Армирование подошвы ленточного фундамента: Армирование ленточного фундамента — технология и основные правила

Содержание

Армирование ленточного фундамента самостоятельно для загородного дома или коттеджа

Армирование ленточного фундамента своими руками сложно представить без предварительного ознакомления с полной картиной по возведению основы будущего загородного дома.

Ленточный фундамент зарекомендовал себя как один из самых надежных и в тоже время простых вариантов для постройки коттеджей, бань и подсобных помещений, независимо от типа почвы.

Армирование ленточного фундамента своими руками является неотъемлемой частью процесса создания железобетона, который в дальнейшем заливают по периметру дома. Целесообразность применения данного метода не оспорима, так как именно благодаря наличию металла в конструкции, основание выдерживает даже самые сложные проекты построек.

Армирование фундамента защитит ваш загородный дом от появления трещин и других дефектов, вызванных колебаниями почвы. Двойная сохранность вашего дома может гарантировать использование специального вибратора.

Перед тем как приступить к работам по армированию, уделите должное внимание расчетам, в которых важную роль играет ширина фундамента и толщина стен.

Количество необходимой арматуры определяется в зависимости от массы сооружения, однако на диаметр стержней это не влияет, чаще всего используют 10-16 мм прутья.

Итак, если вы уже определились с диаметром арматуры, можно посмотреть какое число прутьев содержится в одной тонне:

  • 1 см- 1620 м;
  • 1,2 см-1126 м;
  • 1,4 см-826м;
  • 1,6 см-633м;

Армирование необходимо делать 2-мя поясами в четыре стержня. Продольную арматуру размещают в пяти см от крайней точки основания с обеих сторон. Обязательно нужно оставить пространство в 25 см между поперечными стержнями. Места сцепления прутьев должны быть закреплены, для этого вы можете прибегнуть к сварочному методу или связать арматуру проволокой. Второй метод является более предпочтительным, так как сварка является затратным мероприятием, которое впоследствии может принести немало хлопот. Сварочные работы способны в значительной мере снизить показатели эффективность задействованных прутьев, так как в данном случае на стержни влияет высокая температура. В случае с вязкой вы сможете сэкономить своё время и средства, для выполнения работы вам понадобятся пассатижи или пистолет для вязки арматуры.

Технология армирования ленточного фундамента

Технология армирования ленточного фундамента требует аккуратной работы на всех этапах проведения операции. Итак, армирование основания происходит одновременно с установкой опалубки, либо после того как её уже монтировали на место. К слову под местом подразумевается заранее вырытая траншея, в которой аккуратными слоями выложен песок. Важно, чтобы внутренняя часть опалубки была защищена от влаги, которую выделяет бетон, в этом вам поможет пергамин, которые располагают на поверхности досок и закрепляют с помощью специального степлера. В большинстве источников сказано, что технология армирования ленточного фундамента предполагает снятие опалубки через 3 недели после завершения процедуры.

К этому времени у вас уже должна быть в наличии арматура в нужном количестве, вычисляется оно исходя из общей нагрузки на фундамент.

чем больше масса помещения, тем более плотными и тяжелыми должны быть прутья.

Далее наша задача состоит в том, чтобы создать объемный металлический каркас из стержней во внутри всей траншеи. Можно представить себе будущую модель каркаса, это прямоугольники, которые связаны в угловой части постройки. К вертикальным стальным прутам, расположенным внутри котлована, вяжутся горизонтальные стержни. Расстояние между вертикальными прутьями арматуры должно быть не менее двух метров. Вся арматура должна быть уложена таким образом, чтобы до края фундамента оставалось 5 см. Теперь осталось ещё раз посмотреть, хорошо ли мы закрепили прутья в местах пересечения.

Что же делать, если ваша арматура не дотягивается до наружной поверхности основания? Все очень просто, обычно в таких случаях на ребро фундамента кладут кирпичи, а уже сверху размещаются стержни. Даже если ваша арматура позволяет обойтись без укладки кирпичей, обратите внимание, что стержни, все же должны располагаться несколько выше дна траншеи, а потому каркас необходимо поднять выше низа котлована хотя бы на 10 см.

Следующий этап работ связан с обустройством отверстий для вентиляции и прочих отводов, после чего мы приступаем к заливке фундамента. Для этого нам подойдет бетон, маркированный обозначениями 200 М и 300 М. Однако перед тем как произвести операцию, на опалубку натягивается леска, которая будет показывать верхнюю границу заливки. Количество бетона необходимого для участка, отведенного под строительство, рассчитывается исходя из ширины, высоты и длины ленты фундамента. В большинстве случаев используются стандартные значения ширины от 20 до 40 см. Высоту мы получим, если просуммируем глубину, которая обычно равна 1, 5 м и выступающую над землей часть, чаще всего это 40-50 см. Длина находится исходя из следующих данных: периметр, выступающая часть и высота.

после проведения всех описанных выше операций, необходимо провести гидроизоляцию с помощью рубероида и мастик, также можно использовать смолу или пенетрон, а затем засыпать пазухи основания песком. Подумать об отоплении загородного дома также можно уже на данном этапе строительства.

Способы армирования ленточного фундамента

Из всех способов армирования ленточного фундамента опытные строители предпочитают ручную вязку. В первую очередь, используя данный метод, вам не придется покупать новый инструмент, что уже на данном этапе позволит вам сократить расходы на постройку сооружения. В свою очередь способы армирования ленточного фундамента методом вязки делятся на виды, в зависимости от того как именно будет проходить процедура, однако все они начинаются с того, что первая петля накидывается на спиральные канавки.

Вязка с помощью проволоки. Очень простой метод, для которого вам понадобится 180-200 мм согнутой пополам проволоки (в расчете на 12 мм арматуру). Охват скрепляемых деталей должен быть сделан так, чтобы концы с обеих сторон были не менее 3-5 см. Придерживая эти концы, постарайтесь завести крючок для вязки в петельку, а далее вращайте проволоку, пока она не свернется.

Способ соединения стержней с помощью скрепок. Эти небольшие, но очень полезные изделия, вы можете приобрести в любом строительном магазине. Способ соединения скрепками значительно упрощает работу со стержнями в труднодоступных местах. Принцип крепления очень прост, зацепляясь за один прутик, другим концом скрепка охватывает другой стержень и сближает их.

Соединения внахлест. Этот тип соединения используют для того, чтобы удлинить арматурный каркас, в том числе в местах, где располагаются узловые точки стенок основания. Нахлест в длину должен быть не менее 30 диаметров прутьев, это значит, что, к примеру, если диаметр вашей арматуры равен 1 см, необходимая длина будет 30 см.

Сгибание стержней. Для этого нам понадобиться изготовить небольшое приспособление, для этого нам необходимо взять 2 стальные трубы, с диаметром в 1,5-2 см, которые будут достигать 80-100 см в длину. Сначала возьмем короткую трубу и прорежем в ней 2 одинаковых паза, глубина которых будет не менее 5 см, а расстояние между отверстиями должно быть 14-16 мм. Далее необходимо загнуть прорезанные части в соответствии с радиусом и что ещё немало важно, под прямым углом. Задачу вам облегчит использование паяльной лампы, которая может сойти за отличный упор, во время сгиба. Итак после того как труба закреплена на подходящем основании, вставляем один кончик прутика в короткую трубу, а другой стороной засовываем его в длинную, сгибаем.

Правильное армирование углов ленточного фундамента

Тема правильного армирования углов ленточного фундамента заслуживает отдельного пункта в нашей статье, так как именно от этой операции зависит надежность эксплуатации будущего коттеджа. Так уж вышло, что максимальная нагрузка ложится именно на углы постройки, однако правильное армирование углов ленточного фундамента обезопасит ваш дом от появления деформации. В надлежащем виде картина должна представлять собой арматуру, первый конец которой уходит в одну сторону, а второй упирается в другую стену. Для соединения прутьев, как и говорилось ранее, лучше всего использовать проволоку. Это особенно актуально, если учесть, что далеко не все виды прутьев изготовлены из материала, к которому можно применить сварочным методом вязки. Эксперты утверждают, что сварка чревата появлением некоторой непрочности в области швов, а также она делает прут более тонким.

Ни в коем случае нельзя армировать углы простым перекрестием, обязательно соединение прутьев нахлестом, длина которого будет не менее 5 см, при диаметре в 12 мм. Чаще всего это делают методом нахлеста и лапка, а иногда с помощью Г-образного хомута.

Армирование подошвы ленточного фундамента

Армирование подошвы ленточного фундамента начинается с обустройства самой подошвы, которая должна быть заглублена до кровли устойчивого слоя. Вообще вокруг определения места для подошвы крутится много разговоров, некоторые полагают, что самое лучшее место для неё третий слой от поверхности. Одно известно точно, если выбор падет на верхний слой, то в будущем вам наверняка придется развивать подошву дальше и укреплять нижние слои.

Плюсом армирования подошвы ленточного фундамента, как и его постройку, можно считать тот факт, что производить операцию можно в любое время года, даже зимой. Однако очень важно определить характер почвы, с которой придется иметь дело, в этом вам помогут геологические и гидрогеологические условия. Грунт должен быть способным сопротивляться нагрузке будущего помещения. Обязательно надо учесть вероятность возникновения пучения почвы, в холодную пору, так это не редко приводит к разрушению основания. Заметим, что чаще всего пучат глинистые типы почвы, а вот крупнозернистые пески практически не имеют таких свойств. Это говорит о том, что если вам приходится иметь дело с глиняной местностью, то очень важно заложить подошву на глубину не меньшую уровня промерзания, а на крупнозернистой почве, такая глубина может быть уменьшена на 0,5-0,6 м.

Процесс армирования требует аккуратного подхода и отдельно внимания к углам фундамента. В местах стыка стен, опытные строители рекомендуют монтировать согнутые под углом стержни, однако обойтись в этом случае без создания стыков, то есть, в конечном счете, арматура не должна упираться в угол. Не забудьте сделать небольшое количество отверстий для вентиляции и приступайте к заливке бетоном.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента идеальный вариант для легких сооружений, вроде подсобных строений или деревянных домов. Многих порадует новость о том, что проведение процедуры возведения мелкозаглубленного ленточного фундамента вовсе не затратное мероприятие в сравнении с заглубленным аналогом. Примечателен и тот факт, что конструкция позволяет обзавестись маленьким подвалом. Однако стоит избежать строительства, в том случае если речь идет о чрезмернопучинистых грунтах.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента отличает малая глубина, работы проводятся выше грани промерзания почвы. Процедура армирования имеет подготовительный этап, в виде создания деревянной опалубки. Внутри опалубки, стены обязательно облачают в пергамин или толь, которые по завершению работ подлежат демонтажу.

Мелкозаглубленный ленточный фундамент армируют в два этапа. Для начала арматурой покрывают дно котлована, следующий слой прутьев надлежит выложить на сырой бетон, перед окончанием процедуры. Детали арматуры, в обязательном порядке нужно связать вязальной проволокой.

Мелкозаглубленный фундамент, также как и его аналог требует работ по созданию песчаной подушки. Это в значительной мере предохраняет конструкцию от деформации. Важно помнить о том, что конструкция такого рода обязательно должна быть заполнена до наступления холодов. Если строительство застопорилось, можно использовать временную теплоизоляцию. Утеплить фундамент можно с помощью соломы, шлаковаты, керамзита или опилок.

Ни в коем случае нельзя начинать работы по строительству с основания на промерзшей земле.

Специалисты рекомендуют улучшить качественные характеристики стен, а именно сделать их более жесткими использовав дополнительные соединения арматуры. Это поможет сохранить дом от проседания почвы, и как следствие надежно защитит его от разрушения.

Армирование ленточного фундамента – основа прочности здания

Правильно построенный фундамент – гарантия прочного, сухого, теплого дома. Из разновидностей фундаментов ленточный средний по затратам материалов и трудоемкости. Использованный арматурный каркас делает из бетонной ленты жесткую раму, выдерживающую значительные нагрузки от стен, перекрытий, кровли, внутреннего наполнения дома.

Для чего нужно армировать ленточный фундамент?

Особенностью мелкозаглубленного облегченного ленточного фундамента является обязательность его армирования. Известно, что бетонные изделия очень прочные на сжатие, менее прочные на сдвиг, и малопрочные на изгиб и разрыв. Компенсируют такие недостатки бетона традиционным способом – созданием композитного материала, в котором одно вещество прекрасно работает на сжатие, а другое – на разрыв. Хорошо сжимаемое вещество дополняют волокнами или стержнями из материала плохо рвущегося и получают новый материал, свойства которого расчетом можно изменять в больших пределах.

Поэтому тонкий слой бетона, известного людям уже более 3 тыс. лет только в XIX веке придумали упрочнить стальной сеткой. Хотя строители знали, что хорошо разрывающаяся глина прекрасно армируется прочной на разрыв соломой.

В случаях, когда на участке неоднородные грунты, армирование ленточного фундамента обеспечит жесткость его рамной конструкции, берущей на себя всю нагрузку от здания и равномерно ее распределяющую.

Общая высота ленточного фундамента обычно от 0,7 – 0,8 м до 1,5 м при ширине от 0,3 до 0,5 м. При длине стены здания от 7 – 10 м такая полоса бетона рассматривается как бетонная балка. Она будет работать на прогиб, когда ее края нагрузить значительно больше, чем середину или наоборот. Т. е. бетон будет нагружен изгибающими усилиями. Защитить балку от разрушения можно поместив в ее толщу в верхней и нижней части продольные стальные или композитные стержни с регулярной профилировкой поверхности. Они за счет профилировки воспримут на себя разрывающие усилия и не дадут растрескаться бетону.

Особенности конструкции армирующего каркаса

Ленточный фундамент фактически состоит из монолитных длинных балок, работающих на изгиб при неравномерных нагрузках сверху от элементов здания и неравномерных просадок снизу от разной плотности грунта.

Поэтому и армируются они в двух зонах балки:

  • сверху, под защитным слоем из бетона – от нагрузок на концах балки, когда середина находится на опоре;
  • снизу, чуть выше нижнего защитного слоя – при нагрузке на середину полосы ленты и опорах под углами здания.

В схеме армирования ленточного фундамента несколько продольных стержней нижнего ряда удерживаются на определенном расстоянии от слоя стержней верхнего ряда вертикальными поперечными стержнями, идущими с шагом от 300 до 500 – 700 мм.

По ширине продольные пруты арматуры удерживаются горизонтальными поперечными стержнями, расположенными с тем же шагом, что и вертикальные.

Поперечные стержни арматуры предназначены:

  • воспринимать поперечные усилия, прилагаемые к балке;
  • ограничивать увеличение образовавшихся трещин;
  • удерживать положение продольных стержней по требованиям чертежа;
  • удерживать стержни от выпучивания в любую сторону.

Стержни связываются проволокой или свариваются в объемный каркас. Его высота и ширина меньше на удвоенную толщину защитного слоя бетона.

Основные функции защитного слоя бетона:

  • сохранение арматуры от внешнего, в т. ч. и агрессивного воздействия, в основном, воды или водяного пара;
  • передача нагрузок от бетона на арматуру;
  • обеспечение анкеровки, т. е. «зацепляемости» арматуры в толще бетона;
  • обеспечение стыка элементов арматуры;
  • обеспечение стойкости арматуры в пламени пожара.

Обычно толщина защитного слоя от 25 – 30 мм до 50 – 60 мм.

Требования к арматуре для ленточного фундамента

В качестве продольной арматуры для мелкозаглубленных фундаментов используют стальную или композитную арматуру с профилированной поверхностью. Профили на стержнях обеспечивают передачу большей нагрузки от изгибающегося бетона на арматурный стержень, чем при гладкой поверхности стержня.

Обычно используют стержни диаметром от 10 до 16 – 18 мм.

Для поперечного армирования обычно берут гладкие стержни диаметром 6 – 8 мм.

Количество стержней, их диаметр, шаг арматуры при установке, толщину защитного слоя, способы и конструкции для армирования углов фундамента и мест пересечения с внутренними несущими стенами должен рассчитывать профессиональный строитель, имеющий высшее образование и практику в этом деле. Он же и отразит принятые решения в чертежах ленточного фундамента, в т. ч. и разработает схему армирования ленточного фундамента.

В СНиП 52-01-2003 по бетонным и железобетонным конструкциям в п. 5.3 изложены требования к арматуре как стальной, так и композитной.

Стальная арматура может быть гладкая и профилированная, горячекатаная, профилированная упрочненная термомеханически, холоднодеформированная, т. е. упрочненная механически без нагревания.

Правильное армирование углов ленточного фундамента

Угловые участки ленточного фундамента – зоны концентрации разнородных напряжений. Две сходящиеся под углом «балки» монолитной конструкции могут иметь в этой зоне нагрузки противоположного направления. Кроме того может быть разная по величине нагрузка от разных стен. На угол могут действовать напряжения растяжения от одной стены и сжатия от другой. Разнородные напряжения должна выдерживать каркасная конструкция угла. Для этого должно быть обеспечено сопряжение каркасов.

Поэтому армирование производится усилением арматурного каркаса как минимум в 2 раза. Для этого поступают следующим образом:

  • арматурный продольный стержень первого каркаса, являющийся внутренним по отношению к наружной части фундамента пропускается вперед и загибается под прямым углом, так, чтобы отогнутая длина была не менее 50 диаметров стержня;
  • стержень передвигается, пока он не примкнет к наружному стержню перпендикулярного второго арматурного каркаса, образуется первый нахлест;
  • наружный стержень перпендикулярного второго каркаса тоже сгибается и подводится к наружному стержню первого каркаса, образуется второй нахлест;
  • внутренний стержень второго каркаса сгибается, сгиб передвигается к наружному стержню первого каркаса и прикладывается ко второму нахлесту;
  • первый и второй нахлесты и перекрест внутренних стержней перевязываются проволокой или свариваются, обвязываются (свариваются) и вертикальные и горизонтальные поперечные стержни.

Как вариант – наружные стержни не сгибаются, а гнется кусок арматуры в виде Г-образного хомута, оба конца которого перевязываются с обоими наружными стержнями.

Для стыковки балок для несущих внутренних стен с наружными балками вязку делают так, как указано на рисунках.

Идея та же, что и при армировании в углах – перевязка или сварка внутренних стержней с наружными или с добавочными элементами в виде Г- или П-образных элементов или петель из арматуры. Ни в коем случае не делать простое пересечение стержней.

Этапы строительства ленточного армированного фундамента

Этапы строительства такие:

  • Выкапывание котлована или траншей. Глубина должна учитывать глубину тела фундамента и противопучинистой подушки.
  • Разметка. (см. статью «Как разметить ленточный фундамент своими руками»).
  • Засыпать в траншею песчаную подушку и утрамбовать ее, потом – щебневую.
  • Установить и закрепить щиты опалубки. Уложить на дно и стены слой гидроизоляции в виде полиэтиленовой пленки.
  • Связать и подготовить продольные куски арматурных каркасов. Установить их в опалубку и проверить равенство расстояний от опалубки до каркаса с обеих сторон. В качестве дистанционных элементов использовать заранее заготовленные бруски из бетона или специальные пластиковые стойки-«стульчики». Те же расстояния обеспечить и в нижней части каркаса. Куски кирпича не использовать.
  • Правильно связать угловые части каркасов и места пересечения с несущими стенами.
  • Проверить установку каркасов – защитные расстояния, высоту, горизонтальность, правильность и полноту увязки, и другие требования, изложенные в чертеже фундамента.
  • Залить бетонный раствор одним заходом и тщательно провибрировать его. Выждать 10 – 15 дней и можно снимать опалубку.
  • Основа дома будет готова на 10 – 15 день после заливки, ее можно понемногу нагружать строительством стен. Полная готовность будет на 28 – 30 день после окончания бетонирования.

Основные ошибки при армировании

Ошибок делается много и разных, но главные из них такие:

  1. Для арматурного каркаса не делается защитный слой бетона или делается недостаточной толщины. Как дистанционные прокладки используются куски керамического или даже силикатного кирпича, хорошо пропускающие воду.
  2. Не используется пленка для предотвращения вытекания жидкого цементного «молочка» через деревянную опалубку. Или большие щели в опалубке – через них тоже течет.
  3. Нет гидроизоляции между подошвой и стенками ленточного фундамента – при высокой водопроницаемости бетона коррозия его разрушит за 10 – 15 лет, в т. ч. его будет «рвать» ржавеющая арматура.
  4. Песчано-щебневая смесь под подошвой имеет крупный щебень и не закрыта сверху гидроизоляцией от бетона.
  5. Бетон при заливке подается порциями через день или реже – получают две или три балки с независимым армированием. Интервалы – не более 1,5 – 2 часов.
  6. Укладка стержней в углах с обычным поворотом

наружных и внутренних стержней или, что еще хуже с их простым перекрещиванием.

какая арматура нужна для двухэтажного дома

Что такое ленточный фундамент? Это железобетонная лента, проходящая под строением по всей его площади, охватывающая и стены с несущим назначением, а также перегородки. Главная особенность такого типа фундамента заключается в том, что каждая часть арматурного сечения имеет одинаковую форму. Исходя из этого, можно понять, насколько просто изготавливать такое фундаментное сооружение даже собственными руками. Что же такое арматурный каркас ленточного фундамента?

Зачем нужно армировать ленточный фундамент

Сам бетон является довольно прочным и долговечным строительным материалом, хорошо выдерживающим вертикальное давление. Однако без надлежащего армирования фундамент не выдержит нагрузок на разрыв, сжатие в горизонтальном направлении и изгиб (все это приведет к образованию трещин). Поэтому основой любого ленточного фундамента является армирующий каркас. Зная о том, как правильно армировать ленточный фундамент, а особенно углы и места примыканий, можно собственноручно построить основу любого здания, будь то небольшая дачная беседка или трехэтажный дом. Правильно рассчитанная и изготовленная монолитная железобетонная конструкция фундамента станет гарантом долговечности и прочности любого здания.

Зачем производят армирование

В основу фундамента входит бетон, который способен выдерживать сжатие, но при этом имеет низкую прочность при изгибах и растяжениях. При постройке здания на бетонном основании нагрузка по нему будет распределена неравномерно – это способствует возникновению изгибающих моментов. Данная особенность очень опасна для бетонных конструкций, поэтому установка арматуры или армирующих сеток призваны нейтрализовать негативное влияние этих сил. Сочетание бетона, который принимает на себя сжимающие нагрузки с арматурой, воспринимающей изгибы, обеспечит надежность конструкции.

На заметку! Чтобы усилить конструкцию, потребуется арматура из стали, которую необходимо объединить в жесткий каркас. Армирование стены из бетона таким способом повысит прочностные характеристики основания, увеличит эксплуатационные сроки постройки.

Строительные работы до начала процесса

Перед началом армирования необходимо сделать чертеж фундамента. Он должен подпирать внешние стены и несущие внутренние перегородки. После производится расчет арматурного каркаса.

Перед непосредственным началом строительных работ по вязке скелета необходимо:

  1. Выкопать траншею – согласно расположению и размерам чертежа.
  2. Собрать опалубку внутри траншеи из подходящих материалов.
  3. Организовать песчаную подушку в качестве подложки для равномерности распределения бетона.

Выбор

Содержание

  • 1 Выбор
  • 2 Этапы проведения работ
    • 2.1 Армирование ступеньки
    • 2.2 Армирование углов
    • 2.3 Способы соединения
  • 3 Расчет арматуры для ленточного фундамента
    • 3. 1 Диаметр
    • 3.2 Вязка
    • 3.3 Укладка
  • 4 Схема
  • 5 Марка
  • 6 Стоимость
  • 7 Отзывы

Чтобы правильно выбрать арматуру, надо сначала определить, какой вид подойдёт для фундамента. Стальные стержни могут быть с гладкой поверхностью (обозначаются как А1) или с рифлёной (А2, А3, А4 и т. д.).

Арматура А1 (монтажная) имеет меньшее сцепление с бетоном, поэтому она используется в той части основания, где будут незначительные нагрузки.

Рабочая, арматура А3, имеет три вида выступов:

  • серповидный, увеличивает стойкость арматуры к разрывным нагрузкам, используется для тонких стен;
  • кольцевой, обычно отечественного производства, повышает сцепление с бетоном, предназначена для мощных бетонных конструкций;
  • смешанный, совмещает достоинства обоих типов.

стальных прутов, сварной сетки, которую изготовили на производстве или в моткахПрежде чем выбрать арматуру, определитесь со способом соединения прутов. Для сварки нужна арматура с маркировкой «С».стеклопластиковое волокновес намного меньше, чем у стали, не боится коррозий, устойчиво к влаге

Но всё-таки металлическая арматура имеет большую жёсткость и считается наиболее надёжным материалом для усиления фундамента.

Армирование и обвязка углов

Создание жесткой монолитной конструкции предполагает грамотное выполнение армирования углов и примыканий основания, которые испытывают концентрированные нагрузки. Для этого используется арматура класса АIII. При армировании углов необходимо придерживаться основных правил:

  1. стержень гнется в специальный угол так, чтобы один конец заглублялся в одну стену фундамента, другой конец — в другую стену;
  2. минимальная длина перепуска прутков на другую стену — 40 диаметров арматуры;
  3. не допускается использование простых связанных перекрестий без дополнительных поперечных и вертикальных стрежней;
  4. если длина стержня не позволяет сделать загиб на другую стену, то для соединения прутков на углу используются Г-образные профили;
  5. расстояние между хомутами каркаса должно быть в два раза меньше, чем в ленточной конструкции.

К чему приводит отсутствие Г-образных элементов по углам и соединениям

Зачастую при обустройстве углов каркаса домашние мастера попросту накладывают перпендикулярные пруты один на другой и связывают их. При этом даже если кто-то им указывает на ошибку, отмахиваются, − мол, уже строил так, 10 лет дом стоит − и никаких проблем. Здесь нужно понимать, что одноэтажный дом с массивным фундаментом, стоящий на прочном грунте − это одно, а двухэтажный, да ещё и на современном узком ленточном или свайно-ростверковом – совсем другое.

Углы арматурного каркаса, как и примыкающие к ним детали, должны армироваться с использованием Г-образных или П-образных элементов. В противном случае подвижки грунта, если они значительны, способны попросту разорвать соединение. Конечно, то, что это произойдёт, − не факт, но подобное вполне возможно. Стоит ли рисковать из-за минимальной экономии арматурных прутов?

Этапы проведения работ

Если сэкономить на арматуре – армирование фундамента будет некачественным, и зимой баня обязательно даст трещины. Причем сначала – сам «халтурный» фундамент, а затем разрыв пойдет выше. В итоге получится сквозная трещина через всю баню, снизу доверху – вот оттуда будет слышен свист, и вот что придется каждый год заделывать и замазывать. А ведь с годами она будет расширяться… Почему и в этом вопросе опытные строители строго придерживаются СНиП: армирование фундаментов, в нем прописано достаточно подробно.

Как правильно армировать ступеньки?

Далеко не каждый участок под строительство бани можно идеально выровнять и подготовить к строительству. В этом случае строятся так называемые ступеньки – и для них существует своя схема армирования фундамента с перепадом высоты.

Итак, усиление ступеньки желательно продлить от уступа на целый метр. Во-вторых, в уровне верхнего пояса и в верхней части подошвы необходимо уложить пруты арматуры длиной до двух метров – с центром над уступком. И, наконец, поставить поперечную арматуру в одном метре от уступа – с шагом 1,5 метра.

Как правильно армировать углы?

Почему это так важно? Все потому, что угол железобетонного фундамента – это всегда место концентрации напряжений. Именно здесь арматура больше всего испытывает разнонаправленные напряжения растяжения и сжатия, и, если схема армирования ленточного фундамента была неправильной, такие напряжения окажутся не под силу стальным стрежням арматуры.

Так, если в углу ленточного фундамента арматура будет разрывной или окажется соединена неправильно, то есть без передачи усилий от стержня к стержню, то ленточный монолитный фундамент уже не будет представлять собой одну жесткую раму, станет набором отдельных балок. Итог – в углах фундамента будут и трещины, и отколы, и расслоение бетона.

Связыванием или сваркой?

Самые серьезные последствия во время возведения нулевого уровня бывают как раз из-за того, что армирование ленточного фундамента было произведено с грубыми ошибками. И среди строителей даже появилось убеждение, что вязка арматуры нужна для фиксации скелета заливаемого фундамента – на его итоговую прочность она влияет мало, и некоторые строители советуют арматуру именно вязать, а не сваривать – все дело в том, что из-за пучения почвы на сам фундамент воздействуют разные силы, и арматура способна незаметно для глаза, но двигаться.

И, якобы, если она вся сварена наглухо – остается только надеяться на спокойствие почв – иначе не избежать трещин. А вот более ученые мужи считают, что если армировать только перекрестием концов арматуры и связывать их вязальной проволокой, то будут «радовать» и отколы слоев фундамента по ширине, и трещины углов.

Причем некоторые советские изобретатели также считают, что армирование монолитного фундамента можно производить одним «свободным перекрещиванием». Сегодня же опытные строители убеждены: делать все нужно только по правильным схемам. Итак, армирование углов – это анкеровка, т.е. закрепление арматуры при помощи отогнутых элементов, и связь зон разных напряжений в углу фундамента – т.е. связать наружного и внутреннего слоев бетонной ленты. Так связываются только верхние стержни арматуры и сама она выставляется только у внешних прутов, тогда как внутренние стержни в углу уже действительно свободно пересекаются. А вот в зоне угловой анкеровки поперечная арматура ставится ровно в два раза чаще, чем это рекомендовано для ленточного фундамента. Это можно вычислить по такой формуле – половина и три четверти высоты сечения фундамента, но в итоге не должно получиться более 25 см.

Вот почему стыки арматуры связывать проволокой можно – но только с целью закрепить их перед сваркой. А как только каркас готов, нужно самым тщательным образом все эти стыки проварить – но ни в коем случае не заварить вот так. Так делается и армирование столбчатого фундамента, и ленточного, и армирование плитного фундамента.

Вот и все – можно строить опалубку и заливать фундамент. Причем, если ленточный фундамент – цельный, то заливать его необходимо в один день.

Сооружение арматурного каркаса

На самом первом этапе возведения каркаса нужно по всему периметру расположить арматурные стержни, монтируя их в землю. Благодаря этим стрежням становится возможным начало создания верхнего и нижнего пояса арматурного каркаса. Это предаст требуемую прочность и жесткость. Монтировку арматуры надо производить параллельно с деревянным каркасом. Для удобства создания проволочного соединения используют вязальную проволоку и специальный крюк. Рассчитать прочность конструкции необходимо так, чтобы при заливке бетона каркас не претерпел деформацию, что сделало бы всю работу пустой и бессмысленной.

Если в проекте не указан определенный способ проведения работы, то делают все стандартно – 30 см вертикальные шаги и 2 метра горизонтальные, в обоих случаях попарно. Если армирование происходит горизонтально, важно укладывать некоторые пруты вертикально, на стыковании перемычек. Если проект оформлен правильно, то расположение каждого арматурного стержня в нем будет указано, также будут определены и параметры арматур, такие как длина, ширина и объем. В случае же отсутствия подобной информации каркас из арматуры для ленточного фундамента делается из двух вертикальных арматурных рядов. Крепление выполняется горизонтальными полосами, количество которых зависит от глубины. Для создания бетона с хорошими показателями следует выбирать цемент высокого качества. Например, М200.

Способы армирования бетонных фундаментов

Разные схемы армирования фундамента

Существует несколько способов армирования:

  1. Прутами из металлической арматуры. Наиболее распространённый способ проведения армирования. Со временем металл окисляется, и прочностные характеристики могут ухудшаться. Необходимо серьёзно отнестись к качеству самой бетонной смеси, для исключения попадания внутрь монолитного фундамента излишней влаги;
  2. Прутами арматуры на основе прочного стеклопластика. Появилась на рынке не так давно. Нет недостатков предыдущего способа по отношению к агрессивной среде, но она менее прочная и при её выборе потребуется точный расчет;
  3. Подручным материалом. Такой способ традиционно ещё применяется в частном строительстве. В качестве арматуры используется любой металлический хлам, имеющийся в наличие. Во многих случаях этого бывает достаточно для усиления. Не рекомендуется применять такой метод армирования при возведении капитальных долговременных строений. При таком способе произвести расчет не представляется возможным;
  4. Крупными каменными блоками. Несмотря на архаичность, это тоже один из методов армирования. Косвенно применяется до настоящего времени. Бутовый наполнитель частично армирует. В зависимости от размеров и материала бута. В любом случае при значительном наполнении бутом общая прочность монолитного фундамента снижается.
  5. Комбинированный способ. Различные комбинации из представленных выше способов.

Правила проведения армирование ленточного фундамента

Как согласно строительных норм правильно армировать и усиливать ленточный в строении фундамент? Так правила согласно нормам безопасного строительства фундамента состоят в следующем:

  • если применима рабочая арматура – применимы стержни класса как минимум А400;
  • не рекомендовано применять сварку – она будет просто ослабевать сечение и соответственно снижать схватку с бетоном;
  • металлический каркас на углах в обязательном порядке связывается – сваривание в данном месте также недопустимо;
  • даже при выборе хомута – запрещено выбирать модели с гладкой поверхности арматуры;
  • обязательно соблюдают защитный в бетонной конструкции слой – он составляет 4 см. , и именно он защищает арматуру от коррозии и разрушения;
  • при установке стержня в продольном направлении – их соединяют обязательно с нахлестом, равный минимум 20 диаметрам выбранного прута, и не мене 25 см.;
  • если металл часто располагается в конструкции – важно вести контроль крупности заполнителя в самом бетонном составе, который не должен застревать меж прутьями;

Важно! При правильном составлении и подготовке арматурного каркаса – успех обеспечен уже наполовину. Такой каркас помогает спасти основу дома от проседания под весом внешних конструкций.

Как проводится вязка арматуры – применяется в обязательном порядке именно метод связывания, поскольку именно такой каркас приобретает большую прочность, в особенности в сравнении со сваренным. Обусловлено это высокой вероятностью ненужного прожига самого металла, хотя такое правило не распространено на заводские конструкции.

Рисунок 3. Вязка арматура

Укладка арматуры

При этом углы каркаса также вяжут – никакого сваривания при помощи вязальной, специально предусмотрено проволоки. Перед проведением всех строительных работ в процессе укладки и усилении ленточного типа фундамента – важно подготовить инструменты. На практике применяются две методы укладки:

  • используют в процессе работ специальные крюки;
  • либо же может применять более современный и портативный инструмент – вязальную машину, работающую по принципу пистолета.

Так в первом варианте крючок более подойдет для возведения небольшого по объему фундамента, но сама укладка арматуры при таком способе вязания занимает немало времени. Для соединения оптимально применять отожженного типа проволоку в диаметре от 0.8 и до 1.4 мм. Применение для связывания иных материалов попросту недопустимо, так как большинство из них не способны выдержать веса строении.

Технологические особенности армирования

Вся армирующая система ленточного фундамента представляет собой каркас из продольных, поперечных и вертикальных стержней, который непрерывным поясом охватывает весь периметр сооружения. Для обеспечения единой конструкции все стержни жестко соединяются между собой при пересечении.

В продольном направлении обеспечивается непрерывность армировка за счет соединения элементов. Как правильно армировать, читайте дальше.

Продольная укладка

Арматура, уложенная в горизонтальной плоскости, воспринимает растягивающие нагрузки. Продольные стержни укладываются рядами. Количество их определяется высотой фундамента – 1 слой при высоте до 20 см, 2 слоя – при большей высоте.

Для высокого основания может быть предусмотрено несколько рядов, при этом расстояние между ними не должно быть более 40 см. Диаметр стержней выбирается исходя из ширины бетонной ленты и длины стены.

Так при длине стены до 3 м суммарное сечение всех стержней в ряду должно составлять более 0,1% ширины ленты, причем диаметр одного стержня выбирается не менее 10 мм. Если длина стены превышает 3 м, то общее сечение подчиняется аналогичному требованию, но диаметр одного стержня должен превышать 12 мм.

Не следует применять арматуру диаметром более 35 мм. В разных рядах могут использоваться элементы различного размера, но наиболее толстые стержни укладываются в нижнем ряду.

Поперечная укладка

Между продольно уложенной арматурой укладываются перпендикулярно поперечные прутья. Они позволяют перераспределять нагрузку на все элементы одного ряда и работать его, как единое целое.

Расчет размеров этих связок не производится, т.к. они считаются вспомогательными деталями. Диаметр их обычно выбирается в пределах 6-10 мм. Шаг установки должен быть не более 20 диаметров продольной арматуры.

Вертикальная укладка

Арматура в вертикальном положении или хомуты воспринимают на себя сжимающие нагрузки, а также связывают ряды продольного армирования в единый каркас. Диаметр стержней выбирается с учетом высоты фундамента.

При высоте ленты до 75 см можно использовать арматуру диаметром 6 мм и более, а при большей высоте – не менее 8 мм, при этом диаметр стержней должен составлять не менее ¼ диаметра продольной арматуры. Как правило, для поперечного и вертикального армирования выбираются элементы одинакового размера.

Формирование углов и примыканий

Армирующие стержни должны составлять единую систему по всему периметру, а потому они связываются между собой дополнительными хомутами. Наиболее сложными участками считаются углы фундамента и места примыкания оснований внутренних стен.

Угловое соединение можно обеспечить несколькими способами:

  1. Соединение внахлест («лапкой»). Концы стержней одного направления изгибаются на 90 градусов. Эти отогнутые «лапки» привязываются к прямым стержням другого направления. Наружные арматуры соединяются между собой, а внутренние – крепятся к внешним. Длина «лапок» составляет 45-55 диаметров стержней.
  2. Использование Г-образных хомутов. Внешние стержни соединяются путем наложения такого элемента, а внутренние – привязываются к внешним арматурам. Для надежности концы основных стержней также изгибаются под прямым углом. Длина «лапки» хомута составляет не менее 50 диаметров основной арматуры.
  3. Применение П-образных хомутов. Концы основных стержней соединяются двумя хомутами, причем они располагаются перпендикулярно. В месте пересечения хомутов устанавливаются дополнительные вертикальные и поперечные связки.
  4. Тупой угол. Концы наружных стержней изгибаются под нужным углом и связываются внахлест. Внутренние прутья присоединяются к внешней арматуре. Длина нахлеста – не менее 45 диаметров стержней.

В месте примыкания внутренних стен к основной ленте фундамента осуществляется соединение продольных арматур аналогично угловой увязке. При соединении внахлест изгибаются под прямым углом концы примыкающей арматуры. «Лапки» привязываются к наружному стержню основной армировки. Кроме того могут использоваться Г-образные и П-образные хомуты.

Сколько нужно прутка

Разработав схему армирования ленточного фундамента, вы знаете, сколько продольных элементов вам необходимо. Они укладываются по всему периметру и под стенами. Длинна ленты будет длиной одного прутка для армирования. Умножив ее на количество ниток, получите необходимую длину рабочей арматуры. Затем к полученной цифре добавляете 20%  — запас на стыки и «перехлесты». Вот столько в метрах вам и нужно будет рабочей арматуры.

Считаете по схеме сколько продольных ниток, потом высчитываете сколько необходимо конструктивного прутка

Теперь нужно посчитать количество конструктивной арматуры. Считаете, сколько поперечных перемычек должно быть: длину ленты делите на шаг установки (300 мм или 0,3 м, если следовать рекомендациям СНиПа). Затем подсчитываете, сколько уходит на изготовление одной перемычки (ширину арматурного каркаса складываете с высотой и удваиваете). Полученную цифру умножаете на количество перемычек. К результату добавляете тоже 20% (на соединения). Это будет количество конструктивной арматуры для армирования ленточного фундамента.

По похожему принципу считаете количество, которое необходимо для армирования подошвы. Сложив все вместе, вы узнаете, сколько арматуры нужно на фундамент.

Как рассчитать армирование

Расчет армирования ленточного фундамента производят, учитывая возможные напряжения при строительстве и эксплуатации сооружения. Например, продольное растяжение, обусловленное данной конструкцией: вертикальные и поперечные пруты в длинных и относительно узких каналах почти не влияют на распределение нагрузок, но выступают в качестве скрепляющих элементов.

Чтобы подсчитать сколько класть арматуры в фундамент, нужно определиться с его размерами. Для узкого основания в 40 см достаточно будет четырех продольных прутов — по два сверху и снизу. Если планируется выполнение фундамента размером 6 х 6 м, то для одной стороны каркаса потребуется 4 Х 6 = 24 м. Тогда общее количество продольной арматуры составит 24 х 4 = 96 м. Его удобно считать при самостоятельном составлении чертежа раскладки арматуры.

Если не удается купить стержни нужной длины, то их можно соединять внахлест (более метра) между собой.

Стоимость фундамента складывается из цены применяемых материалов и объемов работ. При расчетах лучше использовать проект с указанными глубиной залегания и шириной основания. Также на стоимость влияет удаленность объекта строительства и сопутствующие работы, такие как:

  • гидроизоляция;
  • утепление;
  • отмостка;
  • дренаж;
  • ливневка.

Все это составляет конечную цену. Хотя для небольшого строения фундамент можно выполнить даже своими руками. Самым сложным и длительным в сооружении ленты фундамента является его армирование, но справиться можно и в одиночку. Конечно, при наличии двоих или троих помощников работать легче и безопаснее.

Видео об армировании монолитных ленточных фундаментов

Фундамент из стеклопластиковой арматуры: правила армирования

Стеклопластиковая арматура – современная альтернатива арматурной стали. Представляет собой стержни, изготовленные из термореактивных смол и стекловолокон. Стержни могут иметь поверхность периодического профиля или условно гладкую. В первом случае на основу наматываются стеклянные волокна, пропитанные смолами. Во втором – на поверхность наносится песчаная посыпка. Оба типа стеклопластиковых стержней отличаются хорошим сцеплением с бетонной смесью.

Армирование подошвы ленточного фундамента

На грунтах с не очень высокой несущей способностью, на пучнистых почвах или под тяжелые дома, часто ленточные фундаменты делают с подошвой. Она передает нагрузку на большую площадь, что придает большую стабильность фундаменту и уменьшает величину просадок.

Чтобы подошва от давления не развалилась, ее также необходимо армировать. На рисунке представлены два варианта: один и два пояса продольной арматуры. Если грунты сложные, с сильной склонностью к зимнему печению, то можно укладывать два пояса. При нормальных и среднепучнистых грунтах — достаточно одного.

Уложенные в длину пруты арматуры являются рабочими. Их, как и для ленты, берут второго или третьего класса. Располагаются друг от друга они на расстоянии 200-300 мм. Соединяются при помощи коротких отрезков прутка.

Два способа армирования подошвы ленточного фундамента: слева для оснований с нормальной несущей способностью, справа — для не очень надежных грунтов

Если подошва неширокая (жесткая схема), то поперечные отрезки — конструктивные, в распределении нагрузки не участвуют. Тогда их делают диаметром 6-8 мм, загибают на концах так, чтобы они охватывали крайние прутки. Привязывают ко всем при помощи вязальной проволоки.

Ели подошва широкая (гибкая схема), поперечная арматура в подошве тоже является рабочей. Она сопротивляется попыткам грунта «схлопнуть» ее. Потому в этом варианте подошвы используют ребристую арматуру того же диаметра и класса, что и продольную.

Как правильно выбрать диаметр арматуры

Существует достаточно точный способ определения сечения арматуры. Вычисляется площадь сечения ленты (произведение ширины на высоту), результат умножается на 0,001. Полученное значение является суммарной площадью сечения арматурного каркаса.

Остается по таблицам подобрать нужный диаметр прутков с учетом конструкции решеток.

Согласно требованиям СНиП, расстояние между крайними горизонтальными прутками не должно быть более 40 см. Поэтому для ленты шириной в 30, 40 или 50 см горизонтальные решетки будут состоять из двух стержней.

Обычно строители не производят сложных расчетов, используя для данных размеров соответственно 10, 12 и 14-мм стержни. Ширина ленты 30-50 см является наиболее распространенным вариантом, поэтому поведение материала изучено достаточно хорошо, и такой выбор имеет немалый запас прочности.

Выбор поперечной (вспомогательной) арматуры производится по принципу достаточности — диаметр тонких стержней не должен быть менее половины диаметра рабочей арматуры. Обычно руководствуются этим требованием.

Инструкция по армированию монолита

Перекрывать пролеты между этажами необходимо при помощи монолитных платформ. Чтобы они были максимально прочными, их необходимо армировать. Технология проведения данных работ включает в себя определенную последовательность действий:

  1. Монтаж опалубки. Первым делом изготавливает короб, для которого могут использоваться доски, а также листы фанеры. Чтобы опалубка держалась, под нее устанавливаются треноги. Нужно понимать, что бетон – это очень тяжелый материал, а потому важно обеспечить хорошую опору для него. Для того, чтобы бетон не прилипал к фанере или доскам, а короб потом можно было убрать, следует выбирать материалы с ламинированной или обработанной маслом поверхностью.
  2. Установка каркаса. Для этого прутья из стали укладываются в короб и связываются между собой. Ячейки должны иметь длину и ширину примерно по 15-20 сантиметров. Если вдруг длины какого-либо из прутьев будет недостаточно, нужно наложить еще один, но с большим нахлестом.
  3. Заливка короба. На данном этапе рекомендуется использовать бетонный раствор заводского производства. Во-первых, в нем четко соблюдаются все необходимые стандарты качества, а также пропорции нужных компонентов. Часто в состав материала также включаются дополнительные компоненты, улучшающие прочностные свойства бетона. При доставлении бетонного раствора на строительную площадку производится заливка опалубки при помощи бетононасоса. Специальный строительный вибратор уплотняет раствор по всей площади платформы и равномерно распределяет его, устраняя из раствора пузырьки. По окончании проведения данных работ поверхность еще раз выравнивается вручную, а затем посыпается сверху сухим цементом.

Стоит учитывать, при осуществлении заливки платформы температура воздуха должна составлять не менее 5-ти градусов. Низкая температура может негативно отразиться на качестве платформы. В пример можно привести появление трещин, вызванное замерзанием влаги в бетонном растворе. Любые трещины и повреждения бетонных конструкций влекут за собой сокращение сроков службы плиты, а также ухудшение прочностных характеристик. При наличии благоприятных условий бетонная платформа полностью высыхает в течение одного месяца.

Таким образом, без дополнительного армирования в строительстве перекрытий просто не обойтись. Сетка из арматуры придает конструкции прочность и надежность, установка такой сетки не займет много времени.

Строительство частного и многоэтажного типа не обходится без плит перекрытия, которые могут быть условно разделены на следующие виды: балочные, сборные железобетонные и монолитные.

Чаще всего для армирования используют стандартные сварные сетки из прутьев диаметром более 6 мм (в основном, от 8 до 14 мм). Расстояние между такими прутьями не должно быть более 60 см.

Чаще всего практикуется применение процедуры собственноручного армирования плит перекрытий. Ввиду закрепленного тандема «бетон и арматура» они обеспечивают достойный уровень прочности. Более того, таким образом, создают множество различных лестничных пролетов, арочных и армированных перемычек.

Армирующий материал

Выбор материала является достаточно важным этапом. Для армирования ленточного фундамента своими руками применяют стальные стержни разного сечения или стеклопластиковую арматуру. Но чаще всего используют металл.

Основная горизонтальная арматура имеет сечение прутов от 12 до 24 мм. Стержни, которые будут располагаться вертикально, являющиеся вспомогательными. Поэтому обычно сечение вертикальных прутов от 4 до 12 мм. Такая большая разница обусловлена разбросом в нагрузках на основание и находится в прямой зависимости от вида почвы и веса конструкции.

Вспомогательные вертикальные пруты устанавливают, если высота фундамента превышает 15 см. При этом используют арматуру сечением 6-8 мм класса А1. Каркас собирают из стержней и хомутов, очищая их от ржавчины. Если необходимо, пруты выпрямляют и режут. В качестве соединения прутов используют вязальную проволоку и крючок. Сварочные работы можно выполнять, если на прутах присутствует маркировка «С».

На выбор диаметра оказывает влияние число горизонтальных уровней и схема армирования ленточного фундамента.

Армирование ленточного фундамента

Армирование ленточного фундамента значительно увеличивает его характеристики по прочности, позволяет создавать устойчивые конструкции при одновременном уменьшении веса.

Армирование ленточного фундамента

Расчеты арматуры и схемы армирования выполняются согласно положениям действующего СНиПа 52-01-2003. Документ имеет подробные требования к расчетам, дает сноски на нормативные документы и своды правил.

СП Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003. Файл для скачивания

Ленточный фундамент должен отвечать выдвигаемым требованиям по долговечности, надежности, устойчивости к различным климатическим факторам и механическим нагрузкам.

Армирование ленточного фундамента монолитного, заглубленного и сборного: укрепление подошвы стеклопластиковой арматурой

Многие знают, что фундамент для строительства дома, гаража или каких других капитальных построек возводится преимущественно из бетона. В редких случаях фундамент может иметь вид деревянных столбов или кирпичных столбиков, в основном применяемых для временных построек, где долговечность не важна и нагрузки от всей постройки не велики.

Капитальные сооружения нуждаются в прочном фундаменте, способном простоять многие годы и выдерживать все расчетные нагрузки.

Существует достаточно много видов фундаментов, но мы будем рассматривать, как производится армирование монолитного  ленточного  фундамента, поскольку его чаще всего применяют при строительстве частных домов.

Армированный бетон носит название железобетона, конструкция из которого отличается:

  •  высокой прочностью, способной выдерживать большие нагрузки  в течение многих лет;
  • пожаробезопасностью;
  • способностью получить любую форму изделия;
  • химической и биологической стойкостью;
  • большой сопротивляемостью нагрузкам как динамическим, так и статическим.

При устройстве ленточного фундамента мы получаем конструкцию балки, где  возникают зоны сжатия и растяжения.  Представьте себе брусок, положенный концами на какие — либо опоры и положите мысленно на его середину груз. Середина бруска прогнется. Верхняя часть бруска будет испытывать сжимающие нагрузки, в то время как нижняя его плоскость будет  растягиваться.

По такому принципу происходит армирование ленточного фундамента в виде каркаса с продольной и поперечной арматурой, при этом верхняя арматура работает на сжатие, нижняя на растяжение.

Кроме этого, в арматурном каркасе существует арматура:

  • поперечная,
  • распределительная.

Для получения прочного фундамента в нижнюю зону укладывается более прочная арматура, сечение которой выбирается на основании расчетных нагрузок, действующих на фундамент. Верхняя арматура может устанавливаться без расчета.

Естественно, что своими силами произвести такие сложные инженерные расчеты не каждому по силам. Поэтому следует обратиться к специалистам, которые полностью рассчитают конструкцию фундамента, на чертежах покажут схему армирования всех частей монолитного ленточного фундамента.

Необходимые материалы для армирования

Для получения арматурного каркаса при возведении монолитного ленточного фундамента частного дома требуется прутки арматуры периодического профиля диаметром 6-14 мм.

Арматура должна быть изготовлена из горячекатаной стали  марки А III.

При этом нижняя арматура в каркасе выбирается большего диаметра, так как именно она испытывает растягивающие усилия. Для создания верхнего пояса арматурного каркаса можно использовать арматуру меньшего диаметра, так же как и для вертикальных стержней.

Соединение арматурных стержней – верхних, нижних и вертикальных в единую конструкцию происходит посредством вязальной арматурной проволоки и специального вязального крючка.

Расчет армирования ленточного фундамента

После того, как будет произведен расчет, и выяснено, какой ширины и глубины должен быть ленточный фундамент под частный дом, рассчитывают необходимое количество арматуры. Как правило, на нижний пояс каркаса берется арматура периодического профиля диаметром 10-14 мм.

Выступающие ребра арматурных стержней лучше сцепляются с бетонной массой.

При возведении частного дома обычно используют арматуру диаметром 10-12 мм. Каркас состоит из двух поясов – верхнего и нижнего, связанных между собой вертикальными и продольными прутками. Арматурный каркас должен располагаться в 5 см от боковых стенок опалубки, низа фундамента и его  верха.

Укладка трех или четырех прутков в поясах каркаса обусловлено высокой подвижностью грунта или при строительстве многоэтажных домов.

В настоящее время на рынке строительных материалов появилась стеклопластиковая арматура, которая во многом превосходит традиционную металлическую.

Стеклопластиковая арматура:

  • имеет вид стержней из стеклопластика диаметром 4-16мм.,
  • длина стержней может быть любой,
  • арматура этого вида имеет ребристую поверхность спиралеобразного профиля.

Если вы решитесь произвести армирование стеклопластиковой арматурой, то выбирайте арматуру марок АКС ф6 или ф7 для домов в один этаж. Для двухэтажных домов  лучше приобретать арматуру АКС ф8 или ф10.

Если фундамент делается шириной 40 см, то размер ячейки арматурного каркаса выдерживается в пределах 10-30 см. Для поперечной и вертикальной  распределительной  арматуры можно использовать гладкую арматуру, которая по стоимости гораздо ниже,  чем арматура периодического профиля.

Зная размеры фундамента по периметру и количество прутков в каркасе можно легко подсчитать, сколько арматуры понадобится периодического профиля и гладкой.

Порядок изготовления арматурного каркаса

Армирование заглубленного фундамента ленточного монолитного производится двумя или тремя парами продольных стержней периодического профиля диаметром 10-12 мм, которые связываются между собой короткими арматурными стержнями диаметром 8 мм.

Соблюдая строительные нормы и правила, арматурный каркас должен иметь ширину меньшую, чем его высота, как минимум в два раза. Полученные продольные арматурные сетки две или три, в зависимости от глубины фундамента, по очереди укладываются в выставленную деревянную или металлическую опалубку. Нижняя сетка должна опираться на подкладываемые куски бетона, кирпичей или готовые подкладные детали.

При этом расстояние от нижней арматурной сетки до дна траншеи  должно быть не меньше 7 см.

К нижней сетке привязываются вертикальные стержни, согласно схеме армирования. Затем укладывается вторая сетка (верхняя или вторая, если всего их три), одновременно привязываемая к вертикальным пруткам. Если ширина траншеи не позволяет производить монтаж каркаса непосредственно на месте, то каркас вяжут на поверхности земли и затем готовый опускают в опалубку.

Важно правильно произвести армирование углов ленточного фундамента. Правилами предписывается делать углы каркаса из загнутых стержней, но правила эти постоянно нарушаются. В основном, все делают прямоугольные углы, а для строительства частного дома это не вызывает никаких проблем.

Армирование угла ленточного фундамента

Вязку каркаса осуществляют специальной вязальной отожженной проволокой. Нарезаются куски длиной по 30 см, складывают проволоку вдвое и вязальным крючком, зацепив петлю крючком, обвязывают соединение двух прутков. Наглядно это можно посмотреть на видео в интернете. Что касается крючков, то они продаются в строительных магазинах.

Правильное армирование мелкозаглубленного фундамента

Ленточные фундаменты, в зависимости характеристики грунтов, могут быть неглубокими. При пучинистых грунтах рекомендуется делать ленточный фундамент с устройством дренажных скважин или песчаной подушки. Армирование мелкозаглубленного фундамента ничем не отличается от армирования  заглубленного фундамента. Принцип устройства арматурного каркаса остается таким же.

При строительстве индивидуальных жилых домов используются готовые бетонные или железобетонные изделия заводского изготовления. Но не всегда заводские блоки укладываются так, что не остаётся зазоров.

Расстояние между унифицированными  бетонными фундаментными блоками заделывается красным кирпичом или заливается бетоном с установкой, по необходимости, арматуры.

Армирование сборного фундамента происходит в опалубке, которая выставляется в местах разрыва готовых блоков.

Иногда при возведении жилого дома требуется соорудить несколько колонн. Фундамент для них может быть: 

  • отдельно стоящим,
  • общим с ленточным, т. е. колонны находятся в общем фундаменте стен.

Но для их устойчивости необходимо дополнительно сделать подошву, которая может иметь вид одноступенчатой или многоступенчатой. В этом случае армирование подошвы фундамента производится арматурными сетками, сварными или вязанными. Возможно использование готовых унифицированных арматурных сеток, которые укладываются в два ряда. При этом рабочая арматура  сеток должна пересекаться под углом 90 градусов.

Толщина защитного слоя бетона в этом случае принимается 40 мм, если грунт скальный или есть бетонная подготовка основания. Если бетонной подготовки нет, то величина защитного слоя бетона принимается раной 70 мм.

Армирование ленточного фундамента монолитного, глубокого заложения и мелкозаглубленного

При возведении различных зданий и сооружений одним из популярных видов основы строительных объектов является ленточный фундамент, качество и надежность которого во многом зависят от соблюдения технологии армирования.

Правильное армирование ленточного фундамента

Основой ленточного фундамента является бетонный раствор, который из-за пластичности под действием нагрузки, перепадов температуры и других факторов может деформироваться. Для усиления и обеспечения монолитности фундамент в зонах растяжения армируется.

Для этого используются металлические прутки из горячекатанной стали, диаметр которых зависит от назначения арматуры и нагрузок, которые она испытывает. Стержни могут быть гладкими или ребристыми, на это также влияет их месторасположение в каркасе. Нижняя арматура выбирается большего диаметра, так как на нее воздействуют большие нагрузки.

Соединение всех стержней каркаса в единую конструкцию производят с помощью специального приспособления — вязального крючка и арматурной проволоки. Соединение элементов сваркой нежелательно, так как она ослабляет стальные прутья, конструкция жестко фиксируется и при заливке бетона возможно повреждение стыков.

Согласно СНиП на расстояние между прутьями арматуры влияют следующие факторы:

  • диаметр стержней;
  • расположение прутьев и конструкции по отношению к бетонированию;
  • размер заполнителя бетона;
  • вид уплотнителя;
  • способ укладки.

При этом, ограничивается минимальное и максимальное расстояние между стержнями арматуры, которое для продольных составляет от 25 до 40 см, а шаг поперечной — не более 30 см.

Армирование монолитного ленточно-ростверкового фундамента проводится по простой геометрической форме — прямоугольнику или квадрату. Каркас монтируется согласно следующим этапам:

  • укладка на дно траншей кирпичей или специальных приспособлений для создания зазора между каркасом и нижней поверхностью основания
  • на кирпичах располагают продольные стержни, используя цельные куски арматуры
  • для стоечной арматуры по шаблону определенного размера нарезают прутки
  • с помощью вязальной проволоки соединяют продольные стержни и горизонтальные перемычки, длина которых должна быть меньше толщины фундамента на 10 см
  • к углам полученных ячеек фиксируются вертикальные элементы каркаса, чей размер меньше высоты сооружения на 10 см
  • вертикальные прутья соединяются с верхними продольными стержнями, а к образовавшимся углам привязывают верхние поперечные элементы

При использовании в качестве продольных стержней арматуры разного диаметра в нижней части фундамента и в его углах располагают прутки большего размера.

Армирование монолитного ленточного фундамента

При армировании монолитного ленточного фундамента необходимо соблюдение следующих нюансов:

так как большие нагрузки воздействуют на продольные элементы, то чем больше периметр сооружения, тем большего диаметра используется арматура;

  • следует учитывать характеристики грунта;
  • целесообразнее применять прутки с ребристым профилем;
  • расстояние от края не должно быть меньше определенного значения;
  • не следует слишком заглублять каркас в бетоне;
  • сварка элементов каркаса возможна при использовании арматуры определенной марки, в иных случаях отдельные элементы связывают.

Армирование ленточного фундамента глубокого заложения

Выполнение армирования ленточного фундамента глубокого заложения проводится с применением металлических стержней периодического профиля, размер которых в поперечном сечении составляет 10-12 мм. Они закладываются двумя или тремя парами и связываются между собой с помощью коротких арматурных стержней меньшего диаметра.

Согласно СНиП ширина каркаса должна быть меньше его высоты минимум в два раза. В зависимости от размеров ленточного фундамента глубокого заложения количество продольных сеток может варьироваться от двух до трех. Для опоры нижней арматурной сетки подкладывают специальные детали или куски бетона и кирпичей.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента проводится по той же технологии, что и заглубленного, за исключением различий по высоте основания. В результате чего при монтаже арматуры для мелкозаглубленного основания часто рекомендуют ограничиться армированием подошвы.

Армирование сборного ленточного фундамента

Возведение сборного ленточного фундамента производится с использованием стандартных железобетонных или бетонных изделий, изготовленных на заводе централизованным способом. В этом случае конструкция основы строительного объекта состоит из нижней ленты, представленной в виде сборных подушек, и вертикальной стенки, которая сооружается из фундаментных или универсальных блоков. В результате их укладки в несколько ярусов получаются вертикальные колодцы, в которые закладывается каркас из арматуры и заливается бетоном. Возведенный по этой технологии сборный ленточный фундамент отличается большей прочностью и высокой несущей способностью.

Армирование углов и подошвы ленточного фундамента

Одними из самых сложных участков при выполнении армирования являются углы будущего здания. Нарушение технологии их армирования чревато в дальнейшем разрушением бетона из-за чрезмерных нагрузок. Армирование углов ленточного фундамента и примыканий выполняют из заранее гнутой арматуры, концы которой должны заходить за боковые стены. После установки основного каркаса с помощью вязальной проволоки скрепляются угловые и продольные элементы. При этом необходимо, чтобы защитный слой бетона при последующей заливке составлял не менее 5 см. сверху и снизу и 3 см. — по бокам.

Если при строительстве объектов возводится несколько колонн на ленточном фундаменте, то для их устойчивости дополнительно требуется сооружение подошвы, которая может быть как одноступенчатой, так и многоступенчатой.

Армирование подошвы ленточного фундамента производится с использованием специальных арматурных сеток, сварных или вязанных. Возможно также применение готовых унифицированных каркасов, которые укладывают в два ряда таким образом, чтобы их рабочая арматура пересекалась под прямым углом. Толщина заливки бетона варьируется в зависимости от типа грунта и наличия бетонной подготовки основания.

Доверьте сложную работу профессионалам

Возведение фундамента — один из важных этапов в строительстве любых объектов. От соблюдения технологии его сооружения, в том числе и от правильного армирования, зависит надежность и долговечность эксплуатации зданий. Поэтому желательно доверить трудоемкий и технически сложный процесс возведения основы специалистам.

ООО «Проект» оказывает широкий спектр услуг по строительству в Москве и Подмосковье на профессиональном уровне. Мы работаем с учетом установленных законодательством норм и правил и способны справиться с самыми сложными задачами. Нашим клиентам гарантированы высокое качество на каждой стадии оказания услуг и приемлемые цены.

ПОДОШВА ЛЕНТОЧНОГО ФУНДАМЕНТА, ленточный фундамент на подошве, возведение фундамента на подошве

Важнейшей частью дома является фундамент, определяющий его долговечность и эксплуатационные характеристики. Влияет он и на комфорт проживающих в доме людей. Одним из популярных видов оснований, использующихся в домостроении, является ленточный фундамент, имеющий опорную подошву.

Сильные и слабые стороны фундамента на подошве

Ленточный фундамент на подошве можно возводить абсолютно в любое время года, не исключая зимы. Этот вид основания является универсальным, на котором можно возводить здания из камня, бетона, кирпича, бревен и бруса.

Недостатком фундамента на подошве можно назвать достаточно сложную технологию.

Подошва ленточного фундамента уверенно себя ведет на большинстве грунтов. Лишь при наличии торфяного или зыбкого грунта потребуется предварительная отсыпка земли. Для здания средних размеров потребуются 10-15 опорных точек.

Особенности технологии возведения фундамента на подошве

Подошва ленточного фундамента фактически является монолитной платформой из железобетона, предназначенной для более равномерного распределения нагрузки, то есть это можно назвать усилением ленточного фундамента. Ширина подошвы больше, чем ширина самого основания в два или более раз, а высота около фута. Классический вариант подошвы усилен арматурой из стальных прутков.

Ее закладка проводится в несколько этапов:

  1. Первоначально под фундамент размечается дно котлована.
  2. Ставятся вешки, после чего переходят к сооружению опалубки, для которой обычно берутся доски, соединенные углубленными в землю стальными скобами.
  3. Опалубка устанавливается симметрично относительно осевой линии подошвы.
  4. Обычно доски не подрезаются, а зазоры закрываются накладными обрезками досок, прибиваемых снаружи гвоздями.
  5. На следующем этапе частично осуществляется обратная засыпка грунта возле потенциально слабых точек. При этом бетон приподнимается, возвращаясь под опалубку.
  6. Затем определяется верхний уровень подошвы фундамента. Его кромка должна горизонтально располагаться на нужной глубине.
  7. Гвоздиками фиксируются отметки.
  8. Далее начинается бетонирование с участков, куда не подъедет бетоновоз.
  9. После этого проводится армирование стальным прутом.
  10. Последним этапом возведения подошвы является прорезывание шпоночной канавки, которая проходит по верхней кромке вдоль оси.

Ленточный фундамент на подошве при соблюдении технологии получается прочным и долговечным, который позволит без проблем эксплуатировать здание десятилетиями.

Поделиться этой статьей в социальных сетях

Армирование ленточного фундамента — Доктор Лом

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Тем не менее, чтобы все вышесказанное было более наглядно, представим себе следующую ситуацию: планируется ленточный фундамент (вместо фундаментной плиты), длина ленты по одной из наружных стен 8 м, высота 1 м и ширина 0. 5 м, ширина подошвы фундамента 0.8 м высота подошвы 0.2 м.

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

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

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

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

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

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

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

M = 2800000 < Rbb’fh’f(ho — 0.5h’f) = 117·80·20(97 — 10) = 16286400

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

am = M/b’fh20Rb = 2800000/(80·972·117) = 0.0318

Аs = Rbb’fho(1 — √1 — 2am)/Rs = 117·80·97(1 — √1 — 2·0.0318)/3600 = 8.15 см2

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

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

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

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

f = 0.86·11ql4/120EI

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

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

При таких исходных данных максимальный прогиб составит:

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

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

А кроме того, наличие арматуры в фундаменте позволит соблюсти требования нормативных документов, в частности СНиП 2. 02.01-83* «Основания зданий и сооружений», согласно которому относительная разность осадок по отношению к длине не должна превышать 0.002 для многоэтажных бескаркасных зданий с несущими стенами из крупных блоков или кирпича (согласно таблице 391.2).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

основных пунктов и полезных советов

Виды армирования фундамента. Требования к арматурным деталям. Технические особенности монтажа арматуры для различных конструкций фундамента.

Бетон превращается в железобетон за счет армирования фундамента . Специфическая конструкция железобетонных фундаментов позволяет им воспринимать нагрузки, направленные не только на сжатие, но и на изгиб и растяжение.

Как правильно армировать фундамент

Во-первых, арматурные стержни должны быть чистыми, без грязи и мусора.Только чистая арматура хорошо сцепляется с бетоном. Каркас имеет два вида детализации (для определенных целей): оперативную и распределительную. Назначение эксплуатационного армирования состоит в восприятии внешних нагрузок и собственного веса здания. Распределительное армирование распределяет нагрузку на весь каркас.

Соединение арматуры осуществляется сваркой или жгутом проводов. Из соображений надежности чаще применяют сварку. Но если предполагаемая нагрузка на фундамент небольшая, можно обойтись вязальной проволокой.В основном арматурный каркас крепится по углам фундамента. Если диаметр арматурных стержней не менее 25 мм, их скрепляют точечной сваркой или проволокой. Если их диаметр превышает 25 мм, применяется дуговая сварка.

Помните: по всему каркасу не менее половины узлов арматуры должны быть загерметизированы; в углах рекомендуется соединить все стыки.

Если ваша арматура имеет диаметр не более 40 мм, соединение выполняется накладкой, при этом сварной шов не должен быть слишком коротким, иначе крепление может быть разрушено.Для любого типа фундамента лучше использовать ребристые стержни, так как они прочно соединены с бетоном.

Если будущий одноэтажный дом легкий и узкий, можно использовать арматуру диаметром 10 мм. Если дом двухэтажный или широкий (длинный), необходимо использовать арматуру 12 мм.

Армирование монолитных ленточных фундаментов

В зависимости от ширины и высоты ленточного фундамента армирование может быть выполнено в два и более слоев сетки с шагом 6-10.При работе с типовым ленточным монолитным фундаментом шириной 16 дюймов и высотой 20 дюймов горизонтальная и вертикальная сетчатая отсыпка может составлять 4-6 дюймов со всех сторон. В случае высокого фундамента вертикальное расстояние между горизонтальными арматурными стержнями может составлять от 12 до 16 дюймов.

Горизонтальное расстояние между вертикальной арматурой может быть равно 12 дюймам или более, а расстояние до края бетона составляет ? — по 4 с каждой стороны. В результате количество армирующих сеток и шаг между ними рассчитывают исходя из нагрузки на фундамент.

Усиление фундамента сваи

Армирование столбчатого фундамента достаточно простое. Здесь достаточными деталями армирования фундамента являются 4-6 длинных ребристых стержней арматуры и несколько тонких гладких стержней для их точного связывания. Длинный стержень должен иметь диаметр 10-12 мм, для гладкого достаточно 6 мм. Если пирс слишком узкий (например, 5 дюймов), его можно усилить двумя стержнями. При длине пирса 5-7 футов арматурные стержни можно связывать на расстоянии 16-20 дюймов. Если фундамент строится под тяжелое здание, то стыки должны быть заварены.Армирование фундамента простенка делается так, чтобы после заливки бетона брусья выступали на 4-8 сантиметров. Таким образом, к нему удобно приклеивать детали арматуры ростверка.

Свайный фундамент армируется аналогично столбчатому фундаменту. Разница лишь в том, что вертикальная арматура располагается по кругу, а не по квадрату. Можно использовать 3-5 прутков диаметром 10 мм.

Технология армирования фундамента

Процесс возведения армированного фундамента в целом не сложен, если, конечно, вы уже определились с размещением арматуры.

Сначала подготовьте арматурные стержни необходимой длины, в том числе тонкие стержни для вязки. Стержни согнуты для установки в углах.

В траншею, вырытую под фундамент, арматурные стержни нижнего ряда укладывают на песчаное основание. Чтобы обеспечить необходимое расстояние между будущим фундаментом и брусьями, последние просто укладываются на заложенные в песок кирпичи. Стержни связаны между собой в единую нить по длине, а также поперек в горизонтальной плоскости.При этом строго соблюдают расстояние между несущими стержнями по ширине и выравнивают части каркаса по осям фундамента.

Вертикально расположенные поперечные стержни приклеиваются к нижним стержням, без выступов из бетонной подошвы внизу. Однако они просто прислонились к краю траншеи на время.

Далее монтируются верхние опорные стойки. Для этого их подвешивают и закрепляют, например, на уложенных поперёк траншейных палках, а затем связывают поперечными брусками в раме.

Горизонтальные поперечные стержни также привязываются к верхним стержням арматуры. В результате получается арматурный каркас, стоящий на кирпичах.

При устройстве железобетонного фундамента важно контролировать расположение стержней арматуры относительно центральной оси ленты фундамента. Для этого нити, соответствующие осям фундамента, натягиваются на кольях над траншеей. По ним с помощью отвеса ориентируют армированный каркас фундамента.Также важно сделать каркас строго вертикальным.

Зачем, как и сколько нужно арматуры для армирования ленточного фундамента

Основной задачей фундамента является передача нагрузки здания (сооружения) на грунт. Очевидно, что бетон в фундаменте будет испытывать внутреннюю сжимающую силу – стены давят сверху, грунт отталкивается снизу. Бетон, в отличие от арматуры, очень хорошо работает на сжатие.Так зачем в ленточном фундаменте используется арматура?

Зачем нужна арматура в ленточном фундаменте

В процессе эксплуатации здания неизбежно возникает осадок. Грунт под подошвой фундамента уплотняют в условиях давления сверху. Чем выше давление, тем сильнее происходит уплотнение. В том случае, если он строго равномерен по всей длине ленточного фундамента, в фундаменте не возникают опасные внутренние силы.

На практике такая ситуация встречается крайне редко.Несимметричные формы и нагрузки вызывают неравномерное давление. Чтобы уменьшить неравномерность осадки в пределах одного здания, обычно используют ленты фундамента разной ширины. Больше нагрузки — больше ширина. Но даже в этом случае полностью выровнять значения давления под подошвой фундамента невозможно.

Кроме того, нельзя ручаться за абсолютную идеальность основания фундамента (грунта). Различные включения в почвенном слое также формируют неравномерность осадка.Негативное влияние оказывает и неравномерная влажность. Негерметичность водонесущих коммуникаций, отсутствие отмостки с одной стороны, вероятность различных хозяйственных построек (дополнительная нагрузка дает дополнительную осадку) — все это формирует неравномерную осадку.

Условно говоря, поверхность грунта под полосой фундамента имеет тенденцию становиться «кривой» в вертикальном направлении. Наиболее опасными участками являются углы, а также места со значительными перепадами нагрузок (например, с переменной этажностью, наличием колонн, дополнительно нагруженных пилонов и т.п.). Эта ситуация создает дополнительные внутренние напряжения в ленте фундамента в виде поперечных сил и изгибающих моментов. Для их восприятия в тело фундаментов вводят арматуру, так как без нее трещины появятся не только в ленте, но и в стенах.

Какая арматура нужна для фундамента

По материалу арматура делится на два вида — стальная и композитная. Последний появился сравнительно недавно и, имея ряд недостатков (равно как и достоинств), сегодня редко используется в частном строительстве.

Стальная арматура подразделяется на стержневую и проволочную. Для армирования ленточного фундамента применяют стержневую арматуру периодического профиля в качестве основной (рабочей, еще говорят «продольной») и гладкую в виде дополнительной (поперечной).

Рабочая арматура должна иметь хорошее сцепление с бетоном для обеспечения совместной работы. Такую арматуру изготавливают с периодическим профилем, разделяя ее на классы прочности. По ГОСТу времен СССР для частного строительства применяется арматура класса А-III или ее аналог по современному ГОСТу – А400.В качестве поперечной арматуры используются гладкие стержни класса А-I или его современный аналог А240. Арматура по современному ГОСТу отличается немного измененным профилем (полумесяцем). Принципиальных различий между ними нет.

Конструктивные требования к ленточным фундаментам и их армированию

Ввиду некоторой непредсказуемости степени неравномерности осадки точный расчет необходимого диаметра для ленточного фундамента вряд ли возможен.Поэтому за десятилетия строительства и эксплуатации зданий выработаны проектные требования к армированию ленточных фундаментов.

  • Диаметр рабочих стержней принимается не менее 12 мм.
  • Рабочие (продольные) стержни объединяются в пространственные каркасы посредством поперечного армирования сваркой или вязкой.
  • Количество продольных стержней в раме не менее четырех (обычно шесть).
  • Шаг поперечной арматуры назначается в пределах 200-600мм.Диаметр стержней 6-8мм.
  • Толщина ленточного фундамента обычно принимается равной 300мм.
  • Уязвимые места в углах и Т-образных соединениях усилены усиливающими выступами или выступами. Их диаметр принимается равным диаметру продольных стержней.

Схема армирования ленточного фундамента. Продольное соединение рабочей арматуры. Угловое усиление.

Схему армирования ленточного фундамента рассмотрим на примере одноэтажного дома с мансардой размером в плане 10х6м.

Продольная арматура изготавливается из шести арматурных стержней класса А-III диаметром 12 мм. Поперечный — с хомутами из арматуры класса А-I диаметром 8 мм. Шаг хомутов принимается в районе углов и Т-образных пересечений 200мм, в остальных местах 600мм.

Углы и места Т-образных пересечений усилены угловыми и диагональными вутами из арматурного проката класса А-III диаметром 12мм. Нахлест в зоне примыкания к продольным стержням составляет 50 диаметров (50х12мм=600мм).

При этом стыковка по длине рабочей арматуры может выполняться внахлест по длине одинаковой длины (600 мм). В таких местах также целесообразно устанавливать скрепляемые хомуты (200мм). Длина арматурных стержней достигает 11,7 м. По возможности, чтобы уменьшить объем работы, следует избегать продольных соединений.

Армирование углов и Т-образных пересечений допускается также выполнять так называемыми лапами.Они представляют собой Г-образный изгиб продольных стержней на одинаковую величину 50d.

При армировании ленточных фундаментов должны соблюдаться требования к защитному слою арматуры — во избежание появления ржавчины. Для фундаментов защитный слой составляет 40 мм на боковых и верхней гранях. Для подошвы также допускается принимать 40 мм в случае устройства подготовки из бетона класса. В2,5…В10 толщиной 100мм. В противном случае защитный слой для подошвы придется увеличить до 70 мм.

Сколько нужно арматуры для ленточного фундамента

Важным вопросом перед началом строительства является его стоимость. Определить его в объеме фундамента без определения необходимого количества арматуры невозможно. Но для первоначальной оценки можно использовать весовой коэффициент армирования. За десятилетия проектирования и строительства выведен показатель количества арматуры для малоэтажных зданий. Она составляет примерно 80 кг/м3.То есть, если для вашего ленточного фундамента требуется 20м3 бетона, арматуры понадобится в среднем 20х80=1600кг. При этом рассчитать требуемый объем бетона несложно – нужно лишь знать периметр здания, длину несущих внутренних стен, задать высоту ленты 300мм и умножить на ее ширина.

В условиях экономии перед покупкой арматуры целесообразно произвести более точный расчет. Для этого вам придется нарисовать схему армирования, определить общий погонаж продольной и поперечной арматуры, вес, добавить 5-10% на обрезки и затем умножить полученные данные на вес погонного метра для каждого из диаметров. .

Армирование ленточного фундамента — вязать или варить?

Арматурные стержни соединяются в каркасы сваркой или вязкой. Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки.
Основным недостатком сварного соединения является невозможность (согласно действующим нормам и стандартам) качественного поперечного соединения ручным электродом.

В заводских условиях каркасы и сетки сваривают контактной, а не дуговой сваркой.На практике строители часто пренебрегают требованиями норм и варят вручную. В результате часто возникает либо непровар (соединение недостаточно прочное), либо подрез (ослабление продольного стержня). Кроме того, арматуру класса А-III допускается изготавливать из стали марки 35ГС, имеющей проблемы со свариваемостью. Если добавить необходимость в сварочном аппарате, возможность его использования, значительный расход электроэнергии, то преимущества вязаного соединения становятся очевидными.

Трикотажное соединение выполняется с помощью вязальной проволоки диаметром 0,8-3мм.

В качестве инструмента используется крючок. (См. фото в начале работы.) Преимущества такого соединения — отсутствие всех недостатков, характерных для сварного соединения, но есть и свои — большая трудоемкость, меньшая жесткость по сравнению со сварным вариантом ( устраняется дополнительными диагональными распорными стержнями для придания жесткости каркасу на этапе бетонирования).

При сварных соединениях поперечная арматура выполняется отдельными стержнями, приваренными к продольным. Их расположение должно быть как вертикальным, так и горизонтальным. При вязаном варианте зажимы закрытого сечения отгибаются по рисунку, которым опоясываются рабочие стержни. Шаблон представляет собой сплошной стол с вбитыми в него армирующими короткими деталями. Их расположение на столе соответствует положению продольных стержней в сечении ленты фундамента.Согнув стержни вокруг коротких с помощью куска трубы в качестве рычага, можно сделать хомуты самостоятельно.

Железобетонные подушки и ленточные фундаменты

Предоставьте информацию, относящуюся к установленному продукту, которая требуется для эксплуатации и технического обслуживания. Информация, касающаяся подробного технического обслуживания, также должна быть предоставлена ​​в соответствующих руководствах в формате PDF.

Имя Определение
Специальные возможности Проблемы доступности, которым удовлетворяет объект.
Тип актива Указание на то, является ли объект неподвижным или подвижным.
Категория Код классификации, например. Уникласс2015.
Код производительности Требование(я) соответствия кодексу, которому удовлетворяет объект
Цвет Характерный или основной цвет товара.
Составляющие Дополнительные составные элементы, детали или отделка.
Описание Описание типа объекта для детализации любого дизайнерского замысла.
Единица продолжительности Продолжительность ожидаемого срока службы (обычное значение — «годы») 90 155

Ожидаемый срок службы Типовой срок службы объекта.
Особенности Другие важные характеристики или особенности, относящиеся к спецификации продукта.
Отделка Характерная или первичная отделка продукта.
Марка Стандартная оценка, которой соответствует продукт.
Производитель Адрес электронной почты организации, ответственной за поставку или изготовление объекта
Материал Характерный или основной материал продукта.
Номер модели Номер продукта, позиции или единицы, присвоенный изготовителем объекта.
Номер модели Имя объекта, используемое производителем.
Имя Уникальное удобочитаемое буквенно-цифровое имя, начинающееся с типа продукта.
Номинальная высота Обычно вертикальный или вторичный характерный размер.
Номинальная длина Обычно больший или основной горизонтальный размер.
Номинальная ширина Номинальная ширина изделия, как правило, характерный или второстепенный горизонтальный или характерный размер.
Стоимость замены Ориентировочная стоимость замены блока.
Форма Характерная форма изделия.
Размер Характерный размер продукта.
Экологичность Описание проблемы устойчивости, которой удовлетворяет объект
Описание гарантии Описание содержания гарантии и любых исключений.
Срок гарантии (работа) Срок гарантии на работу.
Срок гарантии (детали) Срок гарантии на запчасти.
Единица срока действия гарантии Продолжительность гарантии (типичное значение — «годы»).
Гарант гарант (работа) Адрес электронной почты организации, ответственной за трудовую гарантию.
Гарантия (детали) Адрес электронной почты организации, отвечающей за гарантию на запчасти.
Идентификатор актива Идентификация, присвоенная активу, позволяющая отличить его от других активов.
Штрих-код Идентификатор штрих-кода (или RFID), присвоенный экземпляру продукта (для каждого экземпляра).
Дата установки Дата установки изготовленного элемента (для каждого экземпляра).
Серийный номер Серийный номер, присвоенный экземпляру продукта производителем (для каждого экземпляра).
Номер тега Номер тега, присвоенный экземпляру продукта арендатором (за экземпляр).
Дата начала действия гарантии Дата начала действия гарантии.

Несущая способность ленточного фундамента на армированном песке

J Adv Res. 2015 сен; 6(5): 727–737.

Кафедра строительной инженерии, инженерный факультет, Университет Танта, Танта, Египет

Поступила в редакцию 8 января 2014 г.; Пересмотрено 2 апреля 2014 г .; Принято 11 апреля 2014 г.

Copyright © 2014 Производство и хостинг Elsevier B.V.от имени Каирского университета.

Это статья в открытом доступе по лицензии CC BY-NC-ND (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/).

Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

В этой статье предельная несущая способность фундаментов-оболочек на неармированном и армированном песке была определена с помощью лабораторных модельных испытаний. Была проведена серия нагрузочных испытаний модели фундамента-оболочки с однослойным армированием и без него. Испытания проводились для фундамента-оболочки при различной глубине заделки оболочки и плотности земляного полотна. Результаты сравнивались с таковыми для плоских фундаментов без армирования. Результаты испытаний модели были проверены методом конечных элементов с использованием программы PLAXIS. Экспериментальные исследования показали, что предельная несущая способность основания-оболочки на армированном земляном полотне выше, чем на неармированных основаниях, и кривые расчета нагрузки были значительно изменены. Фундамент-оболочку над армированным земляным полотном можно считать хорошим методом увеличения фактической глубины фундамента и уменьшения результирующей осадки.Кроме того, поверхность разрыва армированной системы оболочки была значительно глубже, чем как у обычного основания, так и у основания оболочки без усиления. Численный анализ помогает понять деформационное поведение изучаемых систем и определить поверхность разрушения армированного основания-оболочки.

Ключевые слова: Фундамент с оболочкой, Предельная грузоподъемность, Песок, Армирование, Эффективность оболочки, Коэффициент осадки чрезмерное урегулирование из-за его экономического преимущества в районе с высоким соотношением стоимости материалов и рабочей силы. Курьян [1] и Фарид и Дауд [2]. Сплошной фундамент с конической оболочкой, представляющий собой комбинированный фундамент, подходит для резервуаров для воды и башенных конструкций. Концепция оболочки не нова в проектировании фундамента, учитывая строительство в прошлом с перевернутым кирпичным арочным фундаментом в этой категории. Использование перевернутых кирпичных арок в качестве фундамента давно практикуется во многих частях мира. Оболочки — это, по существу, тонкие структуры, поэтому они конструктивно более эффективны, чем плоские структуры.Это является преимуществом в ситуации, когда тяжелые нагрузки надстройки должны передаваться на более слабые грунты. Основание оболочки ограничено несколькими геометриями, такими как коническое, пирамидальное, гипер- и сферическое основание. Структурные характеристики фундамента-оболочки в отношении мембранных напряжений, изгибающего момента, сдвига, прогиба и предела прочности самой оболочки исследовались в широком диапазоне, как указано Паливалом и Раем [3], Паливалом и Синхой [4] и Мелерски. [5]. Однако геотехническому поведению фундамента-оболочки для определения реакции грунта на осадку, несущую способность, распределение контактного давления и деформацию в массиве грунта уделялось мало внимания.Экспериментальные и численные исследования, проведенные для определения геотехнических характеристик фундамента-оболочки, были ограничены. Абдель-Рахман [6], Ханна и Абдель-Рахман [7] сообщили об экспериментальных результатах по коническим основаниям-оболочкам на песке в условиях плоской деформации. Махарадж [8], Хуат и Мохамед [9] и Кентаро и др. [10] провели анализ конечных элементов и экспериментальный анализ для фундамента-оболочки для изучения эффектов увеличения модуля грунта в дополнение к исследованию геотехнического поведения фундамента-оболочки.В большинстве работ в литературе изучалось только поведение различных фундаментов-оболочек на неармированном песке без учета существования армированных элементов ниже этого типа. Все работы проводились только на плоском фундаменте, размещенном на одном или нескольких слоях арматуры, как обсуждалось многими исследователями, такими как Latha и Somwanshi [11] и Patra et al. [12], за исключением Шалиграма [13], изучавшего поведение оболочкового треугольного основания на армированном слоистом песке. Его исследование представляет собой поверхностное исследование, которое объясняет только влияние такого метода на несущую способность без определения напряжения и деформации принятой системы.Следовательно, в этом исследовании был принят новый подход к изучению геотехнического поведения ленточного фундамента, опирающегося на один слой армирования, для проверки эффекта армирования в сочетании с применением фундамента из оболочек. Настоящее исследование было выполнено с использованием как экспериментального, так и численного анализа для подтверждения результатов испытаний модели и определения характеристик деформации исследуемой системы.

Экспериментальный

Испытательный резервуар

a показывает схематический вид экспериментальной модели стального аппарата, использованного в этом исследовании.Испытательный бокс с внутренними размерами 90×30 см в плане и 120 см в глубину, толщина стенок бака 6 мм. Коробка бака была сделана достаточно жесткой, чтобы поддерживать условия плоской деформации за счет минимизации смещения во всех направлениях. Стенки резервуара скреплены с наружной поверхности горизонтальной стальной балкой, установленной посередине глубины резервуара. Внутренние стенки резервуара отполированы до гладкости, чтобы максимально уменьшить трение с почвой за счет использования оцинкованного покрытия на внутренней стенке.

Схематическое изображение: (а) тестовой установки и (б) модели фундамента-оболочки.

Нагрузочная система состоит из ручного гидравлического домкрата и предварительно откалиброванного нагрузочного кольца для приложения нагрузки вручную к системе грунта основания, а осадка измерялась циферблатными индикаторами, закрепленными на поверхности основания.

Модели фундаментов

Модели ленточного фундамента изготовлены из стальных пластин постоянной ширины ( B  = 150 мм) в горизонтальной проекции, с различной глубиной заделки, a ( a  = 60, 75 и 112. 50 мм) и толщиной 20 мм. Длина поперечной опоры составляет 29 см, чтобы удовлетворить условию плоской деформации. Эскизы моделей фундамента показаны на b. Грубое состояние основания было достигнуто за счет закрепления тонкого слоя песка на основании модели с помощью эпоксидного клея. Нагрузка передается на фундамент через стальной нагрузочный рычаг, который жестко закреплен сваркой в ​​середине моделей фундамента, как показано на соответствующем рисунке b.

Материалы для испытаний

Песок, используемый в этом исследовании, представляет собой кварцевый песок от среднего до крупного размера.Образовывался однородный слой сухого кварцевого песка. Средний размер зерна D 50%  = 0,33 мм, а коэффициент однородности равен 3,5. Физические свойства испытанного песка: удельный вес, определенный методом газового баллона, оказался равным 2,65; максимальная и минимальная плотность в сухом состоянии были получены с использованием японского метода и составили 17,96 и 15,6 кН/м 3 соответственно.

Для подготовки уплотненного песчаного слоя был принят японский метод [14] с использованием ручного уплотнителя.Глубина песка поддерживалась постоянной во время испытаний. Было проведено три серии испытаний на рыхлом, среднем и очень плотном песке. Удельный вес песка и, следовательно, требуемая относительная плотность контролировались путем насыпания заранее определенного веса песка в испытательный резервуар для заполнения каждого слоя, а затем поверхность песка выравнивалась и уплотнялась. Отложение рыхлого песка было достигнуто за счет укладки слоев грунта толщиной 50 мм на нулевой высоте падения. Для получения уплотненной песчаной структуры песок укладывают слоями толщиной 50 мм каждый и уплотняют ручным уплотнителем 35 Н.Количество проходов уплотнения предварительно оценивается для каждого слоя в начале программы для достижения необходимой плотности песка. Для среднего и плотного корпуса высота падения составляет 40 см и 90 см соответственно. Относительная плотность, достигнутая во время испытаний, контролировалась и оценивалась путем отбора образцов в небольшие банки известного объема, помещенные в различные произвольные места в испытательном резервуаре. Относительная плотность во время программы испытаний составила 50%, 72% и 83%. Соответствующие углы сопротивления сдвигу составляют 31°, 36° и 41°, соответственно, которые были получены путем применения серии прямых испытаний на сдвиг при соответствующей относительной плотности при различных нормальных напряжениях.

Для подготовки грунтового керна под модель оболочки пространство под оболочкой было заполнено песком в соответствии с требуемой удельной массой, как указано Ханной и Абдель-Рахманом [7]. Процесс заполнения песком модели-оболочки осуществлялся путем помещения тонкой стальной пластины на дно модели-оболочки перед размещением ее на месте. Затем стальную пластину медленно вытягивали горизонтально под оболочкой сбоку.

Армирование, используемое в настоящем исследовании, представляло собой нетканый геотекстиль термоскрепления (Typar-3857), изготовленный из полипропиленовых комплексных волокон.По данным производителя, имеет номинальную толщину 2 мм и массу на единицу площади 290 г/м 2 . Прочность на растяжение по широкой ширине, полученная методом полосовых испытаний, составляет 20,1 кН/м, а удлинение при максимальной нагрузке составляет 10%.

Программа экспериментальных испытаний

Всего было проведено 34 испытания на заранее подготовленных моделях фундаментов с использованием песка трех различных плотностей и при различной глубине заложения ( a / B ). Была проведена серия нагрузочных испытаний для фундамента как на неармированном, так и на армированном песчаном основании с использованием геотекстиля, который был размещен на фиксированном расстоянии, равном 0.5B ниже кончика фундамента с постоянной длиной, равной 4B, как указано Androwes [15], Abdel-Baki и Raymond [16] и Abu-Farsakh et al. [17]. Во всех программах испытаний обе стороны плит фундамента-оболочки были засыпаны песком.

Увеличение предельной нагрузки на фундамент-оболочку по сравнению с его плоским аналогом признается в настоящем исследовании как коэффициент эффективности оболочки ( η ). Он определяется, как указано в уравнении. (1) как отношение разницы предельных нагрузок фундаментов-оболочек к предельным нагрузкам плоского фундамента.

где η : эффективность оболочки; Q us : предельная нагрузка на фундамент оболочки; Q uf : предельная нагрузка на плоское основание.

Чтобы изучить характеристики осадки фундаментов-оболочек по сравнению с обычными плоскими, был введен безразмерный коэффициент осадки ( F δ ). Коэффициент осадки был рассчитан при предельной нагрузке ( Q u ), чтобы отразить характеристики осадки фундаментов в процессе загрузки.Расчетный фактор представлен в уравнении. (2). Следует отметить, что более низкое значение коэффициента оседания указывает на лучшие характеристики оседания.

где δ u : осадка при предельной нагрузке; γ : вес единицы почвы; A b : площадь основания в горизонтальной проекции; Q u : предельная нагрузка.

Результаты и обсуждение

Кривые расчета нагрузки для фундамента-оболочки с армированием и без него

Данные по расчету нагрузки обобщены для данных испытаний из-за ограничения места, и некоторые результаты представлены в .Представлены кривые расчета нагрузки для плоского и оболочкового фундамента с армированием и без него при различной плотности песка. Было обнаружено, что кривые оседания нагрузки значительно изменились по мере увеличения плотности грунтового основания. Наличие оболочкового фундамента может улучшить и увеличить предельную нагрузку по сравнению с плоским фундаментом. Можно видеть, что предельная нагрузка увеличивается из-за влияния оболочки и армирования, как показано на соответствующем рисунке, при глубине заделки оболочки ( a / B  = 0.5). Из этого рисунка также видно, что предельная нагрузка увеличивается с увеличением угла сопротивления сдвигу, а также фундаменты-оболочки имеют более высокие предельные нагрузки, чем плоские. Наличие арматуры под фундаментом-оболочкой может значительно улучшить и увеличить предельную несущую способность фундамента-оболочки. Несущая способность фундамента-оболочки над армированным земляным полотном выше, чем у фундамента-оболочки без армирования; это указывает на то, что армирование оказывает значительное влияние на увеличение несущей способности основания с увеличением глубины заделки оболочки.Фундамент-оболочка обеспечивает лучшую закрытость оболочки внутри пространства фундамента, предотвращая вытекание грунта наружу. Кроме того, клин грунта внутри фундамента оболочки постепенно уплотняется на этапах загрузки; таким образом, грунт земляного полотна улучшается, а осадка уменьшается. Это может быть очень важно, особенно когда плотность почвы плохая/низкая.

Сводка кривых расчета нагрузки для плоского и оболочкового фундамента различной плотности с армированием и без него.

Увеличена несущая способность фундамента-ракушки на рыхлом песке по сравнению с плоским фундаментом на том же грунте. С другой стороны, армирование может вызвать дополнительное улучшение с оболочкой, где клин грунта между оболочкой и грунтом над армированием был эффективно заблокирован, и было достигнуто уплотнение земляного полотна. Это связано с армированием, которое контролирует и уменьшает вертикальную деформацию и вызывает постепенное уплотнение. Можно видеть, что был вызван комбинированный эффект, который представлен эффектом оболочки и эффектом подкрепления.Следовательно, как грунт внутри клина-оболочки, так и грунт над армированным слоем стали более жесткими, едиными и эффективно сцепленными. В результате увеличилась несущая способность фундамента и уменьшилась осадка.

Степень улучшения предельной несущей способности системы зависит от соотношения ( a / B ) и плотности грунта или угла сдвига. Эти результаты согласуются с Ханной и Адель-Рахманом [7].

Влияние глубины заделки оболочки и армирования на предельную несущую способность

Для изучения влияния глубины заделки оболочки и армирования на предельную несущую способность фундамента соотношение между углами сопротивления сдвигу и предельной нагрузкой было на графике , при разной глубине заделки оболочки как для основания оболочки с усилением, так и без него. Замечено, что увеличение глубины заделки увеличивает предельную несущую способность фундамента-оболочки по сравнению с плоским фундаментом. Поскольку увеличение глубины заделки приводит к эффективному увеличению глубины фундамента и замкнутой зоны, тем самым увеличивается предельная несущая способность. По мере увеличения угла сдвига грунтового основания увеличивается и несущая способность основания. Существующий армированный слой под носком оболочки снижает давление, возникающее внутри земляного полотна, и увеличивает предельную несущую способность, как показано на соответствующих рисунках, для различных усиленных случаев.Комбинированный эффект такого армирования может существенно снизить скорость деформации в зоне сдвига и ограничить индуцированные деформации растяжения, возникающие при разрушении. Кроме того, этот рисунок еще раз подтверждает, что армирование может заметно улучшить несущую способность грунтового основания из-за полученного комбинированного эффекта (эффект оболочки и армирования).

Зависимость между углом сопротивления сдвигу и предельной нагрузкой для плоского и оболочкового фундамента с армированием и без армирования при различных подъемах оболочки.

Зависимость между предельной нагрузкой ( Q u ) и углом сдвига грунтового основания ( ϕ ) для фундамента-оболочки с армированием и без него может быть выражена в виде следующей нелинейной зависимости, основанной на регрессионном анализе:

, где C 1 и C 2 — коэффициенты, связанные с соотношением ( a / B ) и наличием армирующего слоя. Значения коэффициентов C 1 и C 2 в различных случаях были извлечены из и построены в зависимости от соотношения ( a / B ) для фундамента-оболочки с армирующим слоем и без него, как показано на рис.Было установлено, что увеличение глубины заделки оболочки может увеличить значения коэффициента C 1 как для основания оболочки с усилением, так и без него. Однако значения коэффициента C 1 усиленных корпусов выше, чем у оболочек без усиления (а). Это также может подтвердить влияние армирования на увеличение предельной несущей способности основания-оболочки на армированном песке.

Изменение коэффициента C 1 и C 2 с рационом a / B для каркасного фундамента с армированием и без него.

С другой стороны, было обнаружено, что резкое уменьшение коэффициента C 2 было достигнуто для неармированного фундамента-оболочки, когда коэффициент заделки a / B увеличился с 0,5 до 0,75 (b). Значения коэффициента C 2 усиленного корпуса выше, чем у неармированного корпуса, но разница между усиленным и неармированным корпусом незначительна. Также установлено, что коэффициенты С 1 и С 2 зависят от начальной плотности грунтового основания, особенно от угла внутреннего трения.

Это уравнение можно использовать в качестве приблизительного ориентира для определения предельной несущей способности основания оболочки в изучаемых условиях. Можно видеть, что, исходя из приведенного выше уравнения, предельные теоретические значения почти равны предельным лабораторным значениям. Поскольку разница между полученными значениями незначительна, это уравнение справедливо выражало измеренные значения Q u в лабораторных условиях после коэффициента C 1 , C 2 и угла сопротивления сдвигу известны.

Влияние оболочки и армирования на эффективность основания

представляет расчетные коэффициенты эффективности оболочки ( η , которые были получены в настоящем экспериментальном исследовании. В целом можно сделать вывод, что эффективность оболочки увеличивается с увеличением заделки оболочки глубина ( a / B ) Видно, что эффект конфигурации оболочки уменьшается, когда почва становится более плотной. Более того, коэффициент эффективности оболочки заметно снижается, когда почва становится более плотной.Это мнение сходно с мнением, высказанным Ханной и Адель-Рахманом [18]. Эффективность оболочки заметно возрастает при испытаниях, проведенных на армированном грунтовом основании, по сравнению с основанием оболочки без усиления.

Эффективность оболочки по отношению к коэффициенту подъема оболочки для фундаментов оболочки с армированием и без него при различной относительной плотности.

Факторы эффективности оболочки также уменьшаются с увеличением угла сопротивления сдвигу, как это подтверждено в . На этом рисунке показано изменение эффективности оболочки ( η ) в зависимости от угла сдвига ( ϕ ) при различной глубине заделки оболочки.Замечено резкое снижение эффективности оболочки при увеличении угла сдвига и увеличение значений эффективности оболочки с увеличением глубины заделки оболочки. Было обнаружено, что увеличение плотности грунтового основания значительно снижает коэффициент эффективности оболочки как для армированного, так и для неармированного основания оболочки. Можно сделать вывод, что при более высокой плотности грунтового основания диапазон улучшения невелик по сравнению с рыхлым и средним относительной плотностью. Это происходит из-за повышения степени улучшения рыхлого состояния за счет оболочечного эффекта и лучшего улучшения за счет наличия армированного слоя.

Изменение коэффициента полезного действия оболочки в зависимости от угла сопротивления сдвигу для фундаментов-оболочек с усилением и без усиления при различном коэффициенте подъема.

Влияние конфигурации оболочки и армирования на характеристики осадки

В этой части была предпринята попытка изучить влияние оболочки основания, а также наличие армированного слоя на результирующую осадку при разрушении. Рассчитанный коэффициент осадки ( F δ ), полученный в результате настоящего экспериментального исследования при различных изученных параметрах, показан на графике.Как правило, для любого основания коэффициент осадки уменьшается для более плотного песка. Сравнение фундаментов-оболочек и плоских фундаментов для любого заданного состояния песка показывает, что фундаменты-оболочки обладают более низким коэффициентом осадки, что демонстрирует лучшие характеристики осадки для фундаментов-оболочек. Сравнение фундамента-оболочки без армирования и с армированием показывает, что коэффициент осадки заметно снижается для фундамента-оболочки с армированием. Также на коэффициенты осадки влияет глубина заделки оболочки.Увеличение глубины заделки оболочки ( a / B ) очевидно уменьшает осадку грунтовой системы основания оболочки как в армированных, так и в неармированных условиях. Но снижение осадки для армированного основания оболочки выше, чем для неармированных случаев. Установлено, что при низкой относительной плотности и глубине заделки ( a / B  = 0,75 армированного состояния) улучшение коэффициента осадки достигает 50 % от его исходного значения плоского основания, в то время как это значение составляет 26 %. для фундамента без армирования.С другой стороны, в плотном состоянии эти значения достигают 55 % для армированного основания оболочки при ( a / B  = 0,75) и 31 % для неармированного основания оболочки. Это еще раз подтвердило эффективность армированного слоя в контроле вертикальной осадки основания оболочки из-за полученного комбинированного эффекта.

Зависимость между углом сопротивления сдвигу и коэффициентом осадки для плоского и оболочкового фундамента с армированием и без армирования при различной плотности.

Механизм разрушения несущей способности системы

В следующем анализе представлены некоторые полезные комментарии о разрушении системы грунта-оболочки с одним армированным слоем и без него.показывает экспериментально и теоретически режимы разрушения фундамента оболочки с армированием и без него. Как правило, в случае нормального плоского основания, расположенного в среднем и плотном состоянии, можно увидеть, что общее разрушение при сдвиге представляет собой четко определенную картину, состоящую из непрерывной поверхности разрушения, которая развивается от одного края основания до поверхности земли. . Механизм обрушения грунта нормального плоского основания на армированном слое, расположенном на заданной глубине под основанием, подробно исследовали Яхмамото и Кусуда [19], а также Михаловски и Ши [20].Их исследование доказало, что отказ был индуцирован и образовался непосредственно под арматурой. Армирование может способствовать увеличению несущей способности за счет значительного изменения геометрии схемы обрушения, предотвращая проникновение механизма вглубь почвы. Армирование предотвращает возникновение наиболее неблагоприятных механизмов, ведущих к увеличению предельной нагрузки. Основная роль включения заключается в снижении скорости деформации в зоне сдвига и уменьшении предельного напряжения сдвига, возникающего в зоне сдвига.Армирование обеспечивает эффективное сдерживание и играет полезную роль в предотвращении вертикального растекания грунта. В результате прочность на сдвиг грунтового основания заметно увеличивается, а картина разрушения изменяется, как указано Михаловски и Ши [20].

Модифицированная схема разрушения для фундамента оболочки без и с усиленным одинарным армирующим слоем, a / B  = 0,50.

Применяя эту терминологию к испытанному основанию-оболочке на армированном песке, можно сделать вывод, что наличие такого армированного слоя под основанием-оболочкой вызывает постепенное уплотнение ограниченного грунтового основания и действует как улучшенная зона.Зона между оболочкой и арматурой может постепенно уплотняться на стадиях нагружения и ведет себя как встроенный блок или единое целое (как указано в виде уплотненного треугольника или клина, как показано на а с воображаемой шириной основания B в соответствии с передачей нагрузки механизм). В результате разрушение грунта при сдвиге происходит ниже армированного элемента из-за большей деформации армированного слоя при разрушении. Основание оболочки и грунт внутри оболочки, расположенный над арматурой, могут препятствовать эффекту глубокого основания. Это подтверждает, что основание оболочки и ограниченный грунт над арматурой ведут себя как встроенный фундамент или жесткий блок, а разрушение грунта распространяется непосредственно под арматурой, что подтверждается экспериментальными результатами, показанными на рисунках b и c. Этот рисунок продемонстрировал, что плоскости разрушения при сдвиге начинаются и рассеиваются ниже армированного слоя.

Необходимо отметить, что не только форма фундамента и плотность грунта, но и другие определяющие факторы, упомянутые выше, влияют на модификацию картины индуцированного разрушения.Например, увеличение глубины заделки может значительно увеличить эффективную нагрузку на арматуру, в результате чего увеличивается несущая способность и изменяется механизм разрушения. Кроме того, воображаемая ширина основания оболочки на поверхности армированного слоя может играть важную роль в изменении плоскости разрушения ( B ). Увеличение ширины оболочки увеличило мнимую ширину, следовательно, увеличилась несущая способность. Поверхности разрушения или плоскости сдвига имели место в нижней части армированного слоя (с).На этом рисунке показан механизм передачи нагрузки и концентрация напряжения, которая в основном находится под арматурой.

Анализ методом конечных элементов подтверждает и показывает изменение схемы разрушения протестированного фундамента-оболочки.

С другой стороны, для основания оболочки с усилением и без него поверхность разрыва модифицируется, как показано на рисунках a, b и c, и нарушение несущей способности происходит в подошве оболочки. Клин поверхности разрушения фундамента-оболочки глубже, чем у плоского фундамента из-за встроенного эффекта.Можно сделать вывод, что использование фундамента-оболочки можно считать хорошим методом увеличения эффективной глубины фундамента, что ясно видно из рисунков соединения. Таким же образом армированный слой под носком подошвы оболочки также может заметно увеличить эффективную глубину фундамента, а поверхность разрушения возникает непосредственно под армированным слоем. Отмечено, что клин поверхности разрыва для оболочкового фундамента с усилением глубже, чем для других систем.Это связано с тем, что полученный клин грунта внутри оболочки и над армированием больше, чем в основании оболочки без армирования. Это также указывает на то, что армированный фундамент-оболочка имеет более высокую несущую способность, чем другие системы. В то время как при низкой относительной плотности армированное основание оболочки может значительно уменьшить вызванное продавливанием разрушение в виде упругой осадки по сравнению с большой осадкой, вызванной в случае плоского основания.

Численное моделирование

В следующей части представлена ​​проверка численного анализа по результатам испытаний модели.Результаты, полученные в результате модельных испытаний, были проверены путем проведения численных исследований с использованием метода конечных элементов. Упруго-пластический анализ методом конечных элементов на плоской деформации был выполнен с использованием коммерческой программы PLAXIS [21]. Этот анализ направлен на выявление характера отказа и поведения напряжения системы армированной оболочки. Он также считается хорошим методом для проверки параметров, которые невозможно измерить в лаборатории, например, масштабного эффекта при использовании крупномасштабного фундамента-оболочки.

Почва в этом анализе была смоделирована по критериям разрушения Мора-Кулона. Что является простым и довольно совместимым и согласуется с результатами экспериментальных испытаний по сравнению с другими моделями. Для этого анализа использовались условия простой деформации и треугольные элементы с 6 узлами. Модуль упругости грунта при различной плотности песка был получен из трехосных испытаний.

Элемент основания оболочки, использованный в этом исследовании, представляет собой балочный элемент, который считается очень жестким и шероховатым (прочность поверхности раздела R между была принята равной 0.67, интерфейсы из песчаной стали). Свойства материала балки: упругая нормальная жесткость EA и жесткость на изгиб EI . Принимая во внимание, что E : модуль упругости используемого материала балки, A : площадь поперечного сечения и I : момент инерции модели основания оболочки. Армированный слой принятой модели был смоделирован как геотекстильный элемент, который определяется осевой горизонтальной жесткостью EA (кН/м) для геотекстильного материала.Элемент виртуального интерфейса с элементом Geotextile был смоделирован перед созданием сетки. В программе моделируются положительные и отрицательные элементы интерфейса с виртуальной толщиной.

Во всех расчетах, описанных в этом исследовании, рассматривается метод управления силами, при котором сосредоточены точечные силы, силы, действующие на геометрическую точку в центре фундаментов-оболочек. Точечные силы на самом деле представляют собой линейные нагрузки, направленные вне плоскости. Входные значения точечных сил задаются в единицах силы на единицу длины (например, кН/м).Значение приложенной точки (система нагрузки А) принимается в соответствии с полученным значением при испытании модели, деленным на ширину основания в плоскости.

Свойства принятого песка, которые были смоделированы и определены в программе: ° и угол дилатансии = 11°). Фундамент-оболочка моделируется как элемент упругой балки и определяется при коэффициенте заделки ( a / B  = 0.75). Основными свойствами основания являются (осевая жесткость, EA = 20,1 кН/м и жесткость на изгиб, EI  = 151 200 кН/м 2 /м).

Проверка анализа методом конечных элементов

Сравнение реакции на смещение нагрузки было рассчитано с использованием анализа методом конечных элементов, а результаты, полученные в результате соответствующих модельных испытаний фундамента-оболочки с усилением и плоского фундамента, показаны на рис. Расчеты методом конечных элементов умеренно точны для расчетных значений предельных нагрузок.Результаты конечных элементов близки к результатам лабораторных тестовых моделей и согласуются с теми же тенденциями.

Кривые установления нагрузки для испытаний модели и численные результаты в плотном состоянии, ϕ  = 41°.

Результаты конечно-элементного анализа подтверждают экспериментальное значение. Однако есть небольшая разница между результатами анализа методом конечных элементов и результатами, полученными в результате модельного теста. Эта разница обусловлена ​​простыми условиями деформации и эффектом масштаба в дополнение к условиям окружающей среды в лаборатории.

Численные результаты

Результаты конечно-элементного анализа и его результаты показаны в a–g для различных вариантов фундамента: плоского, безармированного и с оболочкой. Общий вектор смещения, полученный в результате анализа, показан на (a–c) при соответствующей предельной несущей способности основания. Можно видеть, что оболочка и армирование могут значительно изменить направление деформации по сравнению с плоскими случаями (а), тогда как деформация и движение частиц грунта для плоского основания происходят в основном под основанием, и наблюдается тривиальная восходящая деформация/вспучивание вдоль стороны плоского основания, как ясно показано, а наличие оболочки приводит к тому, что почва значительно вздымается вдоль каждой стороны оболочки (b). Кроме того, армирование может ограничивать и уменьшать деформацию грунта, как показано на c. Как правило, сравнение плоского фундамента и фундамента-оболочки показывает, что поверхность разрыва для фундамента-оболочки глубже, чем у плоского ленточного типа. Это также подтверждает характер отказов системы, как показано в работе Abd-Al-Rhman [6], и согласуется с ней.

Отклики нормального и оболочечного фундамента с армированием и без него ( a / B  = 0,75 и ϕ  = 41°).

Кроме того, при разрушении происходит прогрессирующее уплотнение. Следовательно, грунтовый клин внутри оболочки, расположенный непосредственно над армирующим элементом, ведет себя как единое целое и оседает одновременно, как это рассматривается в п. Это показывает, что векторы смещения распределяются непосредственно под армированием и распространяются на глубину, равную 0,5B, что подтверждает наличие заложенного блока.

С другой стороны, деформации сдвига, связанные с разрушением, показаны на (d–f) для различных типов фундамента. Распределение экстремальных деформаций сдвига представлено в заштрихованной области, где красная заливка относится к максимальным деформациям. Замечено, что для плоского основания максимальные деформации или зоны сильного сдвига находятся непосредственно под основанием на глубине, равной В, и отчетливо уменьшаются как на меньшей глубине, так и по горизонтали на соседних сторонах основания (г). В то время как для испытанного основания-оболочки без армирования максимальные деформации (зоны высокого сдвига) возникают на краю основания-оболочки и уменьшаются на меньшей глубине грунта.Он также продлевается на расстояние, равное 2B, как показано в e. Это еще раз подтверждает, что оболочка может значительно сделать поверхность разрушения глубже, чем это плоское основание, тогда как наличие арматуры под основанием оболочки изменяет результирующие экстремальные деформации. Максимальные деформации сдвига обнаруживаются только в носке оболочки и распространяются на расстояние, равное 0,5B, вдоль сторон оболочки, как четко показано красным штрихом f. Это относится к эффективности оболочки и армирования в изменении распределения деформации.Это также оправдывает влияние усиления на изменение плоскости отказа. Замечено, что разрушение грунта при сдвиге происходит под арматурой непосредственно под блоком фундамента оболочки, который действует как закладной фундамент. Этот фундаментный блок одновременно оседает и передает напряжение под арматуру, как показано на рис. f. Это показало, что максимальные деформации сдвига возникают ниже блока армированного грунта. Таким образом, g подтвердил и обосновал возникновение разрушения грунта при сдвиге в нижней части армированного элемента.На этом рисунке видно, что точки пластичности и отсечки напряжения находятся в основном в ограниченной зоне и распространяются на глубину ниже арматуры. Это подтверждает и подтверждает, что разрушение грунта при сдвиге изменяется и становится отличным от основания оболочки без армирования. Это также подтверждает результаты, полученные и ожидаемые ранее, представленные в .

Для изучения влияния фундамента-оболочки и наличия арматуры значения контактного давления под фундаментом-оболочкой с армированием и без него были численно извлечены из выходных данных программы при различной плотности грунтового основания и глубине заложения ( a / В ).Эти значения были определены на глубине, равной расстоянию ( a /2) ниже осевой линии оболочки и в ограниченной области по бокам оболочки.

Как правило, можно заметить, что контактное давление при разрушении увеличивается с увеличением глубины заделки оболочки, как показано на рис. Увеличение глубины заделки оболочки обеспечило большее удержание более плотного состояния песка, поскольку угол сопротивления сдвигу увеличивается, а контактное давление при разрушении увеличивается. Сравнение фундамента-оболочки с армированием и без армирования показывает, что армирование обладало более тесным давлением, как показано на соответствующем рисунке, в то время как значения контактного давления плоского основания на той же глубине под цоколем были меньше, чем у корпусов-оболочек. .

Изменение контактного давления с соотношением a / B для фундамента-оболочки с усилением и без усиления ниже центра оболочки на глубине a /2, полученное из численного анализа.

Масштабный эффект

Как и во всех мелкомасштабных модельных испытаниях, особенно на песке, необходимо учитывать масштабные эффекты. Есть несколько важных факторов, которые делают недействительным использование мелкомасштабных моделей, которые были построены на песке и протестированы при 1 г.Работа, описанная в этом исследовании, была выполнена на мелкомасштабных физических моделях весом 1 г. Для таких мелкомасштабных моделей важными факторами, которые необходимо учитывать, являются размер частиц грунта, методы строительства, граничные условия, особенности сопряжения грунт-армирование, жесткость армирования и дилатансия при низком напряжении. Kusakabe [22] обобщил данные испытаний и указал, что влияние размера частиц на несущую способность основания становится менее заметным при соотношении ( D 50 / B ), которое меньше 1/100. Следовательно, влияние размера частиц в этом исследовании должно быть меньше, поскольку отношение D 50 / B , используемое в модели, составляло 0,0092. Согласно Брансби и Смиту [23], при гладких боковых стенках и относительно широком резервуаре боковое трение и граничные условия не оказывают существенного влияния на результаты модели в уменьшенном масштабе. Следовательно, внутренние стенки контейнера гладко отполированы, чтобы максимально уменьшить трение с песком. Кроме того, для пренебрежения влиянием граничных условий длина резервуара была принята равной 6-кратной ширине основания, а толщина слоя грунта — 7-кратной ширине основания [24, 25].Кроме того, для придания надлежащей жесткости модельному баку и предотвращения бокового смещения стенок контейнера его боковые стороны и верх были усилены вставными стальными уголками. Методы конструирования, использованные для построения макета модели в лаборатории, были аналогичны полевым требованиям.

Эффект масштаба и валидация использования такого армирования с мелкомасштабной моделью фундамента оболочки были обеспечены и сравнены с результатами лабораторной модели фундамента, представленными ранее.

Эта часть исследования направлена ​​на изучение масштабного эффекта принятого оболочечного фундамента на армированные грунты с использованием анализа конечных элементов, как указано DeMerchant et al.[26] и Чен и Абу-Фарсах [27]. Модель конечных элементов была сначала проверена результатами лабораторных испытаний модели фундамента, как представлено в , а затем была использована для численного исследования реакции нагрузки на осадку фундаментов различных больших размеров и глубины заделки ( a / B ) на армированных грунтовые основания. В этом исследовании принятая ширина основания оболочки составляет 2 м, а коэффициент заделки варьируется и принимается, как указано в этом исследовании. Результаты крупномасштабных модельных оболочек оснований сравнивались с модельными испытаниями в безразмерном виде.Было получено улучшение предельной несущей способности фундамента-оболочки как для малого, так и для большого фундамента по сравнению с плоским фундаментом. Соотношения нагрузки для основания оболочки на армированном песке были определены при различной глубине заделки ( a / B ). Соотношение нагрузок можно получить из следующего выражения ( Lr  =  Q ultR / Q ultF ), где Qi ultR — предельная несущая способность основания на армированном песке 8 4 7 Q ultF — это предельная несущая способность плоского фундамента без усиления.показывает изменение коэффициента нагрузки в зависимости от коэффициента заглубления как для модельного, так и для аналитического крупномасштабного основания оболочки в плотном состоянии. Было замечено, что численные результаты натурных оболочек на армированном песке согласуются с результатами модельных лабораторных испытаний и имеют ту же тенденцию. Но есть небольшое расхождение в результатах около 7%. Как видно на этом рисунке, значения численного анализа (полномасштабные) близки к значениям лабораторных тестовых моделей, подтверждая результаты, полученные в обоих исследованиях.Конечно, небольшие различия между экспериментальными (малая модель) и числовыми значениями (натурные) связаны с ошибками и условиями окружающей среды в лаборатории. В дополнение к изменению уровня напряжения, которое применялось к армированному элементу как в модельном испытании, так и в программе, можно сделать вывод, что текущие результаты модельных испытаний могут подтвердить полномасштабный фундамент, представленный DeMerchant et al. [26] и Чен и Абу-Фарсах [27].

Сравнение повышения несущей способности основания-оболочки на армированном земляном полотне для модельных испытаний и теоретического анализа основания-оболочки большого масштаба.

Выводы

В настоящей статье геотехнические характеристики фундамента-оболочки с однослойным армированием и без него были экспериментально исследованы и сравнены с плоским основанием. Следующие основные выводы представлены, насколько это возможно, в количественной форме. Несмотря на то, что приведенные таким образом значения относятся к конкретным данным, использованным в анализе, их можно рассматривать как показатель общей тенденции этих результатов.

  • 1.

    Грунтовый клин между оболочкой и грунтом над арматурой эффективно блокируется, достигается уплотнение грунтового основания, в результате увеличивается несущая способность основания и уменьшается осадка.

  • 2.

    Было обнаружено, что несущая способность основания-оболочки на армированном плотном земляном полотне увеличивается примерно в 2,5 раза по сравнению с плоским основанием при увеличении отношения глубины заделки a / B с 0,40 до 0,50, и увеличилась в 2,9 раза при увеличении коэффициента глубины заделки с 0,5 до 0,75.

  • 3.

    Достигнуто улучшение несущей способности фундамента-оболочки на армированном рыхлом земляном полотне до 2.80-кратное плоское основание при коэффициенте глубины анкеровки 0,75.

  • 4.

    Увеличение угла сопротивления сдвигу земляного полотна с 31° до 41° для армированного оболочкового основания снижает коэффициент осадки плоского типа на 200–230 % по сравнению с плоским основанием по а / В  = 0,75.

  • 5.

    Коэффициент осадки фундамента-оболочки на армированном рыхлом земляном полотне был снижен на 200% по сравнению с плоским фундаментом при коэффициенте глубины заделки a / B  = 0. 75 и уменьшен на 230% для плотного состояния.

  • 6.

    Эффективность оболочки резко снижается при уменьшении угла сдвига, а значения эффективности оболочки увеличиваются с увеличением глубины заделки оболочки.

  • 7.

    Эффективность оболочки заметно возрастает при испытаниях, проведенных с опорой-оболочкой на армированном грунтовом основании, по сравнению с опорой-оболочкой без усиления.

  • 8.

    Наличие армированного слоя под носком обечайки существенно изменяет нарушение несущей способности.Клин поверхности разрыва для оболочкового фундамента с армирующим слоем глубже, чем у плоского и оболочкового без армирования.

  • 9.

    Анализ методом конечных элементов был подтвержден результатами испытаний модели и идентифицировал закономерности отказа для основания оболочки с усилением и без него.

  • 10.

    Рекомендуется для будущей работы, чтобы обеспечить результаты по крупномасштабному размеру фундамента в полевых условиях, чтобы сделать общие и всеобъемлющие выводы на основе этой рукописи.

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических требований

Эта статья не содержит исследований с участием людей или животных.

Сноски

Экспертная оценка под ответственностью Каирского университета.

Литература

1. Курьян Н.П. Экономичность гиперболических параболоидных фундаментов-оболочек. Геотех Инж. 1977; 8: 53–59. [Google Академия]

2.Фарид А., Давуд Р.Х. Цилиндрические оболочки на упругом основании. Всемирный конгресс, оболочки и пространственные конструкции. Мадрид, Испания; 1979, 1(3). п. 33–46.

3. Паливал Д.Н., Рай Р.Н. Неглубокая сферическая оболочка на фундаменте Пастернака, подвергнутая воздействию повышенной температуры. J Тонкостенная конструкция. 1986; 5 (1): 343–349. [Google Академия]4. Паливал Д.Н., Синха С.Н. Статическое и динамическое поведение пологих сферических оболочек на основании Винклера. J Тонкостенная конструкция. 1986;4(2):411–422. [Google Академия]5. Мелерски Э. Тонкостенный фундамент, опирающийся на стохастический грунт.J Struct Eng ASCE. 1988;114(8):2692–2709. [Google Scholar]

6. Абдель-Рахман М. Геотехнические характеристики фундаментов-оболочек. Кандидатская диссертация. Департамент гражданского строительства, Университет Конкордия, Монреаль, Канада; 1996.

7. Абдель-Рахман М., Ханна А.М. Предельная несущая способность треугольных фундаментов-оболочек на песке. J Geotech Eng ASCE. 1990;116(2):851–1863. [Google Академия]8. Махарадж Д.К. Конечно-элементный анализ фундамента с конической оболочкой. Electron J Geotech Eng – EJGE. 1990; 348: 500–516. [Google Академия]9.Хуат Б., Мохамед А. Исследование методом конечных элементов с использованием кода КЭ Plaxis геотехнического поведения фундамента-оболочки. J Компьютерные науки. 2006;2(1):104–108. [Google Академия] 10. Кентаро Ю., Андриа В., Мизуки Х. Несущая способность и механизм разрушения различных типов фундаментов на песке. J Почва найдена. 2009;49(4):305–314. [Google Академия] 11. Лата Г.М., Сомванши А. Несущая способность квадратных фундаментов на песке, армированном геосинтетикой. Геотекст 2009;27(2):81–294. [Google Академия] 12. Патра К., Дас Б., Аталар С. Несущая способность закладного ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой. Геомембрана J Geotex. 2010;23(1):454–462. [Google Академия] 13. Шалиграм П.С. Поведение треугольного ленточного фундамента-оболочки на геоармированном слоистом песке. Int J Adv Eng Tech IHEAT. 2011;2(1):192–196. [Google Scholar]

14. Йоскими Ю., Тохано И. Статистическая значимость относительной плотности. Оценка относительной плотности и ее роль в геотехнических проектах с использованием несвязных грунтов: ASTM STP523-EB.7744-1, Лос-Анджелес; 25–30 июня 1972 г.п. 74–84.

15. Андровес КЗ. Изменение поведения почвы включениями. Конференция по землеустройству, Париж; 1978. с. 234–45.

16. Абдель-Баки С., Раймонд Г.П. Улучшение несущей способности основания за счет однослойного армирования, В: Материалы конференции по геосинтетике в Ванкувере; 1994. с. 356–67.

17. Абу-Фарсах М., Чен К., Шарма Р. Экспериментальная оценка поведения фундаментов на геосинтетически армированном песке. Почва найдена. 2013;53(2):335–348.[Google Академия] 18. Ханна А., Абдель-Рахман М. Экспериментальное исследование фундаментов-оболочек на сухом песке. Cand Geotech J. 1998; 35:847–857. [Google Академия] 19. Яхмамото К., Кусуда К. Механизмы разрушения и несущая способность армированного фундамента. Геотекс геомембрана. 2001;19(3):127–162. [Google Академия] 20. Михаловски Р.Л., Ши Л. Модели деформации армированного песка фундамента при разрушении. J Geotech Geonviron Eng. 2003;129(3):439–449. [Google Scholar]

21. Брингкгрев Р.Б., Вермеер П.А. Код конечных элементов Plaxis для анализа почвы и горных пород.Версия 7 Plaxis B.V., Нидерланды; 1998.

22. Кусакабе О. Основы. В: Тейлор Р.Н., редактор. Геотехническая центрифужная технология. Блэки академический и профессиональный; Лондон: 1995. Глава 6. [Google Scholar]23. Брансби П.Л., Смит И.А.А. Боковое трение в модельных экспериментах с подпорной стенкой. J Geotech Eng, ASCE. 1975; GT7: 615–632. [Google Scholar]

24. Абдель-Баки С., Рэймонд Г.П. Армирование грунта для мелкозаглубленного фундамента. В: Материалы 2-й инженерно-геологической конференции, Каир; 1993.п. 488–99.

25. Раймонд Г.П. Армированный гранулированный грунт для улучшения грунта, поддерживающего гусеницу. Специальное издание ASCE Geotech. 1992;30(2):1104–1115. [Google Академия] 26. ДеМерчант М., Валсангкар А., Шривер А. Испытания плитой под нагрузкой на легком заполнителе из расширенного сланца, армированного георешеткой. Геотекс геомембрана. 2002;20(3):173–190. Дата онлайн-публикации: 1 июня 2002 г. [Google Академия] 27. Чен К., Абу-Фарсах М. Численный анализ для изучения влияния масштаба мелкозаглубленного фундамента на армированные грунты. Гео-Границы.2011: 595–604. [Google Scholar]

Армирование ленточного фундамента. Типовые схемы армирования ленточного фундамента

Армирование фундамента – это процесс, необходимый для усиления конструкции и увеличения срока службы здания. Другими словами, это сборка «каркаса», играющего роль защитного компонента, сдерживающего давление грунта на стенки основания. Но для того, чтобы эта функция реализовывалась в максимальной степени, необходимо не только правильно рассчитать арматуру для ленточного фундамента, но и знать, как организовать ход строительных работ.


Основой ленточного фундамента является бетонный раствор, состоящий из цемента, песка и воды. К сожалению, физические характеристики строительного материала не гарантируют отсутствия деформации основания здания. Для повышения способности противостоять подвижкам фундамента, перепадам температур и другим негативным факторам необходимо наличие металла в конструкции.
 Этот материал пластичен, но обеспечивает надежную фиксацию; поэтому армирование является значимым этапом в комплексе работ.

Армирование для ленточных фундаментов — стальной стержень с ребрами жесткости

Армирование фундамента требуется в местах, где могут возникать зоны растяжения. Отмечено, что наибольшее напряжение возникает на поверхности основания, что создает предпосылки для армирования вблизи верхнего уровня. С другой стороны, во избежание коррозии каркаса его необходимо защитить от внешних воздействий слоем бетона.

Важно! Оптимальное расстояние арматуры для фундамента – 5 см от поверхности.

Так как невозможно предугадать ход деформации, зоны растяжения могут возникать как в нижней части (при прогибе середины вниз), так и в верхней (при прогибе рамы вверх). Исходя из этого, арматура должна проходить снизу и сверху арматурой диаметром 10-12 мм, причем эта арматура для ленточного фундамента должна иметь ребристую поверхность.

Обеспечивает идеальный контакт с бетоном.

Зоны ленточного фундамента

Остальные части каркаса (горизонтальные и вертикальные поперечные стержни) могут иметь гладкую поверхность и меньший диаметр.
 При армировании монолитного ленточного фундамента, ширина которого обычно не превышает 40 см, допускается применять 4 стержня арматуры (10-16 м), соединенных с каркасом диаметром 8 мм.

Важно! Расстояние между горизонтальными стержнями (при ширине 40 см) – 30 см.

Ленточный фундамент имеет при большой длине малую ширину, поэтому в нем появятся продольные напряжения, а поперечных совсем не будет. Из этого следует, что поперечные вертикальные и горизонтальные брусья, которые будут ровными и тонкими, нужны только для создания каркаса, а не для приема нагрузок.

Угловое армирование требует особого внимания

Особое внимание следует уделить армированию углов: бывают случаи, когда деформация происходит не в средней, а в угловой части. Углы следует армировать так, чтобы один конец согнутого элемента арматуры заходил в одну стену, а другой — в другую.
Специалисты советуют шатуны использовать проволоку. Ведь не каждая марка арматуры изготавливается из стали, которую можно сваривать. Но даже если сварка допустима, часто возникают проблемы, которых можно избежать с помощью проволоки, например, перегрев стали, приводящий к изменению свойств, утонение стержня в месте сварки, недостаточная прочность сварного шва и т. д.

Схема конструкции арматуры

Армирование начинается с установки опалубки, внутренняя поверхность которой выложена пергаментом, что позволяет в дальнейшем упростить демонтаж конструкции. Создание каркаса производится по схеме:
  1. В грунт траншеи вбиваются арматурные стержни длиной, равной глубине основания. Следует соблюдать расстояние 50 мм от опалубки и шаг 400-600 мм.
  2. На днище устанавливаются стойки (80-100 мм), на которые укладываются 2-3 нити нижнего ряда арматуры.В качестве подставок отлично подойдут кирпичи, установленные на ребро.

  3. Верхний и нижний ряд арматуры крепятся вместе с поперечными перемычками к вертикальным штифтам.
  4. В местах пересечения закрепить проволокой или сваркой.

Видео познакомит с удобным способом вязания арматуры по шаблону:

Важно! Следует строго соблюдать расстояние до наружных поверхностей будущего фундамента. Делать это лучше из кирпича. Это одно из важнейших условий, так как металлические конструкции не должны опираться непосредственно на днище. Они должны быть приподняты не менее чем на 8 см над землей.

После установки арматуры остается сделать вентиляционные отверстия и залить бетонным раствором.

Вам нужно знать!
Вентиляционные отверстия не только способствуют повышению амортизирующих характеристик фундамента, но и препятствуют возникновению гнилостных процессов.

Расчет расхода материалов

Для выполнения расчета ленточного фундамента необходимо заранее знать некоторые параметры.Давайте посмотрим на пример. Допустим, наш фундамент имеет прямоугольную форму и следующие размеры: ширина – 3,5 метра, длина – 10 метров, высота отливки – 0,2 метра, ширина пояса – 0,18.
 В первую очередь необходимо рассчитать общий объем отливки, для чего необходимо узнать размеры основы так, как если бы она имела форму параллелепипеда. Для этого проделываем несколько простых манипуляций: узнаем периметр основания, а затем умножаем периметр на ширину и высоту отливки.
  P = AB + BC + CD + AD = 3,5 + 10 = 3,5 + 10 = 27
  V = 27 х 0,2 х 0,18 = 0,972

Но на этом расчет монолитного фундамента не заканчивается. Узнали, что сам фундамент, а точнее отливка, занимает объем в округленном виде равный 0,97 м3. Теперь нужно узнать объем внутренней части фундамента, т.е. того, что находится внутри нашей ленты.

Получаем объем «начинки»: умножаем ширину и длину основания на высоту отливки и узнаем общий объем:
10 х 3.5 х 0,2 = 7 (м.куб.)
 Вычесть объем отливки:
 7 — 0,97 = 6,03 м3

Результат: объем отливки 0,97 м3, внутренний объем наполнителя 6,03 м3.

Теперь нужно рассчитать количество арматуры. Допустим, диаметр будет 12 мм, в отливке – 2 горизонтальные нити, т.е. 2 стержня, а по вертикали, например, стержни будут располагаться через каждые полметра. Известен периметр — 27 метров. Итак, умножаем 27 на 2 (турники) и получаем 54 метра.

Вертикальные стержни: 54/2 + 2 = 110 стержней (108 промежутков по 0,5 м и два по краям). Добавляем в уголок еще один прут и получаем 114 прутков.
Допустим, высота стержня 70 см. Получается: 114 х 0,7 = 79,8 метра.

Последний штрих – опалубка. Предположим, мы будем строить его из досок толщиной 2,5 см, длиной 6 метров и шириной 20 см.
Рассчитайте площадь боковых поверхностей: периметр умножьте на высоту отливки, а затем на 2 (с запасом, не учитывая уменьшение внутреннего периметра по отношению к внешнему): (27 х 0 .2) х 2 = 10,8 м2
Площадь доски: 6 х 0,2 = 1,2 м2; 10,8 / 1,2 = 9
Нам понадобится 9 досок длиной 6 метров. Не забудьте добавить платы для подключения (на ваше усмотрение).

Результат: Требуется 1 м3 бетона; заполнитель 6,5 м3; 134 метра арматуры и 27 погонных метров досок (шириной 20 см), шурупов и брусков. Приведенные значения округлены.

Результаты кропотливой расчетной работы

Теперь вы знаете не только как правильно армировать ленточный фундамент, но и как рассчитать необходимые комплектующие.А это значит, что построенный вами фундамент будет надежным и прочным, позволяющим возводить монолитные конструкции любой конфигурации.

Для каждого здания и сооружения необходим надежный фундамент. В малоэтажном строительстве для усиления используется армирование ленточного фундамента, возведение которого является одним из самых ответственных и затратных этапов.

Экономить на количестве и качестве материала не следует, ведь пренебрежение технологией и правилами приведет к плачевным последствиям.

Устройство основания осуществляется в следующей последовательности:

  1. Отбор проб грунта из траншеи в соответствии с чертежами на армирование ленточного фундамента.
  2. Выполнение песчаной подушки с трамбовкой.
  3. Монтаж каркаса из стальной арматуры.
  4. При температуре наружного воздуха ниже пятиградусной отметки необходимо подогрев бетона.
  5. Крепление опалубки.
  6. Заливка бетона.

Прежде чем правильно армировать фундамент, следует выяснить свойство грунта, составить схему, рассчитать количество материала и приобрести его.

Арматура ленточного фундамента по ГОСТ 5781

При составлении проекта, помимо линейных параметров бетонной ленты, указывается еще и характеристика арматуры:

  • арматура какого диаметра нужна для фундамента;
  • количество стержней;
  • их местонахождение.

Если планируется самостоятельно возводить и армировать ленточный фундамент под дом, гараж, то придерживайтесь определенных правил в соответствии с действующими СНиП и ГОСТ 5781-82.В последнем представлены классификация и сортамент горячекатаного круглого проката периодического и гладкого профиля, предназначенного для армирования рядовых и предварительно напряженных железобетонных конструкций (арматурная сталь). А также указаны:

  • технические требования;
  • упаковка, маркировка;
  • транспортировка и хранение.

Перед армированием ленточного фундамента следует ознакомиться с классификацией арматуры. Стержни по внешнему виду гладкие и периодического профиля, т. е. гофрированные.

Максимальный контакт с залитым бетоном достигается только при использовании арматуры с профильной поверхностью.

Отражение может быть:

  • кольцевая;
  • серп;
  • смешанный.

Также арматура подразделяется на классы А1-А6 в зависимости от марки и физико-механических свойств используемой стали: от низкоуглеродистой до приближающейся к легированной.

При самостоятельном армировании ленточного фундамента не обязательно знать все параметры и характеристики классов.Достаточно ознакомиться с:

марка стали

  • ;
  • диаметра стержней;
  • допустимые углы изгиба в холодном состоянии;
  • радиуса кривизны изгиба.

Эти параметры можно указать в прайс-листе при закупке материалов. Они представлены в таблице ниже:

Значения из последнего столбца важны при изготовлении гнутых элементов (хомутов, ножек, вставок), так как увеличение угла или уменьшение радиуса изгиба приведет к потере прочностных свойств армирование.

Для самостоятельного выполнения ленточного фундамента обычно берут гофрированный стержень класса А3 или А2, диаметром 10 мм и более. Для гнутых элементов – гладкая арматура А1 диаметром 6-8 мм.

Как правильно разместить арматуру

Расположение арматуры в ленточном фундаменте влияет на прочность и несущую способность основания. Эти параметры напрямую зависят от:

  • толщина арматуры;
  • длина и ширина рамы;
  • формы стержней;
  • способ вязания.

Фундамент в процессе эксплуатации подвергается постоянным нагрузкам в результате подвижек грунта при морозном пучении, просадке, наличии карстовых и сейсмических явлений, наконец, веса самого здания. Таким образом, верх основания в основном испытывает сжатие, а низ — растяжение. В середине нагрузки практически нет. Поэтому армировать его не имеет смысла.

В схеме армирования ярусы каркаса располагаются продольно по верху и низу ленты.При необходимости усиления выявленного при расчете фундамента устанавливаются дополнительные ярусы.

При высоте основания более 15 см применяется вертикальное поперечное армирование из гладких стержней.

Быстрее и удобнее сделать рамку из индивидуальных контуров, сделанных заранее. Для этого прутья сгибаются по заданным параметрам, образуя прямоугольник. Их следует сделать одинаковыми без отклонений. Таких элементов потребуется много.Работа довольно трудоемкая, но в окоп уйдет быстро.

Поперечная арматура в фундаменте устанавливается с учетом нагрузок, действующих поперек оси фундамента. Он закрепляет продольные стержни в заданном расчетном положении и препятствует возникновению и развитию трещин. Расстояние между стержнями зависит от марки, способа укладки и уплотнения бетона, диаметра арматуры и ее размещения по направлению бетонирования.Также не следует забывать, что каркас фундамента должен располагаться в 5-8 см от верхнего уровня заливки и краев опалубки.

При соединении стержней с помощью вязальной проволоки и специального крючка. Применение сварки допустимо только для фитингов, имеющих в маркировке букву «С». Каркас собирается с помощью стержней и хомутов, связывающих его в единую конструкцию. Шаг арматуры в ленточном фундаменте должен составлять 3/8 его высоты, но не более 30 см.

Усиление подошвы

Для одноэтажного дома и в условиях хорошего грунта фундамент заглубляют на глубину промерзания грунта. В этом случае армирование подошвы ленточного фундамента выполняет скорее страховочную функцию. Сделайте это, поместив сетку из прутьев в нижнюю часть основания. Взаимная договоренность в данном случае не играет роли. Главное, чтобы слой бетона был не более 35 см.

На слабых грунтах или при большой расчетной нагрузке может потребоваться фундамент с более широкой подошвой.Тогда применяется продольная арматура, как и в первом случае, а для поперечной требуется отдельный расчет.

Как усилить углы

Примыкания и углы в основаниях являются местами концентрации разнонаправленных напряжений. Неправильная стыковка арматуры в этих проблемных местах приведет к образованию поперечных трещин, сколов и расслоений.

Углы ленточного фундамента армируются по определенным правилам:

  1. Стержень изогнут так, что один его конец углубляется в одну стенку основания, другой — в другую.
  2. Минимальный припуск стержня на другую стену 40 диаметров арматуры.
  3. Простое связанное перекрестье не используется. Только с применением дополнительных вертикальных и поперечных стержней.
  4. Если отвод к другой стене не позволяет сделать длину стержня, то для их соединения используется Г-образный профиль.
  5. Один хомут от другого в раме должен располагаться на расстоянии в два раза меньшем, чем в ленте.

Для того, чтобы нагрузки в углах ленточного основания распределялись равномерно, делается жесткая связка из внешней и внутренней продольной арматуры.

Как рассчитать арматуру

Расчет армирования ленточного фундамента производится с учетом возможных напряжений при возведении и эксплуатации сооружения. Например, продольное растяжение за счет такой конструкции: вертикальные и поперечные стержни в длинных и относительно узких каналах почти не влияют на распределение нагрузок, а выполняют роль элементов крепления.

Чтобы рассчитать, сколько арматуры закладывать в фундамент, нужно определить его размер. Для узкой базы в 40 см будет достаточно четырех продольных прутьев – по два вверху и внизу. Если планируется выполнить фундамент размером 6 х 6 м, то на одну сторону каркаса потребуется 4 х 6 = 24 м. Тогда общее количество продольной арматуры будет 24 х 4 = 96 м. Его удобно учитывать при самостоятельном составлении чертежа раскладки арматуры.

Если нет возможности купить прутья нужной длины, то их можно ставить внахлест (более метра) друг на друга.

Стоимость фундамента складывается из цены используемых материалов и объема работ. При расчете лучше использовать проект с указанной глубиной и шириной основания. Также на стоимость влияет удаленность объекта строительства и сопутствующие работы, такие как:

  • гидроизоляция;
  • утепление;
  • отмостка;
  • осадков.

Все это составляет окончательную цену. Хотя для небольшого строения фундамент можно сделать даже своими руками.Самое сложное и долгое в сооружении ленточного фундамента – это его армирование, но можно справиться и в одиночку. Конечно, с двумя-тремя помощниками работать проще и безопаснее.

Видео об армировании монолитных ленточных фундаментов

Любое здание, вне зависимости от его назначения, немыслимо без надежного фундамента. Возведение фундамента — одна из важнейших и закономерных задач всего строительного цикла в целом, и этот этап, кстати, часто является одним из самых трудоемких и затратных — нередко до трети на это уходит смета.Но при этом здесь должны быть абсолютно исключены любые упрощения, необоснованная экономия на качестве и количестве необходимых материалов, пренебрежение существующими правилами и технологическими рекомендациями.

Из всего многообразия конструкций фундаментов он пользуется максимальной популярностью как наиболее универсальный, подходящий для большинства возводимых домов и хозяйственных сооружений в сфере частного строительства. Такая база отличается высокой надежностью, но, разумеется, при ее качественном исполнении.А ключевым условием прочности и долговечности является грамотно спланированное и правильно проведенное армирование ленточного фундамента, чертежи и основные принципы устройства которого и станут вопросами рассмотрения в данной публикации.

Помимо схем, в статье будет предоставлено несколько калькуляторов, которые помогут начинающему строителю в выполнении этой достаточно сложной задачи по созданию ленточного фундамента.

Важные особенности ленточного фундамента

Общие понятия.Преимущества ленточного фундамента

Итак, вкратце несколько общих понятий о строительстве ленточного фундамента. Сама по себе она представляет собой сплошную бетонную полосу, без зазоров в дверях или дверных проемах, которая становится основой для возведения всех наружных стен и капитальных внутренних перегородок. Сама лента заглубляется на определенное расчетное расстояние в землю и при этом своей базовой частью выступает сверху. Ширина ленты и глубина ее закладки, как правило, выдерживается одинаковой по всему фундаменту.Такая форма способствует наиболее равномерному распределению всех нагрузок, приходящихся на основание здания.

Ленточные фундаменты также можно разделить на несколько разновидностей. Так, их не только заливают из бетона, но и делают сборными, используя, например, специальные фундаментные железобетонные блоки, или используя бутовую засыпку. Однако, поскольку наша статья посвящена армированию, в дальнейшем будет рассматриваться только монолитный вариант ленты фундамента.

Ленточный фундамент можно отнести к универсальному типу фундаментов.Такая схема обычно предпочтительнее в следующих случаях:

  • При возведении домов из тяжелых материалов — камня, кирпича, железобетона, строительных блоков и т.п. Словом, когда нужно равномерно распределить очень значительную нагрузку на грунт.
  • Когда в планах застройщика получить в свое распоряжение полноценный подвал или даже цокольный этаж — это может позволить только ленточная схема.
  • При строительстве многоэтажных зданий с применением тяжелых перекрытий.
  • При застройке участка характерна неоднородность верхних слоев почвы. Исключение составляют лишь совсем неустойчивые грунты, когда создание ленточного фундамента становится невозможным или невыгодным, и есть смысл обратиться к другой схеме. Ленточный фундамент также невозможен в регионах с вечной мерзлотой.

Монолитный ленточный фундамент имеет немалое количество других достоинств, к которым относятся долговечность, исчисляемая многими десятками лет, относительная простота и понятность конструкции, широкие возможности в плане прокладки коммуникаций и организации утепленных полов на первом этаже.По прочности он не уступает монолитным плитам, а то и превосходит их, при этом требует меньших материальных затрат.

Однако не стоит думать, что ленточный фундамент – абсолютно неуязвимая конструкция. Все эти преимущества будут иметь силу только в том случае, если параметры основания для возводимого дома будут соответствовать условиям района строительства, расчетной нагрузке и иметь запас прочности. А это, в свою очередь, означает, что к конструкции фундамента всегда предъявляются особые требования (кстати).И ленточная арматура в ряду этих задач занимает одну из ключевых позиций.

Ширина ленты фундамента и глубина ее заложения

Это два ключевых параметра, от которых будет зависеть сама схема армирования будущей ленты фундамента.

Клапаны цены

арматура

А вот по степени заглубления в грунт ленточные фундаменты можно разделить на две основные категории:

  • Мелкозаглубленный ленточный фундамент подходит для строительства каркасных строений, небольших дачных домов и хозяйственных построек при условии наличия на участке достаточно устойчивого, плотного грунта.Подошва ленты располагается выше границы промерзания грунта, то есть обычно не опускается ниже 500 мм, исключая цоколь.
  • Для зданий, возводимых из тяжелых материалов, а также на участках, где состояние грунта неустойчиво, необходима лента глубокой укладки. Его подошва уже опускается ниже уровня промерзания грунта, не менее 300÷400 мм, а если в планах строительства имеется еще и (подвал), то и того ниже.

Понятно, что высота ленты фундамента в целом, включая глубину ее залегания, это отнюдь не произвольные величины, а параметры, полученные в результате тщательно выполненных расчетов.При проектировании учитывается целый массив исходных данных: тип грунтов на участке, степень их устойчивости как в поверхностных слоях, так и изменение структуры по мере ее углубления; климатические особенности региона; наличие, расположение и другие особенности подземных водоносных горизонтов; сейсмические характеристики местности. Кроме того, накладывается специфика планируемого к возведению здания — общая нагрузка, как статическая, создаваемая только массой конструкции (естественно, с учетом всех ее составляющих элементов), так и динамическая, вызываемая как эксплуатационными нагрузками, так и всевозможные внешние воздействия, в том числе ветер, снег и другие.

Исходя из всего вышесказанного, будет уместно сделать один важный момент. Принципиальная позиция автора этих строк заключается в том, что расчет основных параметров ленты фундамента не терпит дилетантского подхода.

Несмотря на то, что в Интернете можно найти множество онлайн-заявок на подобные расчеты, вопрос проектирования фундамента все же будет правильнее доверить специалистам. При этом корректность предложенных расчетных программ никоим образом не оспаривается – многие из них полностью соответствуют действующим СНиП и способны давать действительно точные результаты.Проблема лежит несколько в другой плоскости.

Суть в том, что любая, даже самая совершенная программа расчета требует точных входных данных. Но в этом деле без специальной подготовки не обойтись. Согласитесь, правильно оценить геологические особенности площадки под строительство, учесть все нагрузки, приходящиеся на ленту фундамента, и при их осевом расширении предусмотреть все возможные динамические изменения, просто не под силу неспециалисту.Но каждый исходный параметр имеет значение, и его занижение вполне может потом «сыграть злую шутку».

Правда, если планируется возведение небольшого загородного дома или хозяйственной постройки, то приглашение специалиста-проектировщика может показаться излишней мерой. Ну а на свой страх и риск владелец может построить мелкозаглубленный ленточный фундамент, используя, например, примерные параметры, которые указаны в таблице ниже. Для легких конструкций сильно заглубленная лента не требуется (крупное заглубление может сыграть даже отрицательную роль, из-за приложения касательных сил при морозном вспучивании грунта).Как правило, в таких случаях ограничиваются максимальной глубиной подошвы 500 мм.

Вид строящегося здания Сарай, баня, хозяйственные постройки, небольшой гараж Одноэтажный летний дом, в том числе — с мансардой Одно- или двухэтажный коттедж, предназначенный для постоянного проживания Двух- или трехэтажный особняк
Среднее значение нагрузки на грунт, кН/м² 20
30
50
70
ТИПЫ ЗАЗЕМЛЕНИЯ
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ГЛУБИНА
ЛЕНТЫ
 (БЕЗ СЧЕТА
ЧАСТИ ОСНОВАНИЯ)
Сильно каменистая почва, фляга 200 300 500 650
Глина плотная, суглинок, не разлагающийся после сжатия ладонью 300 350 600 850
Сухой спекшийся песок, супесь 400 600 Обязательный профессиональный расчет фундамента
Мягкий песок, ил или супесь 450 650 Обязательный профессиональный расчет фундамента Обязательный профессиональный расчет фундамента
Очень мягкий песок, ил или супесь 650 850 Обязательный профессиональный расчет фундамента Обязательный профессиональный расчет фундамента
Торфяное болото Требуется другой тип фундамента. Требуется другой тип фундамента. Требуется другой тип фундамента.

Еще раз подчеркнем, что это лишь средние значения, которые нельзя считать истиной в последней инстанции. В любом случае, если строитель-любитель использует такие источники, он берет на себя определенный риск под свою ответственность.

Теперь — о ширине ленты фундамента.

Он тоже имеет свои особенности. Во-первых, для обеспечения жесткости конструкции фундамента принято придерживаться правила, согласно которому общая высота ленты должна быть не менее чем в два раза больше ее ширины – но это правило легко соблюдать.И второе – ширина ленты в области подошвы должна быть такой, чтобы распределяемая нагрузка была меньше расчетных параметров сопротивления грунта, разумеется, тоже с определенным конструктивным запасом. Одним словом, лента фундамента при полной нагрузке должна стоять устойчиво, не проваливаясь в землю. В целях экономии материалов подошву ленточного фундамента часто делают с уширением для увеличения площади опирания.

Наверное, нет смысла приводить здесь формулы и табличные значения сопротивления грунта для самостоятельных расчетов.Причина та же: не столько сложность выполнения расчетов, сколько проблемы с правильным определением исходных параметров. То есть, опять же, по таким вопросам лучше обращаться к профессионалам.

Ну а если строится легкая постройка или загородный дом, то можно руководствоваться тем, что ширина ленты должна быть как минимум на 100 мм больше толщины возводимых стен. Как правило, при самостоятельном планировании фундамента принимают круглые значения, кратные 100 мм, начиная обычно от 300 мм и выше.

Арматура фундаментной ленты

Если проектированием ленточного фундамента занимается специалист, то в готовый чертеж обязательно будут включены не только линейные параметры самого бетонного пояса, но и характеристики арматуры — диаметр арматурных стержней, их количество и пространственное расположение . Но в случае, когда принимается решение о самостоятельном возведении основания под здание, при планировании проекта необходимо учитывать определенные правила, установленные действующими СНиП.

Цены на цемент

Какие фитинги подходят для этих целей?

Для правильного планирования нужно хоть немного разбираться в ассортименте арматуры.

Существует несколько критериев классификации арматуры. К ним относятся:

  • Технология производства. Итак, арматура бывает проволочная (холоднокатаная) и стержневая (горячекатаная).
  • По типу поверхности арматурный прокат бывает гладким и имеющим периодический профиль (гофрирование).Поверхность профиля арматуры обеспечивает максимальный контакт с заливкой

  • Арматура может быть предназначена для конструкций из обычного или предварительно напряженного бетона.

Для создания армирующей конструкции ленточного фундамента, как правило, применяется арматура, изготовленная по ГОСТ 5781. Настоящий стандарт включает горячекатаный прокат, предназначенный для армирования обычных и предварительно армированных конструкций.

В свою очередь эта арматура делится на классы, от А-I до А-VI.Различие в основном заключается в марках, используемых для производства стали и, следовательно, в физико-механических свойствах изделий. Если в арматуре начальных классов используется низкоуглеродистая сталь, то в изделиях высокого класса параметры металла приближаются к легированным сталям.

Не обязательно знать все характеристики классов арматуры при самостоятельном строительстве. А самые важные показатели, которые повлияют на создание арматурного каркаса, приведены в таблице.В первой колонке указаны классы арматуры по двум стандартам обозначения. Так, в скобках дано обозначение классов, цифровое обозначение которых показывает предел текучести стали, используемой для производства арматурной стали – при закупке материала такие показатели также могут фигурировать в прайс-листе.

Класс арматуры по ГОСТ 5781 Марка стали Диаметры стержней, мм Допустимый угол изгиба в холодном состоянии и минимальный радиус кривизны при изгибе (d — диаметр стержня, D — диаметр диаметр оправки для гибки)
А-И (А240) Ст3кп, Ст3сп, Ст3пс 6 ÷ 40 180º; Д = д
A-II (A300) Ct5sp, St5ps 10 ÷ 40 180º; Д = 3
-«- 18Г2С 40 ÷ 80 180º; Д = 3
AC-II (AC300) 10gt 10 ÷ 32 180º; Д = д
А-III (А400) 35ГС, 25Г2С 6 ÷ 40 90º; Д = 3
-«- 32G2Rps 6 ÷ 22 90º; Д = 3
A-IV (A600) 80C 10 ÷ 18 45º; Д = 5d
-«- 20ХГ2Ц, 20ХГ2Т 10 ÷ 32 45º; Д = 5d
А-В (А800) 23Х2Г2Т, 23Х2Г2Ц 10 ÷ 32 45º; Д = 5d
A-VI (A1000) 22X2G2AU, 20X2G2SR, 22X2G2R 10 ÷ 22 45º; Д = 5d

Обратите внимание на последнюю колонку, где указаны допустимые углы изгиба и диаметры кривизны.Это важно с той точки зрения, что при создании армирующей конструкции приступают к изготовлению гнутых элементов — хомутов, вставок, лап и т. д. При изготовлении проводников, оправок или других приспособлений для гибки необходимо ориентироваться на эти величины , так как уменьшение радиуса изгиба или превышение угла может привести к потере арматурой своих прочностных свойств.

Стержни

класса A-I доступны в гладком исполнении. Все остальные классы (за некоторыми исключениями, которые, однако, в большей степени зависят от индивидуальных требований заказчика) — с периодическим профилем.

Укажите запрашиваемые значения и нажмите «Рассчитать минимальное количество стержней арматуры»

Расчетная высота ленты (с учетом заглубления и основания), м

Расчетная толщина ленты, м

Диаметр арматуры

После проведения расчета может оказаться, что для армирования достаточно даже двух-трёх стержней. Однако при ширине ленты фундамента более 150 мм и высоте более 300 мм все же рекомендуется размещать два пояса продольной арматуры по два стержня в каждом – как показано на схеме.При этом калькулятор поможет определить минимальное значение диаметра – возможно, увеличив количество стержней до 4 штук, можно в целях экономии использовать более тонкую арматуру. Правда, не забываем рекомендации таблицы выше.

При получении четного значения сверх 4-х стержней рекомендуется распределить арматуру на три зоны, расположив среднюю по центру между верхней и нижней. Если получается нечетное количество, пять и более штук, то непарным стержнем имеет смысл усилить нижний ярус арматуры – именно здесь на ленту фундамента действуют наибольшие изгибающие нагрузки.

Еще одно правило: требованиями СНиП установлено, что расстояние между соседними элементами продольной арматуры не должно превышать 400 мм.

Стержни продольной арматуры соединяются в объемную конструкцию с помощью заготовленных хомутов. Для их изготовления обычно сооружается специальное приспособление – его легко собрать на верстаке или на отдельной подставке.

Этап установки хомутов также подчиняется определенным правилам.Так, она не должна быть больше ¾ высоты ленты фундамента, и при этом – не превышать 500 мм. На участках армирования – на углах и примыкающих стенках хомуты устанавливаются еще чаще – об этом будет сказано ниже.

Если на прямом участке необходимо соединить два арматурных стержня, расположенных на одной линии, то между ними делают нахлест не менее 50d (d — диаметр арматурного стержня). Применительно к наиболее часто используемым диаметрам 10 и 12 мм такой нахлест составит от 500 до 600 мм.Кроме того, на этом участке целесообразно установить дополнительный зажим.

Соединение арматуры и хомутов в единую конструкцию производится вязкой с использованием стальной оцинкованной проволоки.

Даже если в распоряжении имеется сварочный аппарат, а владелец считает себя достаточно опытным сварщиком, армирование конструкции все равно должно выполняться посредством проволочных скруток. Плохо сваренный стык, а еще хуже – перегрев арматуры приведет к резкому снижению прочностных характеристик создаваемой конструкции.Не зря к сварке армирующих конструкций в промышленном строительстве допускаются только высококвалифицированные специалисты. А кроме того, необходимо использовать еще и специализированную арматуру, в обозначении класса которой есть индекс «С» — сварка.

В данной публикации мы не будем останавливаться на вопросах практического вязания арматурного каркаса — эта тема заслуживает отдельного рассмотрения.

Армирование сложных участков рамной конструкции

Если с установкой каркаса на прямых участках армирующего пояса ленточного фундамента все достаточно понятно, то на сложных участках очень часто многие допускают ошибки.Свидетельством тому являются многочисленные опубликованные в Интернете фотографии, на которых хорошо видно, что две сходящиеся в углу или примыкающие друг к другу рамы просто соединены проволочными скрутками в местах пересечения арматуры.

Неправильно смонтированные узлы соединения или примыкания армирующих поясов приводят к тому, что нарушается равномерное распределение по осям нагрузки, падающей на фундамент, что в дальнейшем вполне может привести к появлению трещин или даже разрушению лента в этих местах.Существуют определенные схемы армирования таких узлов – они будут рассмотрены ниже в таблице.

Основные схемы армирования углов и примыкающих секций

(На схемах граница ленты фундамента показана бордовым цветом, стержни продольной арматуры — темно-серым цветом, хомуты каркаса — синим цветом. Дополнительно будут выделены разными цветами отдельные специфические элементы узла арматуры, который указан в текстовой части.Все иллюстрации даны в миниатюре, которую можно увеличить кликнув мышкой).

Схема армирования углов и стыков Краткое описание схемы
УСИЛЕНИЕ НА ЗАВОДАХ СОБАКИ-ПРАВИЛЬНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ЛЕНТЫ
При необходимости выполнить тупое изменение направления ленты фундамента, при условии, что угол превышает 160 градусов, специальное армирование можно не делать.
 Продольная арматура изгибается под нужным углом.
Шаг установки хомутов (S) практически не изменился.
 Единственной особенностью является то, что два хомута располагаются рядом в месте изгиба арматуры, расположенной на внутреннем контуре ремня.
Аналогичная, казалось бы, ситуация, но угол изменения направления хоть и тупой, но меньше 160 градусов. Схема усиления уже другая.
 Арматурный стержень, идущий по внешнему контуру рамы, просто изгибается в соответствии с нужным направлением.
 Сходящиеся, но внутренний контур к углу стержня делают более длинным, чтобы они пересекались друг с другом, доходили до противоположной стороны пояса армирования и заканчивались на нем согнутыми под прямым углом ногами (выделено красным). Длина этой криволинейной части лапы не менее 50 d (d — диаметр продольного арматурного стержня).
Лапы привязываются к стержню внешней арматуры, а шаг установки хомутов на этом участке уменьшен вдвое.
  На вершине угла по внешнему контуру дополнительно устанавливается дополнительный вертикальный отрезок арматуры (показан оранжевой стрелкой).
УСИЛЕНИЕ УСИЛЕНИЕ УСИЛЕНИЕ
Схема с одним большим свесом и двумя «ножками».
 Продольные арматуры, сходящиеся по внутреннему контуру каркаса, пересекаются друг с другом, доходя до противоположных стенок опалубки, где изгибаются, образуя «лапы» (показаны красным), расположенные в расходящихся направлениях. Минимальная длина «ножек» от 35 до 50d.
 Одна арматура по внешнему контуру отрезается в углу, а вторая, перпендикулярная ей, загибается с образованием большого нахлеста (показан фиолетовым цветом), который должен быть такой длины, чтобы как минимум полностью перекрывать « ступня».
Вся конструкция соединяется с помощью хомутов, шаг которых не должен превышать половины конструкции — 1/2S.
  Вершина угла изгиба дополнительно усилена вертикальным армированием.
Схема аналогична предыдущей.
Продольная арматура также заводится и сгибается «лапами», а вместо нахлеста по внешнему контуру арматуры устанавливается Г-образная вставка (показана зеленым цветом).
  Каждая сторона этой вставки имеет длину не менее 50d.
Узловая — с применением зажимов, установленных с половинным уменьшенным шагом.
  Остальное понятно из схемы.
Схема удобна в том случае, когда каркасы с каждой стороны вяжутся отдельно, а затем укладываются в опалубку.
  В этом случае пересечение и привязка шпангоутов к общей конструкции осуществляется с помощью П-образных вставок (показаны темно-синим цветом). Длина «рогов» каждой из этих накладок не менее 50d.
Традиционно в области усиления шаг установки хомутов уменьшен вдвое от расчетного.
  Обратите внимание на дополнительное усиление зоны пересечения П-образных вставок вертикальной арматурой.
УСИЛЕНИЕ НА УЧАСТКАХ БОКОВОЙ ПОВЕРХНОСТИ ФУНДАМЕНТНОЙ ЛЕНТЫ
Продольная арматура основной полосы фундамента в районе примыкания не прерывается.
Продольная арматура смежной ленты пересекается с внутренним контуром арматуры, доходит до внешней стороны опалубки и изгибается «лапами» (красные), которые расположены в сходящихся направлениях.
Обвязка хомутами с полууменьшенным шагом, плюс к этому дополнительно обвязывается участок пересечения сходящихся «ножек» с наружной продольной арматурой основной ленты.
  Длина ножек не менее 50d.
Схема удобна для раздельной сборки соседних армокаркасов.
 Кадр основной ленты не прерывается, а кадр соседней заканчивается на линии пересечения.
 Увязка в единую конструкцию осуществляется с помощью Г-образных вставок (зеленого цвета), которые соединяют продольную арматуру примыкающей ленты с внешними контурами основной.
  Длина стороны такой вставки не менее 50d.
 Все зажимные соединения установлены и соединены с половинным шагом.
Усиление абатмента с помощью U-образной вставки.
  Как и в других случаях, каркас основной ленты фундамента не прерывается.
Продольная арматура соседнего каркаса доведена до внешнего контура и загнута «лапами» (красный цвет), которые расположены в расходящихся направлениях. Длина стороны такой стопы от 30 до 50d.
 Основное усиление выполнено П-образной вставкой (темно-синего цвета) с длиной каждого из «рогов» не менее 50d.
Навеска — с традиционно вдвое уменьшенным шагом установки хомутов.
 Дополнительное звено с установкой вертикальной арматуры находится в зоне прилегания нижней части П-образной вставки к внешнему контуру основной ленточной арматуры.

Следует правильно понимать еще один нюанс. На схемах, предложенных в таблице, показана увязка верхнего яруса армирующего пояса. Но точно такое же армирование должно быть предусмотрено и в нижней зоне, тем более что максимальные нагрузки обычно приходятся на нижнюю часть ленты фундамента.

Полезные приложения для расчета количества необходимых материалов

Ниже читателю будут предложены три калькулятора, которые помогут в вопросах расчета количества материала, необходимого для реализации выбранной схемы армирования ленточного фундамента.

Базовый калькулятор количества арматуры

Для расчета необходимого количества основной продольной арматуры каркаса ленточного фундамента необходимо знать несколько исходных величин:

  • В первую очередь это общая длина создаваемой ленты фундамента.Разумеется, сюда должен входить не только внешний периметр, но и все внутренние перемычки, если они предусмотрены проектом.
  • Второй параметр — количество стержней продольной арматуры. Как определить эту величину — было описано выше в этой публикации, с применением соответствующего калькулятора.
  • Третий параметр — количество секций усиления, также рассмотренное выше. Сюда входят все углы и стыки лент фундамента. Естественно, на этих участках увеличивается расход арматуры.

Программа учета, кроме того, будет учитывать необходимость нахлеста арматурных стержней на прямых участках ленты. Длина нахлеста принимается равной 50d, то есть для наиболее часто используемых диаметров арматуры она будет составлять от 500 до 600 мм.

Калькулятор выдаст результат в штучном количестве арматурного проката стандартной длины (11,7 метра). Иногда трудности с транспортировкой «длинников» вынуждают покупателей приобретать разрезанные пополам удилища (5.85 метров). С одной стороны упрощается транспортировка, но с другой неизбежно увеличивается количество накладок арматуры при монтаже каркаса, то есть общий требуемый метраж. Программа расчета также предусматривает второе суммарное значение, выраженное в количестве «половиненных» стержней. Это даст возможность сделать последующий выбор в пользу первого или второго варианта.

Универсальный ленточный фундамент чаще всего используется в частном домостроении.  Со всеми нагрузками справляется. Поэтому его можно укладывать и под домом, и под офисными зданиями. Ключевым условием прочности конструкции является правильно изготовленный и установленный арматурный каркас.

К армированию ленточного фундамента следует подходить с позиции правильного подбора самой стальной арматуры. По своему диаметру и количеству стержней нарезают до определенной длины. Поэтому очень важно рассчитать вышеперечисленные показатели еще на этапе проектирования дома.   Правильно составить схему армирования.

Правильное армирование ленточного фундамента – это правильный выбор арматуры. Итак, вам необходимо разобраться в ассортименте этого строительного материала. Классификация арматуры состоит из нескольких видов и видов, отличающихся друг от друга технологией производства и внешними конструктивными данными.

По видам производства

  • Горячекатаный прокат с маркировкой «А»;
  • Холоднодеформированные с обозначением «ВР»;
  • Рулон «К».

По форме рисунка

  • С кольцевым профилем;
  • Серп;
  • Комбинированный.

Так, при изготовлении каркаса для ленточного фундамента используют горячекатаную арматуру с серповидным или комбинированным профилем.   Безусловно, качество фундамента под дом во многом будет зависеть от количества стержней в арматурной решетке и от диаметра выбранной арматуры. Поэтому очень важно правильно рассчитать и тот, и другой показатель.

Расчет армокаркаса

Правила армирования ленточного фундамента основаны на схеме сборки каркасной конструкции. Разделяется на три вида арматуры, уложенной в разных плоскостях.

Рабочая арматура

Это арматурные стержни, расположенные вдоль траншеи. Устанавливаются в несколько рядов по высоте, количество которых зависит от глубины самого фундамента. Количество стержней, расположенных в горизонтальной плоскости, зависит от ширины котлована фундамента.Например, если глубина фундамента 1 м, то при использовании арматуры диаметром 8 – 14 мм их укладывают в 2 – 3 ряда. Что касается ширины, то при этом показателе через полметра устанавливаются два ряда арматурных стержней.

Вертикальный

Это вертикально установленные стержни,  , которые скрепляют между собой стержни рабочей арматуры, за счет чего получается основная сетка каркаса арматуры.

Поперечный

Это отрезки арматуры, скрепляющие между собой две и более сетки, устанавливаемые в опалубку ленты фундамента.По сути, это шпалы, обеспечивающие совместную работу арматурных решеток.

Существуют определенные нормы армирования монолитных ленточных фундаментов, в которых определены нормы размерных показателей армирования.

  1. Для поперечной арматуры применяют стержни диаметром не менее 6 мм.
  2. Вертикальные стержни подбираются по диаметру в зависимости от глубины конструкции фундамента. Если глубина не превышает 80 см, то используют стержни диаметром не менее 6 мм.Если глубина превышает этот показатель, то не менее 8 мм.
  3. Что касается стержней рабочей арматуры, то здесь используется специальная формула расчета:

D = S х 0,001, где S — площадь поперечного сечения фундамента, а D — суммарный диаметр всех стержней, расположенных в продольном направлении.

Есть одно условие . Если длина рабочей арматуры не превышает 3 м, то минимальный диаметр для арматурного каркаса ленточного фундамента будет 10 мм.Если длина превышает 3 м, то минимальный размер составляет 12 мм.

  1. 4 стержня арматуры 8 мм по 2,01 см².
  2. 6 баров — это 3,02 см².
  3. 10 стержней 14 мм – это 15,39 см².
  4. 12-миллиметровый имеет такое же количество — 11,31 см².

Данные показатели есть в таблицах СНиП и ассортиментах арматуры. Они очень удобны в плане выбора именно количества и диаметра.

При сборке арматуры в каркас для ленточного фундамента важно не забывать, что ошибки при армировании обязательно приведут к растрескиванию конструкции фундамента.Поэтому при сборке нельзя забывать о мелочах. Например, при соединении двух соседних решетчатых рам в углах траншей необходимо учитывать усиление их соединения.

А это дополнительные хомуты, проволока и крюки, с помощью которых производится не только соединение, с их помощью укрепляется сама конструкция арматурного каркаса. А вот в углах здания фундамент испытывает наибольшие нагрузки и разгрузки.

Видео

Полезное видео об армировании ленточного фундамента.

Схема

Схема армирования ленточного фундамента – точное расположение в пространстве продольных, вертикальных и поперечных стержней, собранных в одну конструкцию. Чтобы было понятно, рассмотрим классическую схему как самую простую. Вот он показан на фото ниже.

В СНиП

№ 52 — 01 — 2003 четко прописано, как укладывается арматура в ленточном фундаменте, с каким шагом в поперечном и продольном направлении.

Вот несколько пунктов из этого документа.

  • Шаг стержней зависит от диаметра арматуры для ленточного фундамента, размера гранул щебня, способа укладки бетонного раствора и его уплотнения.
  • Шаг рабочей арматуры  – это расстояние, равное двум высотам сечения армирующей ленты, но не более 400 мм.
  • Арматура поперечная  — это расстояние между стержнями не более половины ширины сечения, но не более 300 мм.

Еще раз обратите внимание на фото.   Размеры самой конструкции не являются размерами ленты фундамента. Все дело в том, что каркас должен располагаться внутри тела фундамента, поэтому в тех же СНиП четко указано, что расстояние от краев плоскостей ленты фундамента до арматуры не должно быть меньше 5 см.

Именно этот размерный показатель берется за основу при расчете размеров сечения каркасной системы.Например, если ширина фундамента 50 см, то длина поперечных элементов каркаса будет 40 см. Если глубина закладки 1 м, то вертикальные прутья нарезаются на длину 90 см. Это максимальные длины, они могут быть меньше.

По чертежам армирования ленточного фундамента легко указать габаритные размеры конструкции. Но нужно правильно расположить раму внутри траншеи и   Сбоку будет видно как расположить на каком расстоянии от поверхностей опалубки.Сложнее с дном траншеи. Поэтому внизу устанавливаются подпорки высотой 5-10 см, на которые укладывается арматурный каркас.

Армирование углов ленточного фундамента — отдельная тема,   потому что углы нагружаются больше всего. Поэтому усиление конструкции здесь осуществляется различными способами. Например, в горизонтальной плоскости дополнительно укладываются хомуты из арматуры, крепящиеся проволокой к каркасу.

Второй вариант – высвободить стержни каждой конструкции, расположенные в отдельных смежных траншеях, и согнуть их под прямым углом, чтобы вывести в соседние траншеи для скрепления с соседним арматурным каркасом.Есть и другие способы.

правил

Технология армирования ленточного фундамента основана на точном расчете всех элементов конструкции с учетом диаметра арматуры и схемы ее сборки. С расстояниями и схемой разобрались, теперь можно переходить непосредственно к процессу сборки. Сложнее всего, если стоит задача соединить арматуру хомутами, которые используются в качестве поперечного крепления арматурных сеток.Сделать хомуты не всегда просто, особенно если они сложной формы.

Поэтому Тем, кто собирается делать армирование фундамента своими руками, рекомендуется не гнуть арматурные стержни, а просто нарезать их на необходимую длину, которая соответствует расстоянию между сетками. Сами армирующие сетки собираются на ровной площадке, где обрезаются по размеру и соединяются между собой вязальной проволокой. Как было сказано выше, с учетом шага установки стальной арматуры.

Если позволяет ширина траншеи, то сборку можно проводить прямо по месту внутри опалубки. Для этого:

  1. Задается расстояние от поверхностей опалубки до армированного каркаса.
  2. В местах примыкания траншей к опалубке с учетом расстояний вкручивают шурупы или забивают гвозди.
  3. Между ними протянут шпагат, чтобы показать расположение рабочей арматуры.
  4. Теперь по натянутым шнурам вбиваются в землю (песчаная подушка) вертикальные стержни с учетом шага установки.В принципе все вбивать не надо, главное, чтобы нужно было такое количество, которым можно удержать прутья рабочей арматуры. Поэтому их вбивают с шагом, равным трем-четырем расчетным шагам.
  5. Теперь на расстоянии 5 — 10 см снизу от вертикальных стержней располагаются горизонтальные стержни. Очень важно, чтобы они располагались точно в горизонтальной плоскости.
  6. Далее точно таким же образом, но только с учетом отложенного расстояния 5 — 10 см от поверхности фундамента, устанавливаются стержни рабочей арматуры, которые крепятся проволокой к вертикальным стержням.
  7. Осталось только уложить поперечные отрезки арматуры между сетками и скрепить их вязальной проволокой.

Вот такой простой гайд (пошаговая инструкция) схемы армирования ленточного фундамента. При кажущейся простоте это на самом деле кропотливая работа, которая займет не один день.  Сетку проще собирать на земле. Затем установите их в траншеи и опалубку на опорах. Выровняйте по вертикали и зафиксируйте поперечными стержнями.

Правда, если сторона фундамента длинная, то и решетка не будет короткой. Это значит, что весить он будет прилично, поэтому поднимать и опускать его в проеме между элементами опалубки будет сложно. Потребуется либо несколько помощников, либо грузоподъемное оборудование.

Усиление подошвы

Для повышения несущей способности ленты фундамента по проекту в ее конструкцию закладывается подошва.  По сути, это расширенный ленточный фундамент, расположенный под основным строением.Он позволяет увеличить площадь основания, что приводит к снижению нагрузок на грунт. То есть фундамент становится более устойчивым.

Как сделать армирование подошвы ленточного фундамента – вопрос, который волнует многих начинающих строителей. В принципе, здесь все то же самое. Единственное, нужно уменьшить расстояние между элементом каркаса до 20 см. В этом случае монтаж конструкции осуществляется в опалубку под подошву, то есть:

  1. Собирается опалубка подошвы.
  2. В нем установлен арматурный каркас.
  3. Каркас монтируется под основной конструкцией, скрепляя ее проволокой с каркасом нижнего рычага.
  4. Опалубка собирается под основную ленту.

Обычно такая конструкция используется для заглубленного фундамента. Для удобства работы внутри траншеи ее ширина увеличена на метр. Это увеличение раскопок, а другого выхода нет. Ведь для установки на большую глубину металлической конструкции с дополнительной установкой деревянной опалубки требуется размах.В этом случае сборку арматурного каркаса производят вне опалубки. Внутри только нижняя арматура крепится к верхней.

Уголки

К правильному армированию углов ленточного фундамента нужно подойти с позиции армирования углов. Выше уже упоминалось, что существует несколько методов (способов), которыми выполняется соединение двух арматурных конструкций в соседних траншеях. Давайте рассмотрим один из самых простых вариантов, как возможность сделать армирование ленточного фундамента своими руками.

Нужно ли особым образом армировать ленточный фундамент в углах? Ответ только положительный.  Посмотрите на позицию «а» на фото выше, где показана простейшая схема соединения двух смежных конструкций. На нем видно, что загнутые под углом 90° концы стержней рабочей арматуры заходят в соседнюю опалубку. Там они соединяются со стержнями продольных элементов.

В этих местах создается нахлест, что гарантирует высокую прочность соединения.При этом сами гнутые стержни арматуры создают высокую прочность соединения двух соседних бетонных конструкций.

Армирующая лента

Часто задают вопрос о необходимости армирования мелкозаглубленного ленточного фундамента (МЗЛФ). Чтобы расставить все точки над i, поясним некоторые моменты, которые указаны в СНиП.

  1. Если строится одноэтажное здание высотой не более 10 м с пониженной степенью ответственности на любом грунте. Армировать фундамент не нужно.
  2. При строительстве зданий выше 10 м с нормальным вторым уровнем ответственности. А это жилые и общественные здания с несколькими квартирами. Необходимо провести армирование. При этом шаг армирующих рядов составляет не менее 20 см.

В проектах конструкций легких зданий часто указывается способ армирования в виде укладки одной сетки по типу плитного фундамента. Это в корне неверно   потому что в центре ленточного фундамента (даже слегка мелкозаглубленного) нагрузки ничтожны.Они расположены по краям ленты.

Именно поэтому рабочая арматура является основной по несущей способности. Именно поэтому стержни располагаются от краев бетонной конструкции на расстоянии 5 – 10 см, а не 30 или 40. Они имеют наибольший диаметр по сравнению с вертикальными и поперечными элементами.

Заключение по теме

Итак, разбираясь в теме, как правильно армировать ленточный фундамент своими руками, становится понятно, что это не просто арматура, собранная в решетчатую конструкцию.Это строгая схема сборки арматурных стержней, подобранных по диаметру и длине и уложенных с определенным шагом. То есть на глаз армокаркас сделать невозможно. Все в нем должно быть в точном соответствии с расчетами и нормами. В этом случае очень важно проводить связку, а не сварку.

Вопрос о том, нужно ли армировать ленточный фундамент, уже давно никто не задавал. Армировать необходимо с учетом приведенных выше расчетов, нюансов и технологий сборки.   Не забудьте правильно выбрать стальную арматуру.

В контакте с

Грамотное армирование фундамента способно увеличить прочность вашего здания на 245%, повысить его устойчивость к механическим воздействиям более чем на 150%, исключить возможные просадки и уменьшить ломкость краев. Вы по-прежнему считаете армирование пустой тратой денег?


Важные правила вязания арматуры и основные СНиП

Прежде чем приступить к расшивке вашего будущего фундамента арматурой или проволокой, необходимо примерно рассчитать нагрузку на него, чтобы определить, какой стержень вам понадобится.Точно знать не нужно, так как всегда берут с запасом. Например, при возведении временных металлических конструкций с массой стен до 400 кг/1 м 2 может применяться арматура диаметром 8 миллиметров. При строительстве гаража из шлакоблока со стенами высотой до 3 метров используется прут сечением 12 миллиметров. Если вы строите двухэтажный коттедж, то расшивать его придется более серьезным металлом – диаметром 14-18 миллиметров.

Конечно, можно отдать этот проект для расчетов опытным специалистам, которые сэкономят и подберут минимально приемлемое значение, но если несколько тысяч рублей не играют большой роли, берите с запасом.Часто возникает желание достроить этаж мансардой или сделать многоуровневую тяжелую крышу – к такому «повороту событий» должен быть готов фундамент. Существует несколько СНиПов, регламентирующих изготовление данной конструкции. Рассмотрим их подробнее.

  1. В СНиП 7.3.4 указано, что минимальное расстояние между двумя вертикальными стержнями должно быть не менее чем сечение самого усиления, а лучше в 2-3 раза больше. Максимальное значение не указывается, так как оно уже подбирается индивидуально для каждого проекта, зависит от способа укладки, наличия герметика, марки цемента, качества заполнителя и других факторов.
  2. СНиП 7.3.6. Расстояние между двумя параллельными продольными стержнями должно быть не более 40 сантиметров. Чем больше нагрузка на основание, тем меньше будет это расстояние. Минимальное расстояние для ленточного фундамента – 10 сантиметров при диаметре арматуры 14 мм.
  3. СНиП 7.3.7 регламентирует шаг поперечной арматуры. Следует принимать значение не более половины рабочей высоты секции, но ни в коем случае не превышающее 30 сантиметров.

Придерживаясь этих СНиП, арматура у Вас получится по «книжным нормам».Но есть несколько правил, которые были разработаны строителями специально для облегчения процесса устройства фундамента. Эти рекомендации проверены временем и позволят значительно улучшить физико-механические свойства вашей конструкции, а также немного сэкономить на закупке материалов.

  1. Не сваривать арматуру. Нагрев металла значительно ухудшает его свойства. но крепкие стыки там вообще ни к чему — их держит бетон, а не металл, который часами будешь наращивать.
  2. Арматура подвергается коррозии, поэтому нужно углублять ее со всех сторон в бетон, чтобы она прослужила десятилетиями. По бокам металл должен «заходить» в бетон не менее чем на 8 сантиметров, снизу на 10, сверху на 10. лучше взять и согнуть металл необходимой формы так, чтобы следующий стык был не ближе 100 сантиметров от угла. На них всегда ложится самая большая нагрузка, и соединение на коротком участке участка не даст нужной прочности.
  3. Углы необходимо дополнительно усилить ригелями и вертикальными стойками. Очень часто люди просто вышивают крестиком, полагая, что масса будет опираться почему-то именно на саму сердцевину. Но такая вязка арматуры для основы просто недопустима, потому что вы получите 2 отдельных блока, которые не будут иметь между собой никакой связи. Толк от этого действия ровно 0.0%. Нужны П-образные и Г-образные усиления по углам и на первых поперечинах от них.

Мы рассмотрели основные правила, как сделать качественное армирование фундамента, схема к которому расположена ниже . Теперь можно переходить к поэтапному строительству этой конструкции и более подробно разобрать все нюансы.

Пошаговая инструкция как сделать армокаркас для фундамента своими руками

Подготовка котлована и выравнивание ответственный процесс. Армирование играет здесь одну из важнейших ролей.Чтобы все сделать правильно, конструкция получилась максимально прочной и связанной, необходимо выполнять все по следующей инструкции.

> Шаг 1: Выставляем опалубку.

Перед тем, как вязать арматуру для фундамента, нужно подготовить место для нее. Сначала выкапываем яму необходимого размера, в основном шириной 40 сантиметров (для дома) и глубиной 90 сантиметров, в зависимости от веса будущей конструкции и особенностей грунта.Далее устанавливаем уголки из деревянных брусков 50х50 мм, к которым прибиваем продольные доски. Поднимаем фундамент и плавно переводим в основание.

Важно: даже если у вас почти ровный котлован ниже уровня земли, все равно нужно выставлять опалубку из досок, причем из ровных досок. Это делается для того, чтобы армирующие элементы находились на одинаковом расстоянии от внешней стороны бетона – это важный момент, который необходимо учитывать. Опалубку закрепляют снаружи землей или песком с водой, а изнутри деревянными распорками (длина должна быть одинаковой).

> Шаг 2: Устанавливаем вертикальные опоры для металлических каркасов.

В первую очередь необходимо установить вертикали, к которым будут привязываться горизонтальные армирующие пояса, а затем ригели. Предположим, что у фундамента будет 4 угла — самая простая конструкция. Затем в каждом углу нужно отступить по 6 сантиметров от внутренней и внешней стен, после чего отметить место и забить стержень, выровнять его по отвесу.

> Шаг 3: Крепим горизонтальную рамку.

Как правило, это 2 параллельные линии, которые наматываются обычной вязальной проволокой. Важно: к вертикалям и поперечинам их приваривать нельзя, так как высокая температура значительно ухудшит их физико-механические свойства.

> Шаг 4: Крепим поперечины.

Это можно сделать вручную или с помощью специальных вязальных пистолетов, что значительно упростит работу. Шаг перекладин должен быть не менее 40 сантиметров, лучше всего – 60-65 см.Помните, что очень плотная сетка не является гарантией высокой прочности. Нужно только придать бетону гибкость и исключить риски просадок.

> Шаг 5: Укрепляем.

В первую очередь усиливаем уголки Г-образными и П-образными элементами, делаем косые распорки между нижней обвязкой и верхними параллельными элементами. Бортики можно дополнить косыми между параллелями, установить продольные ответвления от верхнего угла одного края к нижнему от другого края.

Залить бетоном каркас

Мы только что разобрались, как армировать фундамент, теперь рассмотрим, как правильно залить бетон, чтобы не нарушить целостность и повысить прочность конструкции. Первое, что нужно сделать, это сделать хороший фундамент. Для этого под первый обвязочный пояс подсыпают 5 сантиметров битого кирпича или шлакоблока. Далее заливаем жидким раствором, чтобы он хорошо проникал во все щели, обеспечивал максимальную прочность подошвы.


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

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 этой 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.

Образец цитирования: Хасан Н.И., Мохд Тайб А., Мухаммад Н.С., Мат Язид М.Р., Муталиб А.А., Абанг Хасболлах Д.З. (2020) Эффективность ленточного фундамента с армированием георешеткой для различных типов грунтов в Мосуле, Ирак.ПЛОС ОДИН 15(12):
e0243293.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0243293

Редактор: Jianguo Wang, Китайский горно-технологический университет, КИТАЙ

Получено: 17 июня 2020 г .; Принято: 19 ноября 2020 г .; Опубликовано: 17 декабря 2020 г.

Copyright: © 2020 Hasan et al. 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.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе.

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

Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.

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).Рис. 1 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 параметров ( u / B ) и ( h / B ) равно 0.33 (где В — 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]. .

В течение последних тридцати лет было проведено множество 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:
(1)

Где:

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

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

И SRR задается как:
(2)

Где:

с Р осадка армированного грунтового основания.

с 0 — осадка неармированного грунтового основания.

Многие из этих исследовательских усилий 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 сверх трех с двумя армирующими слоями и соотношениями u/B и h/B , равными 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 Kurian et al . [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 явлению 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 ) примерно 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 однослойной арматуры оптимальное отношение расстояния между верхними слоями ( u/B ) составляет около 0,125 в армированной глине. 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.

Несмотря на то, что 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 армированного георешеткой и неармированного грунтового основания трех участков (т.е. Аль-Хамедат, Аль-Рашидия и Башика) в Мосуле, Ирак, проводится численно с помощью конечно-элементной программы 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 подземного грунта, подчеркнутого на неглубоких фундаментах и ​​тротуарах, обеспечение устойчивости земляных подпорных конструкций и откосов, обеспечение безопасности плотин, как описано 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 примерно 2B , оказало незначительное влияние на увеличение несущей способности, и размещение первого слоя на ( u/B = 0.3) ниже основания 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 ) от 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 числа слоев с 1 до 3 и после этого оставался практически постоянным. Глубина влияния размещения геотекстиля была определена равной 1.0 Б . Наиболее эффективная длина геотекстиля равнялась четырехкратной ширине ленточного фундамента

.

Чжоу и Вэнь [58] провели экспериментальное исследование для изучения влияния использования одного слоя песчаной подушки, армированной геоячейками, на мягкую почву. 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 размещение георешетки с отношением глубины ( d/B ) выше 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 рассчитывается при ограниченном коэффициенте осадки ( s/B ), равном 0,25, 0,5 и 0.75 составлял 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 армирующей георешетки 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 приблизительно 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 составляет менее 0,25 B . 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 на рис. 1.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. .

Модельный анализ

В Plaxis доступны различные модели конститутивных 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 могут быть получены путем анализа основных тестов 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 в Таблице 1. В Plaxis армирование георешеткой представлено использованием 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-георешетка показаны на рис. 2. Каждой границе раздела присвоена виртуальная толщина, которая представляет собой воображаемый размер, используемый для определения свойств материала границы раздела. 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.Следовательно, в настоящем исследовании предполагается, что R между равно 0,9.

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 элемента и совместимые структурные элементы, как показано на рис. 3. Основным типом элемента сетки, используемой в настоящем исследовании, является треугольная элемент со средним размером 0.от 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.В табл. 2 показано изменение количества элементов и точек напряжений в зависимости от плотности сетки трехместных моделей для случая пяти слоев георешетки. Как видно на рис. 4, 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.

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. 5. 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, чтобы 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, а 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 ).
(3)
где K 0 — коэффициент бокового давления грунта, а φ — угол внутреннего трения грунта.

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.

В расчете методом конечных элементов анализ становится нелинейным, когда используется расчет пластичности, что означает, что каждую фазу расчета необходимо выполнять 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. Итеративные 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.

Доступно несколько процедур для решения нелинейных задач пластичности. 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 материалов

Почвы были собраны 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.В Таблице 3 показаны механические и физические свойства почвы, а в Таблице S1 показаны пределы Аттерберга и размер зерен для каждого вовлеченного участка. В данном исследовании использовался бетонный ленточный фундамент шириной B = 600 мм. Свойства основания показаны в таблице 4. Для укрепления грунта на всех трех участках использовались двухосные георешетки (Tensar BX1500), показанные на рис. 5. Различные свойства армирующей георешетки, используемые в моделировании методом конечных элементов в этом исследовании, показаны в таблице 5.

Результаты и обсуждения

Результаты, полученные от Plaxis для определения предельной несущей способности и осадки основания, представляли собой кривые осадки армированных и неармированных грунтов трех упомянутых участков, а результаты, полученные в результате аналитического анализа Уравнение Мейергофа [63] и метод, полученный Ченом и Абу-Фарсахом [17], были значениями BCR этих грунтов с армированием георешеткой.

Неармированные грунты

С использованием программного обеспечения Plaxis было проведено три моделирования конечных элементов для оценки предельной несущей способности неармированного грунта для каждой площадки. На рис. 6 показана деформированная сетка (увеличенная до 15 раз) грунта под действием разрушающей нагрузки. На рис. 6 видно небольшое пучение грунта по краям основания и осадка 57,43 мм, что указывает на разрушение грунта при сдвиге. На рис. 7 и 8 показаны развивающееся вертикальное напряжение и вертикальное смещение неармированного грунта соответственно при приложении разрушающей нагрузки.На рис. 7 и 8 показаны пузыри приращений вертикального напряжения и вертикального смещения, соответственно, в профиле 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 смещения в горизонтальном направлении представлены на рис. 9 и 10 соответственно. Максимальные горизонтальные напряжения на рис. 9 были сосредоточены непосредственно под фундаментом на глубине B и по горизонтали шириной B ; кроме того, по штриховке горизонтальных напряжений было видно, что грунт разрушился под действием локального сдвига.

Максимальная часть горизонтального смещения, представленного на рис. 10, приходится на поверхность грунта, что и является причиной пучения грунта на краях 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 отказом, изображены на рис. 11 и 12 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 очевидным из штриховки касательных напряжений, показанных на рис. 11. На рис. 13 представлены точки пластичности или точки пластичности разрушения, образующиеся в массиве грунта при приложении 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).

На рис. 13 также показаны 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 в таблице 3.

Сайт Аль-Хамедат:

Сайт Башики:

Аль-Рашидиа сайт:

Результаты неармированного грунтового основания, полученные с помощью численного анализа, и теоретическая предельная несущая способность, полученная Мейергофом [63], показаны в таблице 6.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 участков, показаны на рис. 14–16. 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].

На рисунках с 14 по 16 видно, что грунт Аль-Хамедата демонстрирует более высокую несущую способность ( q u = 640 кПа ), чем два других участка, где грунт Башики 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 3 и 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 по методу конечных элементов с целью изучения влияния армирования георешеткой на предельную несущую способность и осадку ленточного фундамента, расположенного на трех упомянутых площадках. Деформированная сетка (увеличенная до 10 раз) грунта, армированного георешеткой, показана на рис. 17. Кроме того, осадка была уменьшена до 44,68 мм за счет включения армирования георешеткой, где уменьшение осадки было отнесено на счет подъемных сил. создаваемые георешетчатой ​​арматурой при деформировании и мобилизации 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. На рис. 18 показаны горизонтальные напряжения, возникающие в массиве армированного грунта. Видно, что горизонтальные напряжения несколько возросли 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 силы растяжения внутри арматуры мобилизовались, как показано на рис. 19.

На рис. 20 показано 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. 21 и 22 показаны касательные напряжения и деформации армированного грунта и их распределение вдоль армирования 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. Пластмассовые точки внутри усиленной зоны изображены на рис. 23.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.

Влияние ширины георешетки

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

На рисунках 24–26 показано изменение BCR с шестью различными ширинами георешетки (b) для количества слоев георешетки от 1 до 5 ( N ) для трех участков Аль-Хамедат, Аль-Рашидиа и Башика, соответственно.Из рис. 24–26 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 зерна, как показано в Таблице 3 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.

Влияние ширины георешетки

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

Коэффициент снижения осадки (SRR%) в зависимости от ширины георешетки ( b ) с числом слоев георешетки от 1 до 5 ( N ) показан на рис. 27–29 для почв Аль-Хамедат, Аль-Рашидия, и стоянки Башика соответственно. Из этих рисунков видно, что увеличение ширины слоя георешетки (b) и номера георешетки ( N ) приводит к уменьшению осадки основания для трех участков.На рис. 27–29 видно уменьшение осадки основания (SRR%), полученное на этих трех участках в результате увеличения ширины армирования георешеткой (b) и количества слоев георешетки ( N ). Показано, что большее уменьшение 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.

Разница в SRR% может быть связана с двумя причинами: хорошим углом трения грунта Башика ( φ = 25°) и наличием эффекта глубокого залегания [50] в грунте участка Башика, что делает общее разрушение грунта при сдвиге, развившееся 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 27–29 также видно, что в почве Аль-Хамедат наблюдается лучшее улучшение осадки основания, поскольку номер георешетки ( N ) увеличился, чем приращение ширины георешетки ( b ), в то время как почва Башики была противоположной. .Увеличение может быть связано с более высокой прочностью почвы на участке Аль-Хамедат (90 477 c 90 478 = 40 90 477 кПа 90 478), чем почва в Башике (90 477 c 90 478 = 15 90 477 кПа 90 478), 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 неармированного ) при определенных ) отношения. 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 рисунках 30–32. 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.

Более 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 почва Аль-Хамдата представляет собой очень прочную глину ( 90 477 c 90 478 = 40 кПа) с малым углом трения ( 90 477 φ 90 478 = 20 °), чем на двух других участках, и, следовательно, требуется высокая осадка, чтобы мобилизовать натяжение в георешетке. слои, почва Башики также глинистая ( c = 15 кПа) с углом трения ( φ = 25°) лучше, чем почва Аль-Хамдат, 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 самое высокое улучшение предельной несущей способности и наименьшую осадку при мобилизации натяжения в слоях георешетки из-за того, 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 применением метода, разработанного Ченом и Абу-Фарсахом [17] для армированных грунтов трех участков, сравниваются на рис. 33–35.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.

Из рисунков 33–35 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 на фундамент 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. Не было оптимального количества георешеток, так как три участка показали хорошее улучшение даже при N = 5.Использование армирования георешеткой на песчаных грунтах или слабых глинистых грунтах привело к лучшему улучшению несущей способности и уменьшению осадки, чем на более прочных пластах, которым требуется более высокая осадка, 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.

Каталожные номера

  1. 1.
    Гвидо В. А., Чанг Д. К. и Суини М. А. Сравнение земляных плит, армированных георешеткой и геотекстилем.Канадский геотехнический журнал, 1986, 23(4): 435–440.
  2. 2.
    Шакти Дж. П. и Дас Б. М. Модельные испытания ленточного фундамента на глине, армированной слоями геотекстиля. Совет по исследованиям в области транспорта, 1987 г. Получено с https://trid.trb.org/view/289088
  3. 3.
    Huang C.C. & Tatsuoka F. Несущая способность армированного горизонтального песчаного грунта. Геотекстиль и геомембраны, 1990, 9 (1): 51–82.
  4. 4.
    Мандал Дж. Н. и Сах Х. С. Испытания несущей способности глины, армированной георешеткой.Геотекстиль и геомембраны, 1992, 11(3): 327–333.
  5. 5.
    Хинг К. Х., Дас Б. М., Пури В. К., Кук Э. Э. и Йен С. К. Несущая способность ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой. Геотекстиль и геомембраны, 1993, 12(4): 351–361.
  6. 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.
  7. 7.Шин Э., Пинкус Х., Дас Б., Пури В., Йен С. К. и Кук Э. Несущая способность ленточного фундамента на армированной георешеткой глине. Журнал геотехнических испытаний, 1993, 16(4): 534.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 10.
    Дас, Б.М., Шин, Э.К. и Сингх, Г. 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. 11.
    Адамс М.Т. и Коллин Дж.Г. Испытания на нагрузку большой модели фундамента из геосинтетического армированного грунта.Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (1).
  12. 12.
    Заини М. И., Каса А. и Наян К. А. М. Прочность на сдвиг на границе раздела геосинтетического глиняного вкладыша (GCL) и остаточного грунта. Международный журнал передовых наук, техники и информационных технологий, 2012. 2(2): 156–158.
  13. 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.пмид:30682145
  14. 14.
    Бинкет Дж. и Ли К.Л. Испытания несущей способности армированных земляных плит. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1975, 101 (Процедура ASCE № 11792).
  15. 15.
    Уэйн М. Х., Хан Дж. и Акинс К. Проектирование геосинтетических армированных фундаментов. геосинтетика в системах армирования фундамента и контроля эрозии, 1998 г., получено с https://cedb.asce.org/CEDBsearch/record.jsp?dockey=0113604
  16. 16
    Михаловски Р.L. Предельные нагрузки на армированные грунты основания. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 2004 г., 130 (4): 381–390.
  17. 17.
    Чен К. и Абу-Фарсах М. Анализ предельной несущей способности ленточных фундаментов на армированном грунтовом основании. Грунты и основания, 2015, 55 (1): 74–85.
  18. 18.
    Лав Дж. П., Берд Х. Дж., Миллиган Г. У. Э. и Хоулсби Г. Т. Аналитические и модельные исследования армирования слоя гранулированной насыпи на земляном полотне из мягкой глины.Канадский геотехнический журнал, 1987, 24(4): 611–622.
  19. 19.
    Махарадж Д.К. Нелинейный анализ методом конечных элементов ленточного фундамента на армированной глине. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2003, 8.
  20. 20.
    Эль Савваф М. А. Поведение ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой, на мягком глиняном откосе. Геотекстиль и геомембраны, 2007, 25(1): 50–60.
  21. 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., https://doi.org/10.1007/978-3-540-79846-0_133
  22. 22.
    Аламшахи С. и Хатаф Н. Несущая способность ленточных фундаментов на песчаных откосах, армированных георешеткой и сеткой-анкером. Геотекстиль и геомембраны, 2009, 27(3).
  23. 23.
    Чен К. и Абу-Фарсах М. Численный анализ для изучения влияния масштаба мелкозаглубленного фундамента на армированные грунты. Рестон, Вирджиния: Материалы конференции ASCE Geo-Frontiers 2011, 13–16 марта 2011 г., Даллас, Техас | д 20110000.
  24. 24.
    Рафтари М., Кассим К. А., Рашид А. С. А. и Моайеди Х. Осадка мелкозаглубленных фундаментов вблизи укрепленных склонов. Электронный инженерно-геотехнический журнал, 2013, 18.
  25. 25.
    Аззам В. Р. и Наср А. М. Несущая способность ленточного фундамента на армированном песке. Журнал перспективных исследований, 2015, 6(5). пмид:26425361
  26. 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.
  27. 27.
    Араб М.Г., Омар М. и Тахмаз А. Численный анализ мелкозаглубленных фундаментов на грунте, армированном георешеткой. MATEC Web of Conferences, 2017, 120.
  28. 28.
    Каса А., Чик З. и Таха М. Р. Общая устойчивость и осадка сегментных подпорных стен, армированных георешеткой. ТОЙСАТ, 2012, 2(4): 41–46.
  29. 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. 30.
    Кернер Р. М., Карсон Д. А., Дэниел Д. Э. и Бонапарт Р. Текущее состояние испытательных участков Цинциннати GCL. Геотекстиль и геомембраны, 1997, 15 (4–6), 313–340.
  31. 31.
    Бушехриан А. Х., Хатаф Н. и Гахрамани А. Моделирование циклического поведения мелкозаглубленных фундаментов, опирающихся на геосетку и песок, армированный сеткой. Геотекстиль и геомембраны, 2011, 29(3): 242–248.
  32. 32.
    Рен Ю. Немедленная реакция на нагрузку ленточных фундаментов, опирающихся на глину, армированную георешеткой, 2015 г., получено с https://etda.library.psu.edu/catalog/25223
  33. 33.
    Габр М. А., Додсон Р. и Коллин Дж. Г. Исследование распределения напряжений в песке, армированном георешеткой. Геосинтетика в системах армирования фундамента и защиты от эрозии, 1998 г., получено с https://cedb.asce.org/CEDBsearch/record.jsp?dockey=0113608
  34. 34.
    Чен К., Абу-Фарсах М.Ю., Шарма Р. и Чжан С. Лабораторное исследование поведения фундаментов на геосинтетически армированных глинистых грунтах. Отчет о транспортных исследованиях: Журнал Совета по транспортным исследованиям, 2004 г., 2007 г., (1): 28–38.
  35. 35.
    Алаваджи Х.А. Модельные испытания под нагрузкой на гибкую почву. Журнал Университета короля Сауда — Инженерные науки, 1998 г., 10 (2).
  36. 36.
    Аббас Дж. М., Чик З. Х. и Таха М. Р. Моделирование и расчет одиночной сваи, подверженной поперечной нагрузке. Электронный журнал геотехнической инженерии, 2008 г., 13 (E): 1–15.
  37. 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.
  38. 38.
    Хаджехзаде М., Таха М. Р., Эль-Шафие А. и Эслами М. Модифицированная оптимизация роя частиц для оптимальной конструкции фундамента и подпорной стены. Журнал Чжэцзянского университета: Science A, 2011, 12 (6): 415–427.
  39. 39.
    Джо С. Х., Хван С. К., Хассанул Р. и Рахман Н. А. Визуализация модуля упругости поперечного сечения железнодорожного полотна под балластом для определения потенциальной осадки. Журнал Корейского общества железных дорог, 2011 г., 14 (3): 256–261.
  40. 40.
    Чик З., Альджанаби К. А., Каса А. и Таха М. Р. Моделирование искусственной нейронной сети с десятикратной перекрестной проверкой осадочного поведения каменной колонны под насыпью шоссе. Арабский журнал геонаук, 2013 г., 7(11): 4877–4887.
  41. 41.
    Ли Ю.П., Ян Ю., Йи Дж.Т., Хо Дж.Х., Ши Дж.Ю. и Гох С.Х. Причины проникновения самоподъемных фундаментов в глину после установки. PLoS ONE, 2018, 13(11): e0206626. пмид:30395581
  42. 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 поселений — 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.
  43. 43.
    Zhanfang H., Xiaohong B., Chao Y. & Yanping W. Вертикальная несущая способность свайно-разжижаемого основания из песчаного грунта при горизонтальной сейсмической нагрузке.PLoS ONE, 2020, 15(3): e0229532. пмид:321
  44. 44.
    Lee K., Manjunath V. & Dewaikar D. Численные и модельные исследования ленточных оснований, опирающихся на систему армированного гранулированного наполнителя и мягкого грунта. Канадский геотехнический журнал, 2011, 36: 793–806.
  45. 45.
    Курьян Н. П., Бина К. С. и Кумар Р. К. Оседание армированного песка в фундаментах. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1997, 123 (9): 818–827.
  46. 46.
    Цорнберг Дж.Г. и Лещинский Д. Сравнение международных критериев проектирования геосинтетических армированных грунтовых конструкций. В: Ochiai et al. (ред.) Ориентиры в армировании земли, 2003 г., 2: 1095–1106.
  47. 47.
    Лещинский Д. О глобальном равновесии в конструкции геосинтетической армированной стены. Дж. Геотех. Геосреда. англ. ASCE, 2009, 135(3): 309–315.
  48. 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.
  49. 49.
    Сьера А.К.Ф. Поведение геотекстиля на отрыв: численный прогноз. Междунар. Дж. Инж. рез., 2016, заявл. 6(11–4): 15–18.
  50. 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.
  51. 51.
    Лю С.Ю., Хань Дж., Чжан Д.В. и Хун З.С. Комбинированный метод DJM-PVD для улучшения мягкого грунта. Geosynthetics International, 2008, 15(1): 43–54.
  52. 52.
    Роу Р. К. и Тэчакумторн К. Комбинированное воздействие PVD и армирования насыпей на чувствительных к норме грунтах. Геотекстиль и геотекстиль, 2008, 26 (3): 239–249.
  53. 53.
    Ван С., Ли С., Сюн З., Ван С., Су С. и Чжан Ю. Экспериментальное исследование влияния заливки цементным раствором армирования на сопротивление сдвигу разрушенной горной массы. PLoS ONE, 2019, 14(8): e0220643. пмид:31404074
  54. 54.
    Ван Ю., Гэ Л., Ченди С., Ван Х., Хан Дж.& Guo Z. Анализ гидравлических характеристик улучшенного песчаного грунта с мягким камнем. PLoS ONE, 2020, 15(1): e0227957. пмид:31978135
  55. 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.
  56. 56.
    Ван Дж. К., Чжан Л. Л., Сюэ Дж. Ф. и Йи Т. Реакция на нагрузку неглубоких квадратных фундаментов на песке, армированном георешеткой, при циклической нагрузке.Геотекстиль и геомембраны, 2018, 46(3): 586–596.
  57. 57.
    Акинмусуру Дж. О. и Акинболаде Дж. А. Устойчивость нагруженных фундаментов на армированном грунте. Журнал геотехнической и геоэкологической инженерии, 1981, 107 (Продолжение ASCE 16320).
  58. 58.
    Чжоу Х. и Вэнь С. Модельные исследования песчаной подушки, армированной геосетками или геоячейками, на мягком грунте. Геотекстиль и геомембраны, 2008, 26(3): 231–238.
  59. 59.
    Бринкгрив Р. Б. Дж. и Вермеер П.A. Код конечных элементов для анализа почвы и горных пород. А. А. Балкема, Роттердам, Нидерланды, 1998.
  60. 60.
    Гольдшейдер М. Истинные трехосные испытания на плотном песке. Семинар по определяющим отношениям для почв, 1982, 11–54. Получено с https://ci.nii.ac.jp/naid/10007804852/
  61. 61.
    Бринкгрив, Р. Б. Дж., Кумарсвами, С., Сволфс, В. М., Уотерман, Д., Чесару, А., Боннье, П. Г. и др., 2014 г., Plaxis 2014. PLAXIS bv, Нидерланды.
  62. 62.
    НАУЭ ГмбХ и Ко.KG, 2012. https://www.naue.com/naue-geosynthetics/geogrid-secugrid/ (веб-сайт) [10 июня 2020 г.]
  63. 63.
    Мейергоф Г. Г. Предельная несущая способность фундаментов. geotecniadecolombia.com 1963 г., получено с http://geotecniadecolombia.com/xtras/ Предельная несущая способность фундаментов.pdf
  64. 64.
    Буссинеск, Дж. Применение потенциалов в исследовании равновесия и движения упругих твердых тел, Gauthier-Villars, Paris, (1883).
  65. 65.Траутманн Ч. Х. и Кулхави Ф. Х. Поведение фундаментов при подъемной нагрузке и перемещении. Журнал геотехнической инженерии, 1988, 114 (2): 168–184.

Толщина ленточного фундамента | Строительство и проектирование ленточного фундамента

Ленточные фундаменты изготавливаются из сплошной ленты, обычно бетонной.Они в основном разработаны под несущими стенами. Эта непрерывная полоса может использоваться в качестве ровного основания, на котором сооружается стена, и имеет ширину, необходимую для распространения нагрузки на фундамент на участок недр, который может выдержать нагрузку, лишенную неправильного уплотнения.

Ширина бетонного ленточного фундамента зависит от несущей способности основания, а также от нагрузки на фундамент. Ширина фундамента при одинаковой нагрузке будет меньше, если несущая способность основания больше.

На толщину ленточного фундамента в основном влияют различные факторы, такие как состояние потери прочности, типы грунта и глубина заложения фундамента. Ниже приведены данные о толщине ленточного фундамента в зависимости от условий нагрузки и глубины заложения.

Толщина ленточного фундамента, несущего легкие нагрузки

Как правило, толщина ленточного фундамента эквивалентна выступу от поверхности фундамента или стены, но не менее 150 мм.Эта наименьшая толщина обеспечивается для того, чтобы ленточный фундамент имел достаточную твердость и, как следствие, мог связывать слабые карманы в грунте.

Кроме того, он противостоит продольным усилиям, возникающим при тепловом сжатии и расширении, а также при прогрессировании влаги стены основания. Если тип грунта под фундаментом глинистый, то вздутие глины должно быть большим и оказывать давление на фундамент. Поэтому необходимо обеспечить соблюдение минимального ограничения на ленточный фундамент.

Толщина ленточного фундамента, воспринимающего большие нагрузки

Если ленточный фундамент способен выдерживать большие нагрузки, то толщина фундамента регулируется его прочностью с целью противодействия поперечным и изгибающим моментам, которые могут привести к обрушению выступа фундамента.

Если арматура не заложена в ленточный фундамент, то разрушение залегания ленточного фундамента будет управлять его толщиной.

Толщина бетона должна быть достаточной, чтобы избавиться от разрушения при изгибе. Можно использовать ступенчатый или наклонный переход на заданную толщину от лицевой стороны стенки к ширине дна.

Зачастую ленточный фундамент проектируют традиционно, выбирая толщину, препятствующую образованию напряжения на основании ленты. Такая толщина обычно эквивалентна удвоенной проекции полосы.

Наоборот, предусмотрено распределение нагрузки на основание ленточного фундамента под углом 45 градусов. Исходя из этого распределения нагрузки, небольшое напряжение растяжения в основании фундамента допустимо, но его величина неизвестна.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

*

*

*