Выбор арматуры, ее диаметр, вес и другие характеристики

Для усиления бетонных конструкций применяется стальная арматура. Это металлические округлые прутки с гладкой или рифленой поверхностью длиной от 3 до 6 м. В зависимости от уровня нагрузки в проект закладывается вполне определенный диаметр изделий. Как вычислить необходимое сечение арматуры, если имеется проект дома и рассчитанный ленточный фундамент?

Для чего нужна арматура

Значение армирования трудно переоценить. Бетонный ленточный фундамент отлично выдерживает значительные нагрузки на сжатие. То есть противостоит давлению сверху (перекрытия, стены, кровля) и снизу (силы морозного пучения грунта). Интенсивность воздействия, разумеется, неравномерна, и это создает проблемы.

Дело в том, что бетон очень жесткий материал. Согласно законам физики, если с одной стороны образуется зона сжатия, то с противоположной стороны конструкции формируется область растяжения или изгиба.

Бетон не в состоянии компенсировать напряжение и деформируется. В итоге быстро появляются дефекты – трещины, сколы, разрывы. Чтобы избежать подобного применяется арматура.

Сегодня железобетон – это лучшее и прочнейшее изобретение. Задача проектировщика – правильно подобрать стальные изделия, чтобы сформированный из нее металлический каркас внутри бетонного монолита компенсировал действие изгибающих деформаций, укрепил и придал пластичности фундаменту.

И не важно, будет ли сверху возведен тяжелый каменный забор или кирпичный дом, деревянная баня или «каркасник». Армирование необходимо для любого тяжелого строения.

Металлический скелет всегда стараются расположить в областях наибольшего сжатия-растяжения, то есть ближе к поверхности фундамента. Это правило едино для любых конструкций: плитных, ленточных, свайных, свайно-ростверковых и других.

Но если сэкономить на диаметре арматуры, то вероятнее всего, стальной каркас просто не сможет выполнить свое предназначение и готовый остов здания быстро начнет разрушаться.

Виды арматуры

В зависимости от материала различают арматурные изделия:

1. Стальные. Изготавливаются из низколегированной углеродистой стали марок 35ГС, А500С, АТ800, А400, А400С (ГОСТ 5781-82). По технологии выпускаются горячекатаные стержневые и холоднотянутые проволочные пруты.
2. Стеклокомпозитные. Состоят из стекловолокна и связующего – синтетической смолы (эпоксидная и другие). Применяются в конструкциях с повышенными требованиями по радио-, химио- и электроинертности. Нередко используются для фундаментов под кирпичный или металлический забор, малые строения хозяйственного и складского назначения. По весу стеклокомпозит легче металла в 4 раза, а в нагрузочной устойчивости диаметр в 8 мм соответствует 12-милимметровому стальному изделию.

По сфере применения выделяют:

Рабочие изделия. В каркасе располагается продольно в горизонтальной плоскости, принимает на себя изгибающие нагрузки, нивелируя напряжение бетона. Имеют рифленый или периодический профиль, относятся к классам A-II, A-III, A-IV, A-V, A-VI. Бывает 3 типов: кольцевой, серповидный, смешанный.

Монтажные стержни предназначены для формирования пространственного скелета. Устанавливаются поперечно в вертикальной и горизонтальной плоскости. Имеют гладкий профиль, относятся к классу A-I.

Распределительные пруты обеспечивают цельность железобетона, равномерно рассредоточивают ударную нагрузку или действие сосредоточенных сил (усадка бетона, температурные деформации конструктива и так далее).

Диаметр стальной арматуры

Промышленность выпускает стальную арматуру диаметром от 6 до 8 мм. Производители дают следующую раскладку:

• 6-10 мм – монтажные пруты;
• 12-16 мм – продольный верхний и нижний каркас жилых и нежилых зданий коммерческого назначения расчетным весом не более 80 тонн. Этот показатель рассчитан исходя из известного параметра: 1 мм² арматуры сечением 12 мм выдерживает нагрузку до 300 кг без учета остаточной деформации.
• 18-80 мм – строительство массивных сооружений, в том числе подземных, гидроэлектростанций и тому подобное.

Однако есть научные способы определения, какой именно диаметр арматуры нужно заложить в ленточный фундамент. А именно – СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Согласно пункту 7.3.5 указанного норматива, минимальное содержание продольных стальных стержней должно быть не менее 0,1% от площади сечения железобетона. Исходя из этого правила арматура ленточного фундамента 50х100 см под бетонный или кирпичный дом должна составлять количественно не менее 50 см².

Если на железобетонную «ленту» будут устанавливаться опорные столбы или колонны, то площадь сечения продольной части арматурного каркаса увеличивается до 0,2-0,4% (для каждого ряда).

В таблице ниже дан номинальный диаметр стальных прутов и их количество в теле бетонной конструкции. Для расчетов был выбран наиболее распространенный тип остова – ленточный фундамент, одинаково применяемый под такие строения как коттедж, дача, баня, склад и тому подобное.

Как пользоваться таблицей? Для начала надо определить площадь сечения фундамента. Для этого высоту нужно умножить на ширину и найти оттуда 0,1%. Все количественные данные берутся в миллиметрах. Далее в таблице необходимо найти показатель, наиболее приближенный к полученному значению.

Чаще всего используются столбцы 4 и 6. Когда определен требуемый диаметр арматуры и количество продольной рядов, надо высчитать поперечную или монтажную сталь. Ее сечение должно быть ¼ размера рабочих стержней, но не менее 6 мм.

Для сложных случаев ниже представлена таблица минимально допустимых диаметров необходимой арматуры (продольной и поперечной).

Обычно строители ориентируются на следующее правило: под здание расчетной массой до 50 т нужна рабочая арматура диаметром 8-10 мм, монтажная – сечением 6 мм. Для тяжелых домов с большим весом – от 12 до 14 мм.

Металлические стержни 6-10 мм продаются бухтами или прутками. Сталепрокат большего диаметра поставляются только в виде прутков. Длина стандартная – 6, 9 и 11,7 метров. Цена исчисляется в рублях за 1 тонну.

Вес погонного метра арматуры

Возведение любых объектов массой более 3-5 тонн рекомендуется проводить на фундаменте со стальным каркасом – железобетоне. Перед покупкой арматуры рассчитывается ее необходимое количество в погонных метрах, а на металлобазах ее реализуют в тоннах. Рассмотрим, как перевести длину в вес и не ошибиться при этом.

Сводная таблица для арматуры

Прежде чем перейти рассмотрению такой категории как вес арматуры, попробуем разобраться в терминологии и используемой маркировке.

Согласно ГОСТ 10884-94 арматурные стержни – это круглые стальные прутки с поверхностью гладкого или периодического профиля, предназначенные для создания железобетонных конструкций.

По физико-механическим свойствам выделяют классы:

• А-I или А240 – это монтажная арматура с гладким профилем. Диаметр изделий варьируется от 6 до 40 мм.
• A-II или А300 – здесь и ниже рабочие хлысты с рифленой поверхностью. Производится в сечении 10-80 мм.
• A-III или А400, А500 – 6-40 мм.
• A-IV или А600 – 10-32 мм.
• А-V или А800 – 6-40 мм.
• A-VI или А1000 – 10-22 мм.

Дополнительно к основной маркировке, обозначающей индекс текучести стали, могут присутствовать также литеры:

• Т – термически упрочненная.
• С – допускается сварной шов при фиксации в каркасе.
• К – устойчивая к коррозионным повреждениям.

Вес погонного метра арматуры, таблица

Как пользоваться вышеуказанной таблицей? Очень просто – сначала по вертикали найдите диаметр выбранных стальных прутков, а затем по горизонтали – вес одного погонного метра. Достаточно умножить найденный показатель на метражное количество, и искомая цифра найдена.

Самостоятельный расчет арматурной массы

Если у продавца по каким-то причинам нет сводной таблицы, а у вас – гаджета с доступом в интернет, то можно воспользоваться простой формулой расчета.

Из школьного курса физики известно, что масса тела равна его объему, умноженному на постоянную величину – удельный вес материала.

Объем же рассчитывается как произведение площади сечения на длину. Арматура в поперечнике имеет форму круга с известным диаметром. Таким образом, получается:

Площадь сечения (S) = πR²/4 = 3.14*R²/4=0.785R²

Удельная масса стали – 7850 кг/м³. Далее можно вычислить вес каждого метра арматурных стержней, подставив найденные показатели. Для примера приведем расчет арматуры сечением 10 мм:

• S = 785 * 0.010² = 0.000078.5
• M = 0.0000785 * 7850 = 0.616 кг

Таким образом, 1 погонный метр стального проката весит 0,616 кг. Небольшое расхождение с таблицей получилось из-за того, что арматура не всегда имеет гладкий профиль.