площадок, где необходимо свести к минимуму земляные работы, а также могут быть экономически эффективным решением при преодолении наклонных площадок путем подвешивания первого этажа на каркасе из стоек и балок.

Свайные фундаменты

Короткие буровые сваи обычно имеют длину 2–3 м и могут быть усилены сталью (Изображение предоставлено: Homebuilding & Renovation)

Там, где грунтовые условия плохие, непостоянные или непредсказуемые, свайные фундаменты обычно являются решением. По сути, существует три типа свай: те, которые забрасываются на месте в отверстия, пробуренные или просверленные; сборные и вбитые в землю сваебойной установкой; и те, которые отлиты на месте в стальной трубчатой ​​​​форме или «оболочке», вбитой в землю.Сваи поддерживают строительную нагрузку, передавая ее на нижние слои почвы или породы, или за счет трения с землей вокруг них, или за счет сочетания поддержки грунтом и трения.

Армированная подвесная бетонная плита перекрытия или железобетонная кольцевая балка затем заливается поверх свай, связывая их все вместе так, чтобы нагрузка здания

распределялась равномерно. Для стоечно-балочной конструкции сваи или группы свай закрываются бетонной подушкой.

Фундаменты на винтовых сваях

Местные органы планирования часто разрешают строить конструкции вокруг деревьев в зоне защиты корней при условии, что конструкции опираются на винтовые сваи.

Это относительно новое решение для фундамента, состоящее из тонких полых стальных валов с небольшим количеством приваренных к ним стальных спиралей (или резьбы). Сваи ввинчиваются в землю до тех пор, пока не будет достигнуто достаточное трение, чтобы выдержать требуемую нагрузку.

Это также может быть экономически выгодным способом строительства на наклонной поверхности, так как стальные сваи можно оставить над землей и соединить вместе натяжной проволокой или стержнями, а наверху установить стальную кольцевую балку или ростверк, из которых можно строить.

Факторы, которые следует учитывать

Что может повлиять на мой выбор системы фундамента?

Если на фундамент влияют корни деревьев (или их предварительное удаление), вам может потребоваться использовать достаточно глубокую траншею, заполненную бетоном, но с сжимаемым материалом с одной или обеих сторон внешних траншей для противодействия любому вздутию или расширению. в земле.

Водопроводные трубы должны входить в здание на глубину не менее 750 мм, но не более 1,35 м под землей. Если это означает, что они проходят через бетонный фундамент, то их необходимо либо проложить до заливки, либо, что еще лучше, установить воздуховод, чтобы их можно было протолкнуть позже.

Если канализационные трубы, выходящие из здания, должны быть глубже, чем верхняя часть бетона фундамента, их также следует прокладывать; они не могут быть зажаты внутри бетона и должны иметь возможность свободно двигаться.

Электричество и газ обычно не нужно прокладывать или устанавливать в этой точке, поскольку они обычно монтируются на поверхность. Наконец, строительные и гарантийные инспекторы должны будут одобрить выкопанные фундаменты до заливки бетона.

( ПОДРОБНЕЕ : Как провести электричество на участок)

Перед покупкой участка

Что делать, если я еще не купил свой участок?

Если вы еще не приобрели свой участок, ознакомьтесь с этим контрольным списком участков под застройку, чтобы убедиться, что вы проявляете должную осмотрительность в отношении различных факторов (включая тип почвы), прежде чем совершать покупку.

Вы можете обратиться в местные органы власти или к строительному инспектору или провести исследование почвы. Исследование почвы может стоить всего 500 фунтов стерлингов, но до того, как вы начнете, отметит любые серьезные проблемы, что может сэкономить вам 1000 фунтов стерлингов.

Всегда рекомендуется выделять не менее 10% вашего бюджета на непредвиденные расходы, если вы столкнетесь с какими-либо непредвиденными проблемами с вашим типом почвы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.