Основные характеристики арматуры для фундамента

Содержание:

1. Виды стальных стержней
2. Материалы для фундамента
3. Параметры и свойства
4. Классификация арматуры
5. Виды жб фундаментов
6. Расчет толщины прутков
7. Типы профилей
8. Способы соединения

Для возведения зданий, сооружений и различных конструкций уже не одну сотню лет применяют бетон. Этот строительный материал обладает довольно хорошей прочностью, водостойкостью, морозоустойчивостью и неплохой долговечностью, однако со временем он может давать трещины при внешнем, либо внутреннем воздействии. Поэтому когда возникла потребность строить более монументальные сооружения, было решено пойти путем упрочнения бетона, при этом, не сильно увеличивая его себестоимость. В начале девятнадцатого столетия начали применять арматуру для укрепления фундамента, наиболее подверженного разрушениям и нарушением целостности, вследствие воздействия грунта при зимнем пучении, либо существенных весовых нагрузках. Благодаря использованию армирования с помощью стальных прутков, у строителей получилось значительно уменьшить размеры основания фундамента, а также минимизировать общее время работ и их объем. Позже инженеры смогли вычислить оптимальную форму сечения, подходящую для конкретного типа фундамента, и запустить в производство металлопрокат, изготавливаемый в широком сортаменте.

Виды стальных стержней

В современной строительной отрасли применяется сталь для арматуры, имеющая гладкий или периодический профиль. Сфера ее использования довольно обширна, поэтому идет разделение по следующим характеристикам:

1. По собственному назначению:

• рабочие. Стержни с периодическим профилем спроектированы на восприятие существенного объема нагрузки на несущую часть. Большая площадь рабочей поверхности, пропорционально увеличивает и сцепление;
• распределительные. Дают возможность равномерно распределить нагрузки между прутками, являющимися рабочими, а также оптимально воспринимают расширение, связанное с изменением температурного режима и формы при усадке;
• монтажные. Применяются с целью закрепления рабочих стержней в металлических основаниях, либо в сетках.

Обычно, подбор формы сечения и диаметра стержней первых двух типов основывается на физических и математических вычислениях. Неправильный подбор, либо непродуманная замена способствуют повышению стоимости всего проекта, а иногда приводят к нарушениям или недостатку прочности всего фундамента. Монтажный вид чаще всего гладкий, с диаметром до 8 миллиметров.

2. По ориентации.

Основной принцип деления заложен в определении пространственного нахождения армирующих прутков в составе строительной конструкции, с учетом специфики основания несущих частей арматуры фундамента. Можно выделить следующие положения:

• продольное. Стержни расположены без угла, либо под очень маленьким относительно горизонтальной линии. Арматура, принимая растягивающее напряжение, не дает появиться дефектам в местах изгибающих моментов;
• поперечное. Главное применение - в качестве основы для монтажа продольной арматуры, расположение – под девяносто градусов к ним. Принимая влияние поперечных сил, препятствует выпучиванию некоторых прутков;
• вертикальное. Является связывающим звеном при организации ряда продольных слоев, принимая воздействие сил, вертикального характера.

3. По условиям использования:

• напрягаемая. Несет в себе роль носителя внешней силы и обжатия сечения. Принимает кроме предварительного напряжения, еще растяжение и сжатие, появляющееся в смеси. Предварительно упрочнена, с помощью термического и механического способа или вытяжкой;
• ненапрягаемая. Принимает на себя напряжения, вызванные различными видами деформаций в бетоне. Наиболее распространенное использование в виде арматурных сеток, каркасов. В сжатом диапазоне применяется как монтажная.

Выбор необходимых прутков для фундамента определяется на моменте проектирования, исходя из вычисления первоначального напряженного состояния армирующего проката, которое характеризуется конструктивными и технологическими показателями (прочностные свойства бетона, способ производства, процентное соотношение армирования, вид сил, действующих извне и прочего).

Материалы для фундамента

Одними из самых важных составляющих жб конструкции являются армирующие элементы из стали. Их основная задача – совместное функционирование с бетоном во время всей службы постройки. Также эти элементы должны обладать следующими свойствами:

• высокая прочность и пластичность, даже при наличии длительных нагрузок;
• устойчивость к перепадам температурного режима;
• стойкость к коррозии;
• простая технология использования;
• хорошая адгезия поверхности;
• отличное сцепление с бетоном;
• долгий срок службы.

Параметры и свойства

В большинстве случаев арматурная сталь изготавливается диаметром от 4 до 40 миллиметров, имеет гладкий, либо периодический профиль, реализация производится в стержнях или бухтах, длина мерная ли немерная (чаще от 6 до 12 метров).

В зависимости от диаметра номенклатурного ряда определяется область применения данного металлопроката. Изделия с малым и средним диаметром (6 - 14 миллиметров) применяют при строительстве зданий с небольшой этажностью и частных домостроений. В промышленном секторе более востребована арматурная сталь со значением сечения до 32 миллиметров, а для возведения объектов, с повышенным уровнем ответственности, предусмотрены предельно возможные диаметры.

Основной характеристикой оценки стержней для фундамента являются следующие аспекты:

• устойчивость к растрескиванию из-за коррозии;
• механические свойства, включающие в себя проходящее сопротивление, некоторый предел текучести, значения удлинения и сужения вследствие разрыва;
• сопротивляемость хрупкому разрушению;
• склонность к растрескиванию во время холодной мехобработки;
• ползучесть и разрядка напряжения;
• динамическая прочность после долговременных, либо кратких нагрузкок, сжимающего или растягивающего характера;
• хорошая свариваемость и возможность создания пластичных сварных соединений.

Классификация арматуры

Номенклатурный перечень арматурной стали маркируется литерой «А» и классифицируется согласно механической прочности:

• класс А-I. В основном производство осуществляется из марок стали Ст 3 с гладким типом профиля;
• класс А-II, А-III, А-IV, А-V, А–VI. Изготовление осуществляется из высококачественных марок стали: углеродистая, низколегированная из периодического профиля.

Возможно наличие дополнительных буквенных значений в маркировке арматуры: литера «С» - информирует о принадлежности проката к свариваемым материалам, литера «К» - оповещает о том, что сталь устойчива к коррозийному растрескиванию. При комбинировании этих двух букв «СК» обозначение маркировки говорит о свариваемых и коррозионностойких свойствах стали. Если подобные обозначения отсутствуют, это говорит о том, что металлопрокат обладает обычными, типовыми характеристиками и может быть использован для возведения стандартных жб конструкций. Проектирование фундаментов происходит по существующим нормативам, стандартам и государственным строительным требованиям. При этом учитываются следующие параметры:

• характеристики и особенности ландшафта местности;
• физические и механические свойства почвы;
• глубина грунтовых вод;
• наличие близлежащих водоемов.

Помимо вышеуказанных параметров, при произведении проектных расчетов нужно обязательно учесть целевое назначение постройки, ее уровень значимости, характер эксплуатации, индивидуальные черты архитектуры.

Виды жб фундаментов

В строительстве наиболее распространены три вида: ленточный, столбчатый и плиточный. Они актуальны в гражданском и промышленном секторе, при сооружении частных построек в геологических зонах с различным климатом на натуральном, уплотненном, либо искусственно закрепленном основании. Самым востребованным типом является ленточный фундамент. При проведении проектных работ его представляют в виде прочной конструкции, созданной в котловане или углублении специальной формы, в различных технологических и геофизических ситуациях.

Расчет толщины прутков

Чтобы сконструировать ленточный фундамент, необходимо учитывать расчетные нагрузки, которые передают ему грунтовое основание и стены сооружения. Вычисления проводятся по сечению, которое проходит по краю стенки фундамента.

Площадь сечения можно узнать из формулы:

Asi=Mn-n/0,9*Rs*hоn, где

• М – это изгибающие моменты, которые возникают в сечениях (единица измерения: Нм);
• Rs – показатель сопротивления арматурной стали растяжению (единица измерения: МПа);
• hon – рабочая высота сечения (единица измерения: метр);
• 0,9 –справочная характеристика.

Предварительный расчет необходимого диаметра армирующих частей не прост, поэтому производится опытными специалистами отрасли.

Типы профилей

Главной сложностью при подборе формы сечения и диаметра является учет всех необходимых технических и технологических требований, зачастую имеющих противоречия друг с другом. Самым оптимальным вариантом работы бетона и арматурных стержней можно обозначить следующую комбинацию: использование нужного класса стали, с хорошим усилием сцепления и небольшими размерами анкеров, с поддержанием достаточного уровня прочности, а также механических свойств. Армирующие прутки, имеющие гладкий или периодический вид профиля наиболее востребованы в различных секторах строительства.

Рассмотрим еще несколько видов профилей, используемых для строительства фундамента:

1. Кольцевой. Отличаются от других видов круглой формы ребрами, опоясывающими весь пруток и отходящими от продольного выступа. В сечении, расположенном поперечно, имеют форму кольца. Они не очень востребованы в настоящее время, в силу большой себестоимости и низких эксплуатационных характеристик. Заменяются более экономичными видами, с другими, более универсальными сечениями.
2. Двусторонний серповидный. Немного видоизмененный кольцевой тип профиля. Внешний вид позволил увеличить:

• предельные значения выносливости;
• стойкость к коррозии;
• силу сопротивляемости статическим нагрузкам;
• сцепление с раствором, без увеличения длины участка анкеров и перевода перенапряжения.

3. Четырехсторонний серповидный. Параметры области анкеров схожи с кольцевым типом профиля, однако имеют большую, чем у него плоскость сцепления и обладают более интересными характеристиками, это:

• дает возможность увеличить усилие преднапряжения;
• имеет отличную стойкость к растяжению и сжатию;
• наивысшим образом сохраняет пластичность стержней из стали.

Способы соединения

На моменте проектирования строительных работ возникает понимание, какую арматуру будут применять и, соответственно, какой вид соединения будет использоваться.

Остановимся на двух основных способах:

1. В различных обстоятельствах (промышленный масштаб или частное строение) применяют ручную или электродуговую сварку полуавтоматом. Стержни при этом расположены внахлест, сварка точечная. Этот способ особенно востребован при серьезном объеме работ, отличаясь жесткостью и надежностью соединения. Однако термическое воздействие оказывает неблагоприятное влияние на пластичность и местами на прочность прутков.






2. Если по каким - либо причинам нет возможности производить сварочные работы, специалисты осуществляют вязку стержней. Суть этого метода состоит в связке зоны стыковки стержней при помощи вязальной проволоки, для чего применяют специальные устройства. Производить данные работы можно даже при низкой температуре.

Грамотный выбор используемых материалов, а также их качество, способствуют возведению высокопрочного и долговечного фундамента, являющегося, в свою очередь, гарантией любого успешного строительства.