Армирование фундаментной монолитной плиты

Плитный фундамент это сплошная бетонная плита, усиленная арматурным каркасом или сварными сетками. Она монолитная, так как ее бетонируют без перерывов, за один раз.

Такой мелкозаглубленный фундамент утепляют со стороны подошвы, потому что его устанавливают выше глубины промерзания.

Плитный фундамент одновременно выполняет два назначения: это полы по грунту и передача нагрузок от дома на грунт. При этом в него можно установить напольную систему обогрева. Чтобы выполнять сколько нужных назначений, плиту делают с высокой прочностью, устойчивой к трещинам и деформациям. Для этого рассчитывают ее арматурное усиление.

Для каких строений выбирают плитный фундамент

По расчетам он соответствует для малоэтажных домов из камня, сборных ж/бетонных блоков, монолитного бетона, деревянного бруса. 

Такую опору берут для жилых домов, коттеджей, небольших коммерческих зданий.

На каких грунтах устанавливают монолитную плиту? На песчаных, глинистых, суглинках, супесях - на такие грунты хорошо передают нагрузки любые типы опор. Но плитный фундамент может работать еще на неоднородных увлажненных грунтах, которые проявляют низкую несущую способность. Что помогает ему размеренно распределять нагрузки на грунт и нивелировать его подвижки? Это каркасное пространственное армирование бетонного пласта.

При увлажненных грунтах, чтобы сохранить прочность основания, устанавливают дренажную систему, отмостку, гидроизоляцию.

Типы монолитных плит

Плоские. По форме это монолитный бетонный пласт с равной высотой сечения в любом вертикальном разрезе. Армируют его металлическими сетками с квадратным сечением. Сетки устанавливают в 2 уровня.

Ребристые. По форме это ровный бетонный пласт с ребрами жесткости. Ребра направляют вверх или, что намного чаще, вниз. У ребристой плиты больше прочности, также она проявляет больше жесткости. Армируют как плоскую часть, так и ребра жесткости.

Ребра усиливают поперечным армированием, которое соединяют с продольным армированием плоской части. В итоге получается жесткая конструкция с большой прочностью, при этом она устойчива к опрокидыванию.

Что дает армирование?

Прочность бетона дает ему способность выдерживать сжимающие нагрузки. При этом, если к нормальному вектору действия силы приложится изгибающий момент, то бетон может ответить образованием трещин. Изгиб или кручение могут образоваться при намокании почвы, сейсмических действиях, морозном пучении, неравных весовых нагрузках.

Чтобы фундаментная плита выдерживала такие воздействия, по СП 63.13330.18 рассчитывают какая у нее должна быть прочность, как она должна отвечать на продавливание, на появление трещин и изменение формы. 

Чтобы прочность, жесткость фундамента соответствовали проектным расчетам, его армируют. Кроме прочности арматура добавит бетону жесткости, которой ему не хватает, чтобы не трескаться при изгибающих силах. 

Для бетонных плит рассчитывают силы, которые действуют сконцентрировано на продавливание. Он показывает, как такие сжимающие силы влияют на ж/ бетон. Такой расчет делают для мест, где приложены концентрированные усилия. Это участки опирания колонн, перегородок, оборудования. На этих участках, чтобы увеличить прочность, закладывают больше процент армирования.

Защитный слой по СП 63.13330.18

Арматура будет выполнять свое назначение внутри бетона, если над ней будет бетонное покрытие. Если над стержнями высота покрытия будет недостаточной, то при нагрузках рифлению стержней не во что будет упираться и слой треснет. Если слой положить слишком высокий, то он начнет работать, как неармированный бетон, он тоже треснет под изгибающими нагрузками. Поэтому защитное покрытие делают такой толщины, чтобы:

• арматура совместно работала с бетоном;
• была возможна установка анкеров и стыковка стержней;
• оно могло защищать стержни от воды, химических смесей, механического воздействия.

СП рекомендует в плитном фундаменте без б/подложки закладывать 70 мм покрытия под нижний ярус армирования и 40 мм, если есть б/подложка. Для первого яруса армирования, который будет выходить внутрь дома, 20-25 мм в зависимости от влажности.

Процент армирования

Какой шаг закладывают между рабочей арматурой? Его размер зависит от того насколько гибкая плита. Гибкость находим делением длины на высоту сечения. Если полученное значение до 5, то СП 10.3.6 рекомендует задавать суммарную площадь сечений рабочих стержней равной 0,1 % от площади сечения плиты.

Если значение гибкости от 25 и больше, то процент сечений стержней увеличивают до 0,25 % .

Вывод: процент армирования плиты увеличивается с ростом ее гибкости.

Кроме расчетного армирования монтируют конструктивное (0,025 %). Его монтируют:

• на участках резких изменений сечения. В местах сопряжений плоской плиты к ребрам;
• по краям плиты, где сосредоточены силы растяжения. Здесь монтируют хомуты, которые соединяют ярусы сеток;
• в местах продавливания, где сконцентрированы нагрузки.

Шаг рабочих стержней

Монолитный фундамент армируют сварными сетками. Их устанавливают в 1 ярус, если высота плиты 15 см. При увеличении высоты свыше 15 см, сетки устанавливают в 2 яруса. 

По СП при высоте до 15 см шаг рабочие арматуры закладывают 20 см. При высоте свыше 15 см шаг равен 1,5*h с ограничением 40 см.

Расчет сеток для фундамента

Сколько нужно стержней, какой их метраж, сколько они весят для плоского плитного фундамента 10х10 метров, высотой 0,25 м?

Находим гибкость, делим длину на высоту, получаем 40, поэтому процент армирования задаем 0,25%.

Продольное направление

Определим площадь разреза плиты и умножим ее длину на высоту, получим 2 500 000 мм2.

Суммарная S диаметров арматуры 2 500 000 мм2*0,25% / 100%= 6250 мм2.

По сортаменту в ГОСТ сечение проката 10 мм = 78,5 мм2.

Делим суммарную площадь проката на площадь 1 штуки: 6250 / 78,5 = 80 шт.

Армирование двухъярусное, поэтому в одном ярусе будет 80 / 2 = 40 шт.

Определим шаг, для этого делим длину 10 000 мм на 40 шт. Шаг получается равным 250 мм. Это размер квадратных ячеек сеток, которые нужно установить в 2 уровня.

Поперечное направление

Так как в основе фундамента квадрат, то для этого направления тоже выйдет 80 стержней. Суммарно для обоих направлений выйдет 160 штук по 10 метров каждая, метраж получится 1600 м.

По сортаменту метр проката 10 мм весит 0,617 кг. Это значение умножим на общий метраж и узнаем вес всего проката, 1,072 тонны. Это общий вес сеток для фундамента. К этому весу нужно добавить вес конструктивного армирования.