Армирование ленточного фундамента шириной 50 см: Армирование ленточного фундамента шириной 50 см

Содержание

Армирование ленточного фундамента шириной 50 см

[REQ_ERR: OPERATION_TIMEDOUT] [KTrafficClient] Something is wrong. Enable debug mode to see the reason.

Но других вариантов армирования нет, используемая методика проверена многими десятилетиями и показала свою надежность и эффективность. Сборка прямых участков каркаса производится в непосредственной близости от траншеи.

Это важно, так как вес сооружения достаточно велик, а перемещать его чаще всего приходится вручную. Сборка производится одним из способов сварка или вязка , из которых предпочтение отдается вязке. Причинами этот является простота, отсутствие необходимости в подключении к сети электроснабжения и наличия сварочного аппарата. Есть и еще одна причина — сварной шов на арматуре ломкий и не всегда выдерживает нагрузки при перемещении или заливке, а проволочное соединение имеет некоторую степень свободы и обладает за счет этого определенной эластичностью.

Собранные прямые части каркаса укладываются в подготовленную траншею, обвязываются углы, после чего каркас готов к заливке бетона. Шаг армирования — это расстояние между соседними хомутами или вертикальными вспомогательными стержнями. Он равен расстоянию между крайними горизонтальными прутками, хотя на практике его нередко увеличивают из экономии. Это опасное решение, так как сборка производится вне траншеи, отдельные части придется поднимать и укладывать в траншею, что для незаконченной конструкции является тяжелым испытанием.

Правила надежного армирования ленточного фундамента

Если по каким-либо причинам каркас собирают прямо в траншее, то шаг можно несколько увеличить, но слишком ослаблять каркас не следует. Для вязки используется мягкая отожженная стальная проволока толщиной мм. Она нарезается на заготовки длиной см. Процесс вязки :. Вязальный крючок можно приобрести в магазине, но проще изготовить его самостоятельно.

Расчёт с запасом

Надо взять кусок стальной проволоки толщиной мм, несколько заострить и загнуть один конец примерно на 1, см. Для удобства работы крючок можно слегка выгнуть в средней части. Приемы работы с ним просты, но требуют некоторого навыка, который появляется очень быстро.

Усиление ленточного фундамента производится, как правило, с помощью металлического арматурного каркаса, собранного сварным способом или связанного специальной мягкой стальной проволокой.

Рабочие стержни устанавливаются в горизонтальном положении таким образом, что в сечении образуют прямоугольник со сторонами, на 10 см меньшими, чем ширина и высота бетонной ленты. Такое соотношение обеспечивает глубину погружения прутков в бетон, при которой несущая способность достаточно высока, но материал надежно защищен от коррозии.

Вертикальная арматура служит для фиксации несущих стержней в нужном положении во время заливки и затвердения бетона.

Оба этих процесса вызывают значительные нагрузки, поэтому от прочности соединения зависит качество армирования. Угловые элементы ленточного фундамента, к которым относятся и Т-образные примыкания, армируются путем установки изогнутых анкеров — отдельных стержней, согнутых под нужным углом.

При строительстве дома на ленточном фундаменте возникает вопрос об армировании. Арматура закладывается в бетонную конструкцию для увеличения ее прочности на изгиб, поскольку бетон имеет очень низкую способность воспринимать момент. Чтобы предотвратить проблемы с лентой, залитой своими руками, в будущем необходимо досконально изучить такой вопрос как схема армирования ленточного фундамента. Для арматурных каркасов ленточных фундаментов применяют стержни класса по пределу текучести А

Нередко изгибаются рабочие стержни, если их длина позволяет это сделать например, на углах коротких стенок или примыканий. Углы фундамента испытывают повышенные напряжения, поэтому наличие дополнительной анкеровки необходимо для увеличения прочности соединения каркаса и повышения несущей способности данного участка ленты.

Использование анкеров и грамотное соединение с основными элементами армпояса позволяет избежать ошибок и усилить ответственные участки каркаса. Подошва фундамента является участком, испытывающим максимальные нагрузки пучения или боковое давление от почвенных вод. Существуют различные способы усиления подошвы, которые обеспечивают качественное соединение с бетонной подготовительной частью, но они применяются для строительства промышленных ответственных сооружений.

Для армирования подошвы фундамента малоэтажного жилого дома принято использовать армировочные сетки, увеличивающие прочность и неподвижность нижней части ленты.

Как правильно армировать ленточный фундамент: схемы, расчет материалов, способы укладки

Сетка механически соединяется с основным каркасом, это особенно важно, если подошва имеет большую ширину, чем сама лента. В данном видео вы узнаете, как производится армирование ленточного фундамента :. Армирование ленточного фундамента — основная операция, без которой все остальные работы становятся нецелесообразными. Сезонные подвижки почвы, изменение уровня грунтовых вод, тектонические воздействия и прочие факторы влияния требуют от основания прочности и способности сопротивляться возникающим нагрузкам.

Эти качества способен обеспечить только грамотно и тщательно сформированный армпояс, образующий внутренний скелет бетонной ленты и компенсирующий все осевые растягивающие нагрузки. Оставить комментарий Отменить написание.

Подписаться на новые комментарии и согласиться с политикой конфиденциальности. Конструкция ленточного фундамента экономична и проста. В большинстве случаев он образует опору Карта сайта Кровельный калькулятор Контакты О сайте Политика конфиденциальности.

Как производится армирование ленточного фундамента своими руками. Содержание статьи 1 Нужно ли армировать ленточный фундамент?

Для особо ответственных конструкций используют напрягаемые стержни, которые перед заливкой бетона натягиваются, а после затвердения массива освобождаются. Такие основания способны работать в сложных условиях, но для частного домостроения не используются.

Свойства композитной арматуры более удачны, чем у металлических стержней, но отсутствие длительного опыта пользования заставляет строителей с осторожностью относиться к выбору этого материала. Используются готовые или сварные сетки с поперечным расположением стержней.

Как выполнить армирование фундамента ленточного типа

Для участков, расположенных на сложных грунтах, рекомендуется использовать сварные конструкции из рабочих стержней, способные выдерживать нагрузки во всех направлениях.

Дачный эксперт.

Оцените статью автора:. Рейтинг автора. Морозов Виктор Васильевич. Стаж работы 19 лет.

Схема армирования ленточного фундамента

Ведущий специалист крупного домостроительного комбината. Предыдущий Как производится монтаж дренажа мелкозаглубленного ленточного фундамента.

При формировании углов не допускается перехлест элементов, расположенных перпендикулярно. Сборку каркаса можно производить как непосредственно на месте, в котловане, так и за его пределами. Первое может быть не слишком удобно из-за небольшого пространства. Во втором случае важно точно соблюсти все размеры, чтобы впоследствии не заниматься переделками каркаса для ленточного фундамента. Согнуть арматуру под нужными углами в домашних условиях сложно, но возможно.

Для этого понадобится отрезок швеллера, в котором вырезаются отверстия болгаркой строго на одной линии. В канавки укладывается прут арматуры. На длинный конец надевается стальная труба, используемая как рычаг. Сгибание требует больших усилий, но позволяет обойтись без покупки листогиба. Перевязка прутьев выполняется проволокой. Подготовленные для армирования прутья укладываются в траншею в соответствии с описанными выше требованиями после установки опалубки.

Ярусы — строго горизонтальны к земле. На следующем этапе, когда установлены и перевязаны все пояса, можно переходить к заливке бетона.

Ленточный фундамент имеет нестандартную геометрию: его длинна в десятки раз больше глубины и ширины. Из-за такой конструкции почти все нагрузки распределяются вдоль ленты. Самостоятельно бетонный камень не может компенсировать эти нагрузки: его прочности на изгиб недостаточно. Для придания конструкции повышенной прочности используют не просто бетон, а железобетон — это бетонный камень с расположенными внутри стальными элементами — стальной арматурой.

Важно следить за тем, чтобы арматура оставалась на своих местах и не сдвигалась. Для частного малоэтажного дома оптимальная марка бетона — М После выдержки в соответствии с нормами строительных регламентов ленточный фундамент наберет прочность и будет готов к дальнейшему использованию.

Бетон на 28 дней следует закрыть непрозрачной пленкой, беречь от прямых солнечных лучей и периодически смачивать водой. Армирование ленточного фундамента стеклопластиковой конструкцией это конечно не так уж и просто. Так что лучше обратитесь к профессионалам если сами не разу не занимались строительством. Мы заглубляли фундамент когда строили свой дом и даже заглубленный фундамент полностью армировали.

Армировать монолитный ленточный фундамент нужно обязательно. Предполагается строительство двухквартирного дома, поэтому для построения фундамента и четкого расчета расходных материалов необходимо выполнить армирование ленточного фундамента используя чертежи.

Чтобы предотвратить смещение арматуры используют звездочки и стульчики. Обязательно на фундамент нужен проект. В проекте будет и диаметр арматуры ее количество и объем бетона.

Похожие записи

Каркасные дома быстро возводимые и легкие. Сколько сыпать щебня и песка зависит от грунтов,иногда приходится выбирать определенные грунты полностью. Автор статьи. Содержание 1 Чем выполняется армирование 1. Мнение эксперта. Ширина основания при этом не учитывается. На нее можно не смотреть. Для перевязки применяется специальная вязальная проволока диаметром мм. При повреждении армирование не будет выполнять своей функции.

В то же время, перевязка проволокой — сложный и продолжительный процесс, требующий особых навыков.

Профессиональные советы по укладке армированного ленточного основания

Сварка выполняется значительно быстрее. Для основания высотой 70 см достаточно двух армирующих поясов. Чтобы избежать проблем, связанных с пучением грунта, до армирования в траншею на дно засыпаются слоями песка и щебня не менее 10 см.

Как производится армирование ленточного фундамента своими руками

Ленточный фундамент представляет собой сплошную бетонную опору, размещенную под всеми несущими стенами дома.

Конструкция подобных оснований достаточно проста.

Степень прочности, устойчивости к возникающим нагрузкам и несущая способность образуют оптимальное сочетание, позволяющее использовать ленточный тип фундамента в большинстве построек.

С некоторыми дополнениями этот вид способен служить на разных видах грунта и в относительно неблагоприятных геологических условиях.

Основным элементом конструкции является арматурный каркас, обеспечивающий прочность ленты и устойчивость к напряжениям.

Содержание статьи

Нужно ли армировать ленточный фундамент?

Бетон является специфическим материалом. Он способен без видимых последствий выдерживать значительное давление, но разнонаправленные, растягивающие нагрузки переносит с большим трудом.

Бетонный блок, являющийся монолитной отливкой без дополнительных усиливающих элементов, способен выдерживать только равномерную сдавливающую нагрузку.

Если усилие будет приложено в центральной части, а края блока окажутся зафиксированы, он переломится при относительно небольшой нагрузке. Использовать его в таком виде в качестве основания для строительного объекта невозможно.

Проблема решается с помощью армирующего каркаса, помещаемого внутрь блока перед отливкой.

Армирование ленточных оснований является необходимым и обязательным условием, предписываемым требованиями СНиП 52-01-2003. Регламентируются все рабочие моменты создания железобетонных конструкций — состав бетона, размеры и материал арматуры, тип конструкции каркаса, способ сборки и прочие вопросы.

Соблюдение норм СНиП обязательно для всех строителей, поскольку только таким образом можно обеспечить надежность постройки и безопасность людей.

Как работает арматура

Арматурные стержни способны переносить растягивающие нагрузки примерно в 10 раз больше, чем бетон. Будучи установленными внутрь отливки, они принимают на себя растягивающие нагрузки, не позволяя появиться трещинам, усиливая и укрепляя бетонную ленту.

Арматурный каркас представляет собой пространственную решетку, состоящую из несущих и вспомогательных стержней. Если сама лента в сечении представляет собой прямоугольник, то каркас в сечении образует подобную фигуру, но несколько уменьшенную.

Если на ленту воздействует изгибающая нагрузка, то начинают работать те стержни, которые расположены со стороны, противоположной точке приложения усилия. Они не позволяют ленте изменить форму, принимая на себя внешние воздействия.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Для особо ответственных конструкций используют напрягаемые стержни, которые перед заливкой бетона натягиваются, а после затвердения массива освобождаются. Такие основания способны работать в сложных условиях, но для частного домостроения не используются.

Основными элементами являются горизонтальные стержни — несущие, или рабочие. Вертикальные элементы служат для поддержки рабочей арматуры и в большинстве нужны лишь до момента заливки. После нее рабочие функции выполняют только угловые элементы, испытывающие дополнительные напряжения и эксплуатационные нагрузки.

Вспомогательная арматура делается из более тонких прутков и нужна для исключения смещения основных элементов при заливке и затвердении.

Как выбрать бетон

Требования СНиП к бетону достаточно жесткие.

Регламентируются все рабочие параметры материала:

  • Степень прочности на сжатие и осевое растяжение.
  • Морозостойкость.
  • Водонепроницаемость.

Для жилых домов малоэтажной кирпичной или подобной застройки оптимальный вариант — М300. При использовании легких ячеистых или пористых материалов (пенобетон, керамзитобетон) допускается применение менее прочного и плотного бетона — марок М200 и даже М150.

Более прочные сорта используются для ответственных или многоэтажных объектов. Например, бетон М400 допускается применять для отливки фундамента по жилые здания высотой до 20 этажей.

Виды арматуры

Существует два вида арматуры:

  • Металлическая.
  • Композитная.

Первый вид — всем знакомые стальные горячекатаные прутки с насечкой, позволяющей получить надежное сцепление с бетоном. Существуют стержни разного диаметра, от 6 до 80 мм, предназначенные для эксплуатации в соответствующих условиях.

Для вспомогательной арматуры могут быть использованы как рифленые, так и гладкие стержни меньшего диаметра.

Композитная — это целая группа, которая изготавливается из углепластика, базальтопластика и стеклопластика. Последний является наиболее распространенным и доступным вариантом. Он выгоднее металлического аналога с точки зрения стоимости, не поддается коррозии, не реагирует на электрохимические воздействия.

Однако, неспособность сгибаться усложняет сборку каркасов на изгибах или примыканиях, что уменьшает надежность этих узлов и повышает трудоемкость сборки. Диаметры стержней находятся в диапазоне от 3,5 до 48 мм.

ВАЖНО!

Свойства композитной арматуры более удачны, чем у металлических стержней, но отсутствие длительного опыта пользования заставляет строителей с осторожностью относиться к выбору этого материала.

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. 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.

Основные способы армирования

Существуют следующие способы:

  • Стержневое армирование при помощи арматурных прутков из металла или композитных материалов.
  • Дисперсное — усиление стяжек с помощью волокнистых материалов или металлической стружки.
  • Слоевое армирование представляет собой послойное нанесение раствора с промежуточной установкой армирующих сеток.

Для усиления ленточного фундамента возможно применение только стержневого способа. Используются два варианта — с двумя и с тремя рабочими стержнями в горизонтальных решетках. Выбор нужного варианта обусловлен шириной ленты.

Поскольку требованиями СНиП расстояние между крайними стержнями в решетке ограничено до 40 см, использование трех стержней требуется для основания шире 50 см. При этом, можно применить три и даже более стержней и на узкой ленте.

Нормы СНиП ограничивают минимальное расстояние между соседними прутками в два диаметра, что позволяет собрать достаточно плотную решетку. Однако, такого никогда не делается, поскольку это нецелесообразно и создает непроизводительный расход арматуры.

Расчет количества арматуры

горизонтальной арматуры производится путем вычисления общей длины ленты (сумма всех участков) и умножения ее на количество горизонтальных стержней (от 4 до 6 и более). Для определения количества вспомогательных прутков надо вычислить длину (периметр) одного хомута и умножить его на общее количество.

Расстояние между двумя соседними хомутами (шаг), согласно СНиП, не должно превышать ширины каркаса, т.е. расстояния между горизонтальными крайними прутками. Общую длину ленты надо разделить на это расстояние, в результате получается количество хомутов.

Приобретая материал, рекомендуется увеличивать нужное количество на 10 %, чтобы иметь некоторый запас на случай ошибки.

Основные правила армировки

С точки зрения прочности, оптимальным способом было бы внешнее расположение арматурного каркаса.

Но на практике это невозможно по ряду причин, основными из которых являются:

  • Склонность металла к коррозии.
  • Невозможность установки каркаса на длинные или погруженные в грунт блоки.
  • Поверхность должна быть ровной и готовой к присоединению других элементов постройки.

По этим и другим причинам используется внутреннее армирование, которое защищает металл от коррозии и решает ряд других вопросов. Недостатком является необходимость выполнять множество действий, нужных только для фиксации арматуры в неподвижном состоянии до момента застывания раствора.

Это означает излишний расход материала, нерациональные трудовые вложения, расход времени. Но других вариантов армирования нет, используемая методика проверена многими десятилетиями и показала свою надежность и эффективность.

Как правильно уложить арматуру

Сборка прямых участков каркаса производится в непосредственной близости от траншеи. Это важно, так как вес сооружения достаточно велик, а перемещать его чаще всего приходится вручную. Сборка производится одним из способов (сварка или вязка), из которых предпочтение отдается вязке.

Причинами этот является простота, отсутствие необходимости в подключении к сети электроснабжения и наличия сварочного аппарата.

Есть и еще одна причина — сварной шов на арматуре ломкий и не всегда выдерживает нагрузки при перемещении или заливке, а проволочное соединение имеет некоторую степень свободы и обладает за счет этого определенной эластичностью.

Собранные прямые части каркаса укладываются в подготовленную траншею, обвязываются углы, после чего каркас готов к заливке бетона.

Шаг армирования

Шаг армирования — это расстояние между соседними хомутами или вертикальными вспомогательными стержнями. Он равен расстоянию между крайними горизонтальными прутками, хотя на практике его нередко увеличивают из экономии.

Это опасное решение, так как сборка производится вне траншеи, отдельные части придется поднимать и укладывать в траншею, что для незаконченной конструкции является тяжелым испытанием. Если по каким-либо причинам каркас собирают прямо в траншее, то шаг можно несколько увеличить, но слишком ослаблять каркас не следует.

Вязка арматурной сетки

Для вязки используется мягкая отожженная стальная проволока толщиной 1-2 мм. Она нарезается на заготовки длиной 25-30 см.

Процесс :

  • Отрезок проволоки сгибается пополам. Получившаяся полупетля заводится под перекрестный стык стержней в диагональном направлении.
  • Концы полупетли поднимаются вверх, чтобы проволока обхватила соединяемый узел.
  • Вязальный крючок острием заводится в петлю, опираясь при этом на другой конец проволоки. Вращательными движениями концы закручиваются, плотно стягивая соединяемые стержни.
  • Для вязки продольных соединений используется тот же метод. Отличие лишь в положении проволоки — она обхватывает оба соединяемых стержня в поперечном, а не в диагональном направлении.

Вязальный крючок можно приобрести в магазине, но проще изготовить его самостоятельно. Надо взять кусок стальной проволоки толщиной 405 мм, несколько заострить и загнуть один конец примерно на 1,5-2 см.

Для удобства работы крючок можно слегка выгнуть в средней части. Приемы работы с ним просты, но требуют некоторого навыка, который появляется очень быстро.

Схема монтажа

Усиление ленточного фундамента производится, как правило, с помощью металлического арматурного каркаса, собранного сварным способом или связанного специальной мягкой стальной проволокой.

Рабочие стержни устанавливаются в горизонтальном положении таким образом, что в сечении образуют прямоугольник со сторонами, на 10 см меньшими, чем ширина и высота бетонной ленты.

Такое соотношение обеспечивает глубину погружения прутков в бетон, при которой несущая способность достаточно высока, но материал надежно защищен от коррозии. Вертикальная арматура служит для фиксации несущих стержней в нужном положении во время и затвердения бетона.

Оба этих процесса вызывают значительные нагрузки, поэтому от прочности соединения зависит качество армирования.

Фото чертежа:

Армирование углов

Угловые элементы ленточного фундамента, к которым относятся и Т-образные примыкания, армируются путем установки изогнутых анкеров — отдельных стержней, согнутых под нужным углом. Нередко изгибаются рабочие стержни, если их длина позволяет это сделать (например, на углах коротких стенок или примыканий).

Углы фундамента испытывают повышенные напряжения, поэтому наличие дополнительной анкеровки необходимо для увеличения прочности соединения каркаса и повышения несущей способности данного участка ленты.

Основными ошибками, часто встречающимися при армировании углов, являются:

  • Использование только внешнего контура, с недостаточной анкеровкой внутренней части угла.
  • Отсутствие соединения между внешними и внутренними стержнями.
  • Отсутствие механической связи между подошвой и каркасом.
  • Неправильное размещение точек соединения стержней.

Использование анкеров и грамотное соединение с основными элементами армпояса позволяет избежать ошибок и усилить ответственные участки каркаса.

Армирование подошвы

Подошва фундамента является участком, испытывающим максимальные нагрузки пучения или боковое давление от почвенных вод. Существуют различные способы усиления подошвы, которые обеспечивают качественное соединение с бетонной подготовительной частью, но они применяются для строительства промышленных ответственных сооружений.

Для армирования подошвы фундамента малоэтажного жилого дома принято использовать армировочные сетки, увеличивающие прочность и неподвижность нижней части ленты. Сетка механически соединяется с основным каркасом, это особенно важно, если имеет большую ширину, чем сама лента.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!

Используются готовые или сварные сетки с поперечным расположением стержней. Для участков, расположенных на сложных грунтах, рекомендуется использовать сварные конструкции из рабочих стержней, способные выдерживать нагрузки во всех направлениях.

Полезное видео

В данном видео вы узнаете, как производится армирование ленточного фундамента:

Заключение

Армирование ленточного фундамента — основная операция, без которой все остальные работы становятся нецелесообразными. Сезонные подвижки почвы, изменение уровня грунтовых вод, тектонические воздействия и прочие факторы влияния требуют от основания прочности и способности сопротивляться возникающим нагрузкам.

Эти качества способен обеспечить только грамотно и тщательно сформированный армпояс, образующий внутренний скелет бетонной ленты и компенсирующий все осевые растягивающие нагрузки.

Вконтакте

Facebook

Twitter

Google+

Одноклассники

Армирование ленточного фундамента шириной 60, 50, 40, 30, 25 см своими руками + фото чертежей и видео монтажа

Ленточный фундамент представляет собой сплошную бетонную опору, размещенную под всеми несущими стенами дома.

Конструкция подобных оснований достаточно проста.

Степень прочности, устойчивости к возникающим нагрузкам и несущая способность образуют оптимальное сочетание, позволяющее использовать ленточный тип фундамента в большинстве построек.

С некоторыми дополнениями этот вид способен служить на разных видах грунта и в относительно нeблагоприятных геологических условиях.

Основным элементом конструкции является арматурный каркас, обеспечивающий прочность ленты и устойчивость к напряжениям.

Содержание статьи

Нужно ли армировать ленточный фундамент?

Бетон является специфическим материалом. Он способен без видимых последствий выдерживать значительное давление, но разнонаправленные, растягивающие нагрузки переносит с большим трудом.

Бетонный блок, являющийся монолитной отливкой без дополнительных усиливающих элементов, способен выдерживать только равномерную сдавливающую нагрузку.

Если усилие будет приложено в центральной части, а края блока окажутся зафиксированы, он переломится при относительно небольшой нагрузке. Использовать его в таком виде в качестве основания для строительного объекта невозможно.

Проблема решается с помощью армирующего каркаса, помещаемого внутрь блока перед отливкой.

Армирование ленточных оснований является необходимым и обязательным условием, предписываемым требованиями СНиП 52-01-2003. Регламентируются все рабочие моменты создания железобетонных конструкций — состав бетона, размеры и материал арматуры, тип конструкции каркаса, способ сборки и прочие вопросы.

Соблюдение норм СНиП обязательно для всех строителей, поскольку только таким образом можно обеспечить надежность постройки и безопасность людей.

Как работает арматура

Арматурные стержни способны переносить растягивающие нагрузки примерно в 10 раз больше, чем бетон. Будучи установленными внутрь отливки, они принимают на себя растягивающие нагрузки, не позволяя появиться трещинам, усиливая и укрепляя бетонную ленту.

Арматурный каркас представляет собой прострaнcтвенную решетку, состоящую из несущих и вспомогательных стержней. Если сама лента в сечении представляет собой прямоугольник, то каркас в сечении образует подобную фигуру, но несколько уменьшенную.

Если на ленту воздействует изгибающая нагрузка, то начинают работать те стержни, которые расположены со стороны, противоположной точке приложения усилия. Они не позволяют ленте изменить форму, принимая на себя внешние воздействия.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Для особо ответственных конструкций используют напрягаемые стержни, которые перед заливкой бетона натягиваются, а после затвердения массива освобождаются. Такие основания способны работать в сложных условиях, но для частного домостроения не используются.

Основными элементами являются горизонтальные стержни — несущие, или рабочие. Вертикальные элементы служат для поддержки рабочей арматуры и в большинстве нужны лишь до момента заливки. После нее рабочие функции выполняют только угловые элементы, испытывающие дополнительные напряжения и эксплуатационные нагрузки.

Вспомогательная арматура делается из более тонких прутков и нужна для исключения смещения основных элементов при заливке и затвердении.

Как выбрать бетон

Требования СНиП к бетону достаточно жесткие.

Регламентируются все рабочие параметры материала:

  • Степень прочности на сжатие и осевое растяжение.
  • Морозостойкость.
  • Водонепроницаемость.

Для жилых домов малоэтажной кирпичной или подобной застройки оптимальный вариант — бетон марки М300. При использовании легких ячеистых или пористых материалов (пенобетон, керамзитобетон) допускается применение менее прочного и плотного бетона — марок М200 и даже М150.

Более прочные сорта используются для ответственных или многоэтажных объектов. Например, бетон М400 допускается применять для отливки фундамента по жилые здания высотой до 20 этажей.

Виды арматуры

Существует два вида арматуры:

  • Металлическая.
  • Композитная.

Первый вид — всем знакомые стальные горячекатаные прутки с насечкой, позволяющей получить надежное сцепление с бетоном. Существуют стержни разного диаметра, от 6 до 80 мм, предназначенные для эксплуатации в соответствующих условиях.

Для вспомогательной арматуры могут быть использованы как рифленые, так и гладкие стержни меньшего диаметра.

Композитная арматура — это целая группа, которая изготавливается из углепластика, базальтопластика и стеклопластика. Последний является наиболее распространенным и доступным вариантом. Он выгоднее металлического аналога с точки зрения стоимости, не поддается коррозии, не реагирует на электрохимические воздействия.

Однако, неспособность сгибаться усложняет сборку каркасов на изгибах или примыканиях, что уменьшает надежность этих узлов и повышает трудоемкость сборки. Диаметры стержней находятся в диапазоне от 3,5 до 48 мм.

ВАЖНО! Свойства композитной арматуры более удачны, чем у металлических стержней, но отсутствие длительного опыта пользования заставляет строителей с осторожностью относиться к выбору этого материала.

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.

Основные способы армирования

Существуют следующие способы:

  • Стержневое армирование при помощи арматурных прутков из металла или композитных материалов.
  • Дисперсное — усиление стяжек с помощью волокнистых материалов или металлической стружки.
  • Слоевое армирование представляет собой послойное нанесение раствора с промежуточной установкой армирующих сеток.

Для усиления ленточного фундамента возможно применение только стержневого способа. Используются два варианта — с двумя и с тремя рабочими стержнями в горизонтальных решетках. Выбор нужного варианта обусловлен шириной ленты.

Поскольку требованиями СНиП расстояние между крайними стержнями в решетке ограничено до 40 см, использование трех стержней требуется для основания шире 50 см. При этом, можно применить три и даже более стержней и на узкой ленте.

Нормы СНиП ограничивают минимальное расстояние между соседними прутками в два диаметра, что позволяет собрать достаточно плотную решетку. Однако, такого никогда не делается, поскольку это нецелесообразно и создает непроизводительный расход арматуры.

Расчет количества арматуры

Расчет горизонтальной арматуры производится путем вычисления общей длины ленты (сумма всех участков) и умножения ее на количество горизонтальных стержней (от 4 до 6 и более). Для определения количества вспомогательных прутков надо вычислить длину (периметр) одного хомута и умножить его на общее количество.

Расстояние между двумя соседними хомутами (шаг), согласно СНиП, не должно превышать ширины каркаса, т.е. расстояния между горизонтальными крайними прутками. Общую длину ленты надо разделить на это расстояние, в результате получается количество хомутов.

Приобретая материал, рекомендуется увеличивать нужное количество на 10 %, чтобы иметь некоторый запас на случай ошибки.

Основные правила армировки

С точки зрения прочности, оптимальным способом было бы внешнее расположение арматурного каркаса.

Но на пpaктике это невозможно по ряду причин, основными из которых являются:

  • Склонность металла к коррозии.
  • Невозможность установки каркаса на длинные или погруженные в грунт блоки.
  • Поверхность должна быть ровной и готовой к присоединению других элементов постройки.

По этим и другим причинам используется внутреннее армирование, которое защищает металл от коррозии и решает ряд других вопросов. Недостатком является необходимость выполнять множество действий, нужных только для фиксации арматуры в неподвижном состоянии до момента застывания раствора.

Это означает излишний расход материала, нерациональные трудовые вложения, расход времени. Но других вариантов армирования нет, используемая методика проверена многими десятилетиями и показала свою надежность и эффективность.

Как правильно уложить арматуру

Сборка прямых участков каркаса производится в непосредственной близости от траншеи. Это важно, так как вес сооружения достаточно велик, а перемещать его чаще всего приходится вручную. Сборка производится одним из способов (сварка или вязка), из которых предпочтение отдается вязке.

Причинами этот является простота, отсутствие необходимости в подключении к сети электроснабжения и наличия сварочного аппарата.

Есть и еще одна причина — сварной шов на арматуре ломкий и не всегда выдерживает нагрузки при перемещении или заливке, а проволочное соединение имеет некоторую степень свободы и обладает за счет этого определенной эластичностью.

Собранные прямые части каркаса укладываются в подготовленную траншею, обвязываются углы, после чего каркас готов к заливке бетона.

Шаг армирования

Шаг армирования — это расстояние между соседними хомутами или вертикальными вспомогательными стержнями. Он равен расстоянию между крайними горизонтальными прутками, хотя на пpaктике его нередко увеличивают из экономии.

Это опасное решение, так как сборка производится вне траншеи, отдельные части придется поднимать и укладывать в траншею, что для незаконченной конструкции является тяжелым испытанием. Если по каким-либо причинам каркас собирают прямо в траншее, то шаг можно несколько увеличить, но слишком ослабллять каркас не следует.

Вязка арматурной сетки

Для вязки используется мягкая отожженная стальная проволока толщиной 1-2 мм. Она нарезается на заготовки длиной 25-30 см.

Процесс вязки:

  • Отрезок проволоки сгибается пополам. Получившаяся полупетля заводится под перекрестный стык стержней в диагональном направлении.
  • Концы полупетли поднимаются вверх, чтобы проволока обхватила соединяемый узел.
  • Вязальный крючок острием заводится в петлю, опираясь при этом на другой конец проволоки. Вращательными движениями концы закручиваются, плотно стягивая соединяемые стержни.
  • Для вязки продольных соединений используется тот же метод. Отличие лишь в положении проволоки — она обхватывает оба соединяемых стержня в поперечном, а не в диагональном направлении.

Вязальный крючок можно приобрести в магазине, но проще изготовить его самостоятельно. Надо взять кусок стальной проволоки толщиной 405 мм, несколько заострить и загнуть один конец примерно на 1,5-2 см.

Для удобства работы крючок можно слегка выгнуть в средней части. Приемы работы с ним просты, но требуют некоторого навыка, который появляется очень быстро.

Схема монтажа

Усиление ленточного фундамента производится, как правило, с помощью металлического арматурного каркаса, собранного сварным способом или связанного специальной мягкой стальной проволокой.

Рабочие стержни устанавливаются в горизонтальном положении таким образом, что в сечении образуют прямоугольник со сторонами, на 10 см меньшими, чем ширина и высота бетонной ленты.

Такое соотношение обеспечивает глубину погружения прутков в бетон, при которой несущая способность достаточно высока, но материал надежно защищен от коррозии. Вертикальная арматура служит для фиксации несущих стержней в нужном положении во время заливки и затвердения бетона.

Оба этих процесса вызывают значительные нагрузки, поэтому от прочности соединения зависит качество армирования.

Фото чертежа:

Армирование углов

Угловые элементы ленточного фундамента, к которым относятся и Т-образные примыкания, армируются путем установки изогнутых анкеров — отдельных стержней, согнутых под нужным углом. Нередко изгибаются рабочие стержни, если их длина позволяет это сделать (например, на углах коротких стенок или примыканий).

Углы фундамента испытывают повышенные напряжения, поэтому наличие дополнительной анкеровки необходимо для увеличения прочности соединения каркаса и повышения несущей способности данного участка ленты.

Основными ошибками, часто встречающимися при армировании углов, являются:

  • Использование усиления только внешнего контура, с недостаточной анкеровкой внутренней части угла.
  • Отсутствие соединения между внешними и внутренними стержнями.
  • Отсутствие механической связи между подошвой и каркасом.
  • Неправильное размещение точек соединения стержней.

Использование анкеров и грамотное соединение с основными элементами армпояса позволяет избежать ошибок и усилить ответственные участки каркаса.

Армирование подошвы

Подошва фундамента является участком, испытывающим максимальные нагрузки пучения или боковое давление от почвенных вод. Существуют различные способы усиления подошвы, которые обеспечивают качественное соединение с бетонной подготовительной частью, но они применяются для строительства промышленных ответственных сооружений.

Для армирования подошвы фундамента малоэтажного жилого дома принято использовать армировочные сетки, увеличивающие прочность и неподвижность нижней части ленты. Сетка механически соединяется с основным каркасом, это особенно важно, если подошва имеет большую ширину, чем сама лента.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Используются готовые или сварные сетки с поперечным расположением стержней. Для участков, расположенных на сложных грунтах, рекомендуется использовать сварные конструкции из рабочих стержней, способные выдерживать нагрузки во всех направлениях.

Полезное видео

В данном видео вы узнаете, как производится армирование ленточного фундамента:

Заключение

Армирование ленточного фундамента — основная операция, без которой все остальные работы становятся нецелесообразными. Сезонные подвижки почвы, изменение уровня грунтовых вод, тектонические воздействия и прочие факторы влияния требуют от основания прочности и способности сопротивляться возникающим нагрузкам.

Эти качества способен обеспечить только грамотно и тщательно сформированный армпояс, образующий внутренний скелет бетонной ленты и компенсирующий все осевые растягивающие нагрузки.

ВконтактеFacebookTwitterGoogle+Одноклассники Выбираем лучший отопительный котел для частного дома

Разновидности котлов, как подобрать отопительный котел для частного дома. Какой котел лучше выбрать. Какие виды топлива применяют для котла. Газовые котлы, электрические, дизельные, твердотопливные, комбинированные котлы…

18 03 2022 8:35:48

Как спрятать трубы в стену

Как спрятать трубы в стену, зашивка труб в стену, как спрятать трубы в ванной, спрятать трубы отопления,как выполнить монтаж трубы ……

17 02 2022 3:57:56

Газовый котел Vaillant ошибка F28: как устранить ее, а также основные неисправности (F29, F36, F75, F22, F28) и отзывы

В данной статье вы узнаете об ошибках газовых котлов Vaillant (F28, F29, F36, F75, F22), как самостоятельно их устранить и что необходимо делать для этого, а также дополнительные возможные неисправности и отзывы владельцев….

16 02 2022 10:20:33

Батареи отопления : какие лучше выбрать для частного дома и квартиры

На сегодняшний день считается, что стальные батареи отопления имеют лучше показатели среди других радиаторов по техническим и таким хаpaктеристикам, как цена, внешний вид и тепловая мощность. Также определенным плюсом считается абсолютная совместимость с материалами…

10 02 2022 6:45:51

Устройство скважины для воды

Устройство скважины для воды включает в себя следующие элементы: это кессон, насос, емкость для накопления воды, автоматика ……

07 02 2022 12:51:49

Как построить выгребную яму своими руками

Простейший выгреб представляет собой вырытую в грунте яму глубиной не менее 2,5 метра. Чтобы не просачивался неприятный запах и не загрязнялись нечистотами водоносные слои, их выполняют как заглубленные герметичные емкости ……

03 02 2022 2:58:28

схемы, расчет диаметра арматуры, расположение по углам и в подошве

Содержание статьи

Каждый, кто строит дом или баню своими руками, задумывается над тем, как вязать арматуру на ленточный фундамент. Фундамент несет на себе большую нагрузку, поэтому к выполнению задачи необходимо подойти серьезно. Неверная закладка арматуры способна стать причиной преждевременного разрушения фундамента и появления трещин.

Чтобы избежать проблем

При устройстве фундамента частного дома трудно предвидеть, каким нагрузкам он подвергнется в будущем. Возможно, хозяину понадобится установить массивный токарный станок или устроить танцзал в доме, произойдёт прорыв водопровода, по соседству будет воздвигнуто мощное строение, вызвавшее подъём грунтовых вод или новое подземное течение. Нагрузки изменятся, фундамент, не рассчитанный на кардинальные изменения нагрузок, лопнет и просядет, следом разрушится здание.

Если наиболее целесообразным вариантом застройщик посчитал устройство ленточного фундамента, то для его гарантированной надёжности армирование необходимо. И как должно проходить армирование фундамента, расчет арматуры, укладка и вязка следует знать хотя бы примерно, даже если строить ваш дом будут другие люди.

Ленточный фундамент в разрезе

Особенности конструкции

Арматурный каркас для ленточного фундамента обеспечивает прочность и надежность основания постройки, не позволяя ей растрескиваться и разрушаться под воздействие нагрузок и многих негативных факторов. Выбор арматуры осуществляется еще на стадии разработки проекта. От качества выбранного сорта зависит срок эксплуатации постройки и ее надежность. Подготовительная стадия включает несколько видов работ, среди которых:

  • проведение анализа почвы;
  • определение глубины залегания грунтовых вод;
  • расчет массы будущей постройки;
  • выбор вида будущего основания.

Изготовление арматурного каркаса фундамента осуществляется как до начала выполнения работ, связанных со строительством, так и во время их проведения.

Для создания прочной и долговечной конструкции необходимо выбрать прутки нужного диаметра, оснащенные специальными ребрами.

Такая особенность используемых стержней арматуры для ленточного фундамента обеспечивает надежное сцепление с раствором, используемым для заливки фундамента. То, насколько прочным будет конструкция, зависит от нескольких факторов:

  • марка металлических прутов, используемых для монтажа;
  • сечение стержней;
  • сортамент арматуры;
  • соблюдение норм и правил во время работы над схемой будущего каркаса;
  • выбранный способ крепления прутов.

Качественный каркас из арматуры обеспечит полноценное противодействие сжатию конструкции.

Армирование фундамента требует использования при монтаже каркаса металлических прутов, сечением не менее 12 и не более 16 мм. Необходимое усиление конструкции обеспечивается использованием стержней класса А 2 или А 3, прочностные характеристики которых являются гарантией надежности и долговечности фундамента и, соответственно, всей постройки.

Армирование ленточного фундамента своими руками нельзя назвать очень сложной операцией, но проводиться она должна в строго установленном порядке и с соблюдением всех тонкостей технологического процесса. Это касается правильного выбора стержней для создания каркаса и способа их крепления.

Принцип работы арматурного каркаса

Качество каркаса влияет на свойства фундамента

Однако при строительстве частного дома своими руками застройщик не всегда с полной ответственностью подходит к армированию железобетонного фундамента. Как результат – деформация и преждевременное разрушение основания здания, что часто влечёт за собой также и разрушение всей постройки.

Свойства бетонных конструкций

Чтобы лучше понять всю необходимость армирования основания, нужно слегка углубиться в такой непростой предмет как сопромат. На любой фундамент здания действует несколько разнонаправленных сил, причём эти силы не постоянны, а с течением времени меняют свою величину, направление и место приложения. Прежде всего, на бетонное основание давит масса возводимой постройки, и эта сила давления не везде одинакова. Как бы вы не старались равномерно распределить массу дома по всей площади фундамента, сделать этого не удастся – в каких-то местах давление будет сильнее. Если дом стоит на влагонасыщенном грунте, на зимой бетонное основание снизу давят деформирующие силы «пучения». Расширяясь при замерзании, почва начинает выпирать на поверхность в виде бугров, поднимая и выдавливая вверх элементы фундамента. При оттаивании грунта в этих местах могут наоборот образовываться болотистые ямы, и целые участки фундамента могут попросту зависать в воздухе.

Бетон, являясь довольно прочным материалом, совершенно не эластичен — отлично справляясь с сжатием, он не может работать на растяжение и изгиб. Так , устойчивость бетона к сжатию в 50 раз больше, чем к разрыву. В большей мере это проявляется в конструкции ленточного основания: благодаря большой его протяжённости в нём может быть несколько зон изгиба или растяжения. Как результат, бетон неизбежно лопается и растрескивается, а основание здания разрушается.

Технические особенности железобетона

Железобетонный фундамент соединяет в себе лучшие качества металла и бетона

Во избежание этих существенных недостатков бетонных конструкций и был изобретён железобетонный фундамент. Улучшения технических характеристик удалось добиться за счёт объединения лучших качеств двух строительных материалов – бетона и металла. Внутри опалубки монтируется несущий каркас из стальной или стеклопластиковой арматуры, который затем заливается бетоном.

В результате армирование даёт возможность перенести нагрузки растяжения и изгиба на каркасную арматуру, которая значительно лучше бетона справляется с ними.

Нагрузки сжатия, возникающие при давлении массы здания на фундаментную основу, переносятся на бетонную массу. Как результат, армированный железобетон может выдержать нагрузки на растяжение и изгиб в десять раз более сильные, чем просто монолитный бетон.

Классификация

Изделия отличаются классом прочности. В ходе устройства фундамента домов коттеджного типа и других одноэтажных сооружений чаще используют металлические, классов А240 и А400 (А500С).

Также различают арматуру:

  • Стержневого или проволочного вида.
  • Периодического или гладкого профиля.

Проволочную, согласно технологии, используют для хомутов, вязки каркаса и т.п. В качестве рабочей применяются только стержни. А периодический профиль обеспечивает лучший контакт с бетоном, включая его в совместную работу. От гладкопрофильной бетон может отслоиться.

Арматура подразделяется на:

  1. Рабочую (чаще – продольная) – главная, необходима для восприятия основных усилий от нагрузок, классом А400 или А500. Обычно диаметр ее больше остальных.
  2. Конструктивную – служит для распределения нагрузок по прутьям, для включения их в совместную работу. Для пространственных связей зачастую используются хомуты.
  3. Монтажную – для облегчения пространственной сборки каркасов и выравнивания в проектное положение перед бетонированием.

Особенности армирования

При просадке грунта, в зависимости от того, случилось это по краям основания или посередине – растягивающие напряжения в теле конструкции могут возникнуть как сверху, так и снизу. Поэтому по правилам необходимо создать два пояса, в верхней и нижней части фундамента соответственно. Пояса состоят из нескольких прутьев рабочей арматуры, согласно инструкции их необходимо объединить между собой поперечными связями или хомутами, которые должны обхватывать продольные стержни с внешней стороны.

Армировка требует много физической силы, времени и носит травмоопасный характер. У неподготовленного человека на это могут уйти недели.

Конструктивные правила к армированию, изложенные в СП в пункте 10.3, направлены на то, чтобы максимально обеспечить совместную работу арматуры с бетоном, а именно:

  1. Защитный слой бетона. Его величина должна быть такой, чтобы свободно можно было выполнить стыки стержней, и достаточной для предохранения от внешней среды (во избежание образования ржавчины). Для фундаментов, залегающих ниже поверхности грунта, минимальный защитный слой бетона составляет 4 см, чаще применяют 5, для рабочей арматуры он может достигать 7 см.
  2. Расстояние в свету. Между прутьями должны быть обеспечены зазоры, которые не будут препятствовать укладке бетонной смеси (она густая, и зачастую со щебнем или другим наполнителем, зазор между стрежнями должен быть больше фракции наполнителя, и такой, чтобы раствор беспрепятственно заполнял все пространство, без образования пустот). Расстояние между прутками в свету не должно быть меньше самого большого из используемых диаметров стержня, при этом не менее 50 мм для нижней арматуры, и не менее 25 мм для верхней.
  3. Продольная армировка. Расчет сводится к определению ее процента в теле конструкции. Общая площадь сечения рабочих прутьев должна составлять не менее 0,1% от площади сечения фундамента. Для 120х50 см=6000 см2, 0,1% от него – 6 см2. Теперь подбирается диаметр по сечению, например, это может быть 6 прутков 12 (по 3 штуки в верхнем и нижнем поясе) или 4 с d=14 (по 2 вверху и внизу). На участках Т-образного примыкания процент армирования рекомендуется увеличить до 0,4%.

В таблице приведена площадь поперечного сечения согласно ГОСТ 5781-82:

Диаметр 6 8 10 12 14 16 18 20
Поперечное сечение см2 0,283 0,503 0,785 1,131 1,54 2,01 2,54 3,14

Шаг между прутьями – не более 400 мм. По верхнему и нижнему поясу фундамента должно быть заложено по 2 рабочие арматуры как минимум, связанных между собой хомутами или отдельными поперечными стержнями, обычно меньшего диаметра.

  • Поперечное армирование. В вязаных каркасах диаметр должен быть не менее 6 мм, а также не менее 0,25 от продольных прутьев. Шаг – не более 15 диаметров.
  • Соединения. Стыки можно закреплять при помощи вязальной проволоки, сварки или муфт. Для снижения потерь по прочности при продольном соединении рекомендуется делать перепуск не менее чем на 250 мм в одну сторону. Сварные соединения нужно производить согласно ГОСТ 14098. При соединении муфтами – они должны быть той же несущей способности, что и арматура.
  • Гнутые стержни. Во избежание разрушения прутов и бетона в этих местах существуют требования по минимальным диаметрам ее загиба.

Для периодического профиля диаметр загиба должен быть не менее 5 диаметров самой арматуры, а для гладкопрофильной – не менее 2,5.

Как монтируют каркас?

Каркас для ленточного фундамента монтируют методом вязки. Метод сварки не приветствуется профессионалами. Под воздействием сварки металл подвергается резким температурным перепадам и теряет прочностные характеристики. Вязать каркас достаточно непросто, поэтому лучше делать это с помощниками и использовать специальную мягкую проволоку из стали. Не рекомендуют также применять пластиковые хомуты, так как полученные таким методом соединения будут смещаться вместе с подвижной бетонной смесью внутри опалубки.

Армирование повышает прочностные характеристики ленточного фундамента и позволяет создавать максимально устойчивую конструкцию. При соблюдении всех требований к технологическому процессу ленточный фундамент будет отвечать самым высоким требованиям к долговечности, надежности, способности противостоять высоким механическим нагрузкам и воздействию внешней среды.

Как укладывается арматура?

Арматурную сетку в бетонную опалубку укладывают продольно и поперечно. Продольная арматура принимает на себя самые большие нагрузки, и потому укладывают ее снизу и сверху заливаемой основы. Если фундамент по высоте не ниже 15 сантиметров, тогда устраивают еще и перекладины поперечной арматуры. Обычно. в случае выбора металлического армирующего изделия, используют стальные прутки с диаметром от 5 до 8 мм.

Во время строительства армирующей сетки, ее скрепляют, создавая единую армирующую конструкцию-каркас. Обвязка арматуры в один каркас устраняет возможность неправильного перераспределения нагрузок. Таким образом, армирующий каркас создает мощное сопротивления весу дома, а также силам, поднимающим фундамент или пытающимся испытать его на между продольными стержнями арматуры фиксируется на уровне 400-500 мм. Шаг арматуры, которая устанавливается поперечно, не должен превышать 300 мм.

Ширину шага и плотность армирования необходимо рассчитывать с учетом:

  • используемого элемента железобетонной конструкции;
  • размеров элемента в ширину и высоту;
  • расчетной величины, которая обеспечивает эффективное вовлечение бетона и арматуры в соблюдение жесткости конструкции;
  • в продольной арматуре расстояние между стержнями не должно превышать двукратной высоты сечения бетонного элемента.

Проектирование домов и в частности, армированных ленточных фундаментов – кропотливая и точная работа, которая может быть сделана благодаря четким инженерным расчетам специалистов. Компания «ИнноваСтрой» предлагает изготовление фундаментов домов под ключ, в том числе ленточных или плитных. Также специалисты компании могут выполнить любой вид строительных услуг, начиная от проектирования дома и проведения геологических работ, до монтажа инженерных систем и ввода дома в эксплуатацию.

Расчет арматуры для фундамента плитного типа

Использование фундамента плитного типа актуально при возведении жилых домов и коттеджей, в которых не планируется выделение подвального помещения. Визуально основание выполнено в форме монолитной плиты, толщина которой может превышать 0,2 метра. При этом армирующая сетка укладывается в 1, 2 или более рядов, в зависимости от массы здания и типа грунта.

При выборе арматуры в первую очередь оценивается категория грунта. Для непучинистой почвы подойдут ребристые прутки толщиной от 10 мм. Если планируется строительство на слабой почве или участке с наклоном. Минимальный диаметр стержней должен быть 14 мм и более. Связи между сетками выполняются из арматуры на 6 мм. Стандартный шаг сетки составляет 0,2 метра, но данный показатель может меняться в большую или меньшую сторону. Связки продольных и поперечных стержней выполняются проволокой или сваркой.

Технология расчета арматуры предполагает выполнение следующих этапов:

  • при толщине фундамента до 0,2 метра желательно использовать 2 плоских каркаса с вертикальной связкой, если основание более габаритное, число сеток увеличивается;
  • для расчета количества продольных прутьев длина большей стороны делится на шаг 0,2 метра, что позволяет получить общую длину стержней;
  • аналогичным образом рассчитывается общая длина поперечных звеньев каркаса;
  • так как диаметр прутка принимается одинаковым, можно быстро вычислить необходимое количество стержней и рассчитать объем приобретаемой арматуры;
  • для расчета вертикальных прутков подсчитывает количество точек соединения одной и сеток, размер связей равняется высоте фундаментной подушки, далее нетрудно подсчитать общую протяженность стальных стержней;
  • если фиксация прутков выполняется на вязальную проволоку, вычисляется число соединений арматуры, средний расход составляет 0,4 метра на одну точку.

После выбора конструкции фундаментного основания и необходимой толщины арматуры, рассчитать объем приобретаемой продукции можно самостоятельно. Для этого достаточно знать площадь фундамента и его высоту, количество арматурных сеток, шаг ячеи. Все расчеты можно выполнить с помощью обычного калькулятора.

Что важно знать

Фундамент в процессе эксплуатации любого сооружения регулярно испытывается на прочность различными нагрузками – от веса дома до движения почвы. Поэтому неверно сделанный расчет и небрежное армирование ленточного фундамента может привести к разрушению постройки.

При приобретении арматуры для ленточного фундамента обратите внимание на маркировку:

  • индекс С обозначает свариваемый арматурный прокат;
  • индекс К – материал обладает устойчивостью к коррозийным трещинам, которые возникают под высоким давлением.

Если индексы отсутствуют – материал не подходит. Прагматичный расчет в целях экономии на арматуре влечет за собой армирование низкого качества, следовательно, закономерное возникновение трещин в зимний период. Опытные строители при работе следуют требованиям СНиП, где схема армирования ленточного фундамента (в том числе шаг между продольными прутьями и шаг поперечного армирования) представлена подробно.

Чтобы знать, как правильно армировать ленточный фундамент, необходимо вооружиться некоторыми теоретическими знаниями. При обустройстве каркаса ленточного фундамента используют арматуру, которая монтируется на этапе монтажа опалубки, а после заливается бетонной смесью (слоями), и в конце выполняются гидроизоляционные работы с помощью рубероида и мастики.

Перед работой производится расчет армирования, где будет учтена максимальная нагрузка на фундаментную основу. От того, насколько правильно произведен расчет, зависит устойчивость всего строительного объекта, поэтому желательно доверить расчет профессионалам в данной области, который осуществляется в соответствии с индивидуальными особенностями каждого строения.

Расчет включает такие факторы, как:

  • конфигурация сооружения;
  • тип почвы;
  • технология возведения стен;
  • количество этажей;
  • тип перекрытий и т.д.

Некоторые строительные компании делают расчет бесплатно при условии заказа и последующей оплаты работ по армированию у них.

Схема расчета арматуры для ленточного фундамента

Армирование ленточного фундамента своими руками требует не только правильный расчет, но и правильный выбор размеров прутьев. Рекомендуется выбирать прут из стали А-III с периодическим профилем и диаметром от 10 до 22 миллиметров. Допустимый размер дополнительных прутьев – от 4 до 10 мм. Они располагаются вертикально и поддерживают низ и верх в рядах армирующего материала, а также обеспечивают прочность. Шаг установки вертикальных прутов должен равняться 0,5 – 0,8 м.

Металлический каркас погружается в бетонную смесь на следующее расстояние:

  • верхний ярус – на 50-60 мм;
  • нижний – на 70 мм и более.

Расстояние между горизонтальными рядами – не менее 30 см. Если обустраивается каркас в углубленном фундаменте, нужно использовать по два-четыре прута в ряду.

Минимальный шаг между арматурными стержнями в свету принимается с учетом диаметра армирующего материала, местоположения арматуры, метода укладки и уплотнения бетонного состава. Шаг между стержнями должен быть не меньше диаметра материала, но не больше 25 см. Шаг при расположении стержней продольной рабочей арматуры устанавливается с учетом особенностей железобетонного элемента, при этом шаг не должен превышать 400 мм.

Расчет армирования ленточного фундамента своими руками

Любые строительные работы нормируются ГОСТами или СНиПами. Армирование — не исключение. Оно регламентируется СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». В этом документе указывается минимальное количество требуемой арматуры: оно должно быть не менее 0,1% от площади поперечного сечения фундамента.

Определение толщины арматуры

Так как ленточный фундамент в разрезе имеет форму прямоугольника, то площадь сечения находится перемножением длин его сторон. Если лента имеет глубину 80 см и ширину 30 см, то площадь будет 80 см*30 см = 2400 см2.

Теперь нужно найти общую площадь арматуры. По СНиПу она должна быть не менее 0,1%. Для данного примера это 2,8 см2. Теперь методом подбора определим, диаметр прутков и их количество.

Цитаты из СНиПа, которые относятся к армированию (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)

Например, планируем использовать арматуру диаметром 12 мм. Площадь ее поперечного сечения см2 (вычисляется по формуле площади окружности). Получается, чтобы обеспечить рекомендации (2,8 см2) нам понадобится три прутка (или говорят еще «нитки»), так как двух явно мало: 1,13 * 3 = 3,39 см2, а это больше чем 2,8 см2, которые рекомендует СНиП. Но три нитки на два пояса разделить не получится, а нагрузка будет и с той и с другой стороны значительной. Потому укладывают четыре, закладывая солидный запас прочности.

Чтобы не закапывать лишние деньги в землю, можно попробовать уменьшить диаметр арматуры: рассчитать под 10 мм. Площадь этого прутка 0,79 см2. Если умножить на 4 (минимальное количество прутков рабочей арматуры для ленточного каркаса), получим 3,16 см2, чего тоже хватает с запасом. Так что для данного варианта ленточного фундамента можно использовать ребристую арматуру II класса диаметром 10 мм.

Армирование ленточного фундамента под коттедж проводят с использованием прутков с разным типом профиля

Как рассчитать толщину продольной арматуры для ленточного фундамента разобрались, нужно определить, с каким шагом устанавливать вертикальные и горизонтальные перемычки.

Шаг установки

Для всех этих параметров тоже есть методики и формулы. Но для небольших строений поступают проще. По рекомендациям стандарта расстояние между горизонтальными ветками не должно быть больше 40 см. На этот параметр и ориентируются.

Как определить на каком расстоянии укладывать арматуру? Чтобы сталь не подвергалась коррозии, она должна находится в толще бетона. Минимальное расстояние от края — 5 см. Исходя из этого, и рассчитывают расстояние между прутками: и по вертикали и по горизонтали оно на 10 см меньше габаритов ленты. Если ширина фундамента 45 см, получается, что между двумя нитками будет расстояние 35 см (45 см — 10 см = 35 см), что соответствует нормативу (меньше 40 см).

Шаг армирования ленточного фундамента — это расстояние между двумя продольными прутками

Если лента у нас 80*30 см, то продольная арматура находится одна от другой на расстоянии 20 см (30 см — 10 см). Так как для фундаментов среднего заложения (высотой до 80 см) требуется два пояса армирования, то один пояс от другого располагается на высоте 70 см (80 см — 10 см).

Теперь о том, как часто ставить перемычки. Этот норматив тоже есть в СНиПе: шаг установки вертикальных и горизонтальных перевязок должен быть не более 300 мм.

Все. Армирование ленточного фундамента своими руками рассчитали. Но учтите, что ни масса дома, ни геологические условия не учитывались. Мы основывались на том, что на этих параметрах основывались при определении размеров ленты.

Схемы распределения арматуры в конструкции каркаса ленточного фундамента

Правильное крепление армированных прутьев обеспечивает длительный срок службы здания.

При монтаже учитываются следующие правила:

  • максимальная нагрузка приходится на продольные стержни, которые располагаются в нижнем и верхнем ярусе. Для них подходят пруты периодического (рельефного) профиля с диаметром 10-12 мм;
  • каркас полностью погружается в бетонное основание, эта мера защищает его от коррозии. Арматура, расположенная продольно, находится на расстоянии 30-50 мм от дна, боковых стен и верхней части основания. Промежуток между двумя прутами примерно 0,4 м;
  • поперечные и вертикальные элементы монтируются из гладкого профиля с сечением 6-8 мм. Горизонтальные укладываются внахлест;
  • отрезок между хомутами не превышает 0,5 метра;
  • ширина и высота фундамента определяет количество ярусов и число прутьев;
  • плотное расположение арматуры требует использования бетона с мелким наполнителем.

Обратите внимание! СНиП 52-01-2003 содержит требования, применяемые к материалам и конструкции.

Тонкости армирования углов

Эти участки, как и места, примыкающие к фундаментным лентам, представляют собой зоны повышенной сложности и требуют дополнительного усиления. Их нельзя укреплять при помощи перехлеста прутов, это признак грубого нарушения технологии заливки бетонного основания с использованием арматуры.

Для правильного монтажа применяют:

  • согнутые стержни (жесткие лапки). По своему виду они напоминают кочергу. Они обеспечивают нахлест на продольные прутья не менее 60-70 см. При этом внешние стержни соединяются в обоих направлениях, к ним привариваются внутренние. В месте изгиба устанавливается вертикальный прут;
  • Г-образные хомуты. Похожи на лапку, но имеют равное расстояние от сгиба. Их установка аналогична. П-форма служит для соединения параллельной арматуры одного направления с перпендикулярно расположенными прутьями другой стороны. На углах используют два изделия, в зоне примыкания стены одно.

Для усиления конструкции шаг поперечных перемычек уменьшают в 2 раза. Они способствуют перераспределению нагрузки наряду с продольными стержнями.

Технология выполнения работ

После того, как количество арматуры определено должна быть выбрана схема армирования ленточного фундамента, согласно которой будет собираться армокаркас. Прямые участки конструкции выполняются из цельных прутьев, тогда как на угловых местах необходимо дополнительное усиление выгнутой в П либо Г-образную форму арматурой. Использование перпендикулярного перехлеста отдельных стержней арматуры на местах углов и примыканий не допускается.

Правильное армирование углов ленточного фундамента представлено на схеме:

Армирование углов фундамента

Схема армирования ленточного фундамента в местах примыканий:

Армирование ленточного фундамента своими руками предполагает сборку каркаса в удобном месте и его последующего размещения внутри опалубки. Технология требует гибки арматуры в прямоугольные хомуты, что в домашних условиях легко выполнить с помощью самодельного приспособления.

На 20-ом швеллере нужно вырезать болгаркой канавки, в которые впоследствии вставляется арматура, и на пруток одевается отрезок стальной трубы, использующийся в качестве рычага. Готовые кольца надо скрепить сваркой либо связать проволокой. Для прутков диаметром 10-15 мм используется проволока мм.

Длина прутков на продольном поясе должна равняться длине стороны дома. Стержни продеваются внутрь кольца и фиксируются вязальной проволокой по углам хомута и в его центральной части. Шаг между хомутами — 30 см. На выходе вы должны иметь 4 составляющих части каркаса — 2 равные длине и 2 меньшие, равные ширине дома. Далее выполняется укладка каркасов в траншею и их соединение выгнутыми под углом прутками арматуры в соответствии с представленной выше схемой.

Гибка хомутов из арматуры

При установке каркаса внутрь траншеи надо соблюдать следующие правила:

  • каркас необходимо поднять над дном траншеи с помощью подставок на 5 см — требования СНиП не позволяют использовать в этих целях обломки кирпичей;
  • укладка должна выполнятся строго по горизонтальному уровню;
  • каркас необходимо зафиксировать относительно боковых стенок траншеи с помощью забитых в ее стенки штырей, чтобы арматуры не сдвинулась при бетонировании.

Армирование ленточного фундамента по технологии исполнения идентично для оснований мелкозаглубленного и заглубленного типа. После установки армокаркаса начинается этап бетонирования — для заливки используется бетон марки М200. Определить требуемое количество бетона можно исходя из объемов фундамента — нужно перемножить длину, ширину и периметр ленты.

Армокаркас фундаментной ленты

Отметим, что технология строительства ленточного фундамента требует обязательного обустройства на дне траншеи уплотняющей подушки из одинаковых по толщине слоев песка и щебня (толщина от 10 до 20 см каждый). Используется подушка в качестве защиты фундамента от нагрузок вертикального пучения, что особенно важно при обустройстве мелкозаглубленного основания, размещенного в пласте промерзающего грунта.

Сколько нужно арматуры для ленточного фундамента

Важным вопросом перед началом строительства является его стоимость. Определить её в объёме фундамента без определения требуемого количества арматуры невозможно. Но для первоначальной оценки можно воспользоваться весовым коэффициентом армирования. За десятилетия проектирования и строительства был выведен показатель количества арматуры для зданий малой этажности. Он равен приблизительно 80 кг/м3. То есть если для Вашего ленточного фундамента требуется 20м3 бетона, арматуры в среднем понадобится 20х80=1600кг. Требуемый объём бетона при этом посчитать не сложно – нужно лишь знать периметр здания, протяжённость несущих внутренних стен, задаться высотой ленты 300мм и умножить на её ширину.

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

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.

Полезные видео

Посмотрите важные моменты армирования и опалубки ленточного мелкозаглубленного фундамента: [yvideo number=»Yly3V4m_biQ»] Рабочий способ армирования ленточного фундамента своими руками: [yvideo number=»09AcYQ65Q2Q»] Причины дополнительного армирования углов ленты фундамента и 4 варианта исполнения, смотрим: [yvideo number=»8IB57OfBLcU»] Армирование ленточного фундамента является важным и ответственным мероприятием. При проведении работ своими руками необходимо соблюдать все правила и рекомендации действующих нормативных документов.

Крепление вязальной проволокой

Распространены два способа соединения арматуры в конструкции каркаса, сварка и вязание, причём вязание считается более надёжным. При заполнении фундамента бетонной смесью сварные соединения часто не выдерживают веса бетона.

Нарезанная по 40-50 см вязальная проволока слаживается вдвое , заводится снизу на пересечение стержней, скручивается плоскогубцами.

Вариант с закручиванием с помощью крючка проще и быстрее: проволока свободно с зазором наматывается вокруг места соединения арматуры, её концы скручиваются вручную на один-два оборота, в зазор между арматурой и проволокой вставляется крючок, поворотом которого производится стягивание проволоки.

Крючки продаются в строительных магазинах, но вполне достаточно для этой цели изогнуть очищенный сварочный электрод.

Для больших объёмов крепления арматуры проволокой существует специальный вязальный пистолет. Очень эффективен в местах легкодоступных, но где доступ затруднён, а это обычно угловые соединения, там опять полезнее простой крючок.

Использование вязального пистолета значительно ускоряет процесс связывания арматуры для фундамента Источник

Часто вместо проволоки используются пластиковые хомуты. Это значительно убыстряет и облегчает рабочий процесс, но при отрицательных температурах такие крепления теряют эластичность и прочность.

Преимущества и недостатки

Достоинства

Главным достоинством совместного месторасположения дома и бани под единой кровлей считается – уют и комфорт жильцов. Наибольшим плюсом в подобной ситуации будет вероятность не делать длинный переход по улице из банного помещения в здание после парилки.

Для этого вход в подобную пристроенную баню осуществляется непосредственно из здания. Существуют следующие варианты ее месторасположения:

  • Размещается в цокольном этаже постройки, когда само здание многоуровневое.
  • Баня как непосредственное продолжение здания, как вспомогательная комната.
  • Расположение в комплексе с ванной комнатой и туалетом.

Это самые популярные варианты месторасположения, учитывая особенности проектирования здания они меняются.

Явным преимуществом в данном положении станет и то, что отсутствует надобность в установке в банном помещении комнаты отдыха, для этого целесообразнее пойти внутрь дома, к примеру, в гостиную комнату.

Достаточным будет выделить место лишь для парной и предбанника, другие помещения уже есть в здании. Если собственник хочет каких-либо изысков, то может составить нестандартный и интересный проект.

Недостатки

  • Когда обе постройки из дерева, если неправильно подойти к возведению бани – конструкция пострадает от сырости и пара, что может привести к раннему разрушению.
  • Когда здание и баня обладают достаточно внушительными габаритами, то необходимо с пристальным вниманием относиться к возведению системы отопления. Газовый или электрический котел следует покупать с большой мощностью, тогда ее хватит на 2 помещения. Естественно в связи с этим увеличатся и энергетические затраты, а значит и плата.
  • Для обустройства канализации в такой ситуации потребуется особое внимание, поскольку сливать отработанную жидкость из бани в общую трубу неразумно, очень велика нагрузка.
  • Строительство дымоходной трубы также нуждается в отдельной требе. В подобной ситуации на кровле здания станут вылазить одновременно 2 трубы, и естественно получатся 2 отверстия, немало владельцев останавливает такое положение дел.
  • Грамотно не продумав вентиляционную систему и надлежащее проветривание в бане, сырость распространится вдоль всего периметра дома и он станет трудновыводимым.
  • Если внутри бани есть печка – каменка, растапливаемая дровами, то потребуется особенное, очень пристальное внимание, уделяемое тяге. Если она будет создана неправильным образом, дым попадет внутрь помещения, и на потолке станет образовываться сажа.

Плюсами такой пристройки будет единая система коммуникаций, что позволит использовать баню круглый год. При необходимости, из помещения легко перейти в дом, не замерзнув или промокнув на улице. Для всех удобств необходим только вход из дома. Вся пристройка может занять 26,3 м 2. Площади достаточно для двух человек.

Баню можно оборудовать по нескольким схемам:

  • задействовать цокольный этаж, если он многоуровневый;
  • сделать еще одной комнатой на первом этаже;
  • разместить совмещенно с санузлом;
  • пристроить к дому (если изначально в проекте баня не планировалась).

Пристройка может быть каркасной, из бруса, блоков или кирпича. Самым надежным и долговечным будет дом из кирпича, больше всего подвержен влиянию повышенной влажности и перепадов температур – деревянный.

Помимо экономии пространства, дом-баня обладает и другими плюсами:

  • Создает бытовой комфорт. Чтобы помыться и вернуться из бани, не надо выходить из дома, за пределами которого может быть холодно и сыро. Это вдвойне актуально для людей, часто страдающих простудными заболеваниями, на состоянии которых перепады температур сказываются самым неприятным образом, а также когда речь идет о мытье детей. Водить их по холоду из бани в дом – не самое полезное занятие.
  • Строительство бани под одной крышей с домом выгодно в финансовом отношении. В этом случае отпадает необходимость создания отдельной комнаты отдыха для банного строения, так как в доме она и так уже есть. Не случайно такие проекты часто предусматривают обустройство в едином комплексе лишь предбанника и парной как элементов именно помывочной части.
  • Упрощается решение вопроса по созданию инженерных сетей, также как и материальные затраты на это.
  • Строительство единого комплекса проходит быстрее.
  • Уменьшаются расходы на обслуживание двух разных строений, особенно с учетом того, что от больших перепадов температур отдельно стоящее здание бани быстрее приходит в негодность. А когда оно расположено в едином комплексе с жильем, общий микроклимат достаточно стабилен.
  • По этой же причине подготовить баню к работе в случае совмещения ее с домом всегда удается быстрее.
  • Некоторые помещения бани внутри дома удобно использовать для сушки вещей, в том числе и постиранного белья, что актуально для любой хозяйки.

Другая сторона дома-бани сулит и определенные проблемы:

  • Вопросам пожарной безопасности в таком строении приходится уделять повышенное внимание. Значение здесь имеет выбранный для строительства материал, место размещения здания и так далее. Если дом-баня построен из дерева, требования пожарной безопасности будут особенно жесткими.
  • Так как дома, совмещенные с банями, считаются объектами повышенной пожарной опасности, их страхование обходится дороже обыкновенных домов.
  • При нарушении технологии строительства дом-баня будет страдать от повышенной влажности, что, в свою очередь, может привести к появлению грибка и распространению плесени со всеми вытекающими из этого последствиями.
  • Большие дома-бани требуют тщательной проработки системы отопления. Здесь потребуется мощный электрический либо газовый котел, чтобы можно было без проблем обогревать обе части здания. Платить за использование потребленных ресурсов придется немало.

Как армируют — способы и чертеж

Существуют два метода проведения процедуры:

  1. Под все опоры подготавливаются скважины или котлованы на заложенную в проекте глубину. По ширине углубление должно слегка превышать ширину будущей опоры. В котловане монтируется опалубка, ее верхняя часть должна подниматься над грунтом на 50 см. Когда опалубка готова, создается арматурный каркас.
  2. На указанную по плану глубину производится забуривание скважин – здесь потребуется специальная техника. Опалубка потребуется только для надземной части основания. Такой метод более прост в выполнении и относится к современным методам, однако он требует грунта определенной плотности.

Схема армирования фундамента:

Когда арматурный каркас устанавливается на место, производится заливка бетонной смеси.

Технология выполнения работ

После того, как количество арматуры определено должна быть выбрана схема армирования ленточного фундамента, согласно которой будет собираться армокаркас. Прямые участки конструкции выполняются из цельных прутьев, тогда как на угловых местах необходимо дополнительное усиление выгнутой в П либо Г-образную форму арматурой. Использование перпендикулярного перехлеста отдельных стержней арматуры на местах углов и примыканий не допускается.

Правильное армирование углов ленточного фундамента представлено на схеме:

Армирование углов фундамента

Схема армирования ленточного фундамента в местах примыканий:

Армирование ленточного фундамента своими руками предполагает сборку каркаса в удобном месте и его последующего размещения внутри опалубки. Технология требует гибки арматуры в прямоугольные хомуты, что в домашних условиях легко выполнить с помощью самодельного приспособления.

На 20-ом швеллере нужно вырезать болгаркой канавки, в которые впоследствии вставляется арматура, и на пруток одевается отрезок стальной трубы, использующийся в качестве рычага. Готовые кольца надо скрепить сваркой либо связать проволокой. Для прутков диаметром 10-15 мм используется проволока мм.

Длина прутков на продольном поясе должна равняться длине стороны дома. Стержни продеваются внутрь кольца и фиксируются вязальной проволокой по углам хомута и в его центральной части. Шаг между хомутами — 30 см. На выходе вы должны иметь 4 составляющих части каркаса — 2 равные длине и 2 меньшие, равные ширине дома. Далее выполняется укладка каркасов в траншею и их соединение выгнутыми под углом прутками арматуры в соответствии с представленной выше схемой.

Гибка хомутов из арматуры

При установке каркаса внутрь траншеи надо соблюдать следующие правила:

  • каркас необходимо поднять над дном траншеи с помощью подставок на 5 см — требования СНиП не позволяют использовать в этих целях обломки кирпичей;
  • укладка должна выполнятся строго по горизонтальному уровню;
  • каркас необходимо зафиксировать относительно боковых стенок траншеи с помощью забитых в ее стенки штырей, чтобы арматуры не сдвинулась при бетонировании.

Армирование ленточного фундамента по технологии исполнения идентично для оснований мелкозаглубленного и заглубленного типа. После установки армокаркаса начинается этап бетонирования — для заливки используется бетон марки М200. Определить требуемое количество бетона можно исходя из объемов фундамента — нужно перемножить длину, ширину и периметр ленты.

Армокаркас фундаментной ленты

Отметим, что технология строительства ленточного фундамента требует обязательного обустройства на дне траншеи уплотняющей подушки из одинаковых по толщине слоев песка и щебня (толщина от 10 до 20 см каждый). Используется подушка в качестве защиты фундамента от нагрузок вертикального пучения, что особенно важно при обустройстве мелкозаглубленного основания, размещенного в пласте промерзающего грунта.

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.

Ошибки при устройстве ленточного фундамента

Сделать правильно устройство ленточного фундамента можно только тогда, когда учтены все составляющие, начиная от характеристики грунтов и заканчивая видом самого здания. И как бы вам ни хотелось все сделать быстрее, — если начать не вовремя, то можно только напрасно потратить силы, — ждите апреля, а лучше мая. Это самое время для начала работы по устройству фундамента.

Песчано — гравийная подушка Зачем нужна песчано — гравийная подушка? Ее устраивают для того, чтобы обеспечить равномерную передачу нагрузки от ленты на грунт. Когда котлован разрабатывается при помощи экскаватора или вручную, его дно получается не очень ровное. Чтобы его выровнять используется гравий или песок, который тщательно уплотняется, при этом поверхность часто проливается водой. Важно не допускать никаких пустот, так как в будущем, когда они осядут, фундамент может треснуть. Минимизировать ошибку на этой стадии позволяет и толщина подушки, она должна быть равной примерно 15 см. Правда, в случае особо слабых грунтов толщина её может доходить до метра, но это уже крайние случаи, и там всё решается индивидуально: уплотнением подушки послойно, с применением виброустановок.

Армирование ленточного фундамента Армирование — это ещё один очень важный этап, от того, насколько правильно он выполнен, зависит прочность фундамента. Именно арматура берёт на себя растягивающие нагрузки, которые возникают при неравномерном загружении фундамента либо его осадке. Бетон при этом работает только на сжатие, растяжение контролируется арматурой. Вот и выходит, что фундамент, при заливке которого использовался самый лучший бетон, в результате треснет, если не будет как следует армирован. А дальше по нарастающей трещины пойдут и на вышележащие конструкции. Избежать подобного можно только одним способом — залить ленту, спроектированную грамотным конструктором.

Загрузка…

Армирование ленточного фундамента шириной 40 см: своими руками, чертежи, фото

Автор Sergey На чтение 7 мин. Просмотров 27 Опубликовано

Усиление бетонных конструкций арматурой выполняют для повышения прочности основания. Пошаговая инструкция с чертежами и фото поможет выполнить армирование ленточного фундамента шириной 40 см своими руками.

Зачем армируют ленточный фундамент

При растягивании бетон удлиняется всего на несколько миллиметров. При высоких нагрузках неармированный фундамент подвержен деформации и разрушению. Бетон растрескивается, увеличивается риск обрушения здания.

Металлические элементы железобетонного фундамента выдерживают высокие нагрузки в десятки раз выше максимально допустимых для бетона. Стальная арматура предотвращает разрушение основания, сохраняет устойчивость построек.

Схема армирования

Для ленточного фундамента используют арматурную решетку. Если посмотреть в поперечном сечении на ленту, то металлический каркас повторяет ее форму в уменьшенном виде. Такую схему считают оптимальной для ленточного фундамента.

На основание действуют 2 основные нагрузки: давление грунта снизу при низкой температуре и вес здания сверху. Средняя часть нагружается меньше. Для мелкозаглубленного фундамента (до 1 м) достаточно 2х армирующих поясов: верхний и нижний для компенсации нагрузки.

[alert]Обратите внимание! Чтобы пояс находился в нужном положении, конструкцию закрепляют соединительными прутьями. Они не оказывают существенного влияния на прочность фундамента и служат для поддержания правильного положения.[/alert]

Чем армировать ленточный фундамент

Так как на арматуру ложится основная нагрузка здания и грунта, необходимо правильно подобрать материалы.

Для продольных рабочих элементов выбирают рифленые прутья толщиной 12-16 мм класса А3. Ребристая поверхность лучше взаимодействует с бетонным раствором. Для вертикальных соединительных частей допустимо использовать прутья толщиной 6-8 мм.

Арматуру соединяют вязальной проволокой или сваркой. Первый метод не требует сложного оборудования, но он трудоемкий и долгий. В процессе используют проволоку диаметром 1-2 мм. Сварка быстрее, но требует опыта работы со сварочным оборудованием и немного уменьшает прочность в местах крепления.

Правила устройства каркаса установлены актуальным строительными нормами. Согласно рекомендациям при монтаже выдерживают следующие интервалы:

  1. Расстояние между продольными элементами – до 10 см.
  2. Интервал между ярусами арматуры – до 50 см.
  3. Вертикальные соединительные прутья устанавливают с шагом до 30 см.
  4. Расстояние от металлических прутьев до краев опалубки – от 5 см.
  5. Между дном и нижним ярусом арматуры сохраняют расстояние от 5 см. Для этого на фундаментную подушку кладут строительные кирпичи в качестве подпорки.

[stextbox id=’info’]Обратите внимание! Для сохранения правильной дистанции строители используют пластиковые ограничители. Они упираются в стенки опалубки, не давая металлу выходить за установленные пределы.[/stextbox]

Способы армирования

Различают 2 способа установки арматуры: внешний и в самой траншее.

Первый метод подразумевает сбор конструкции снаружи и установку готовых элементов в опалубку. Затем конструкцию заливают бетоном.

При выборе второго метода укладку арматуры и вязание прутьев проводят непосредственно в траншее. Для этого выполняют такой порядок действий:

  1. Дно ямы засыпают фундаментной подушкой из крупнофракционного песка и гравия.
  2. На подушку в ключевых точках кладут строительные кирпичи с шагом до 0.5 м. Высота кирпичей позволяет соблюсти минимальное расстояние от арматуры до дна фундамента.
  3. На кирпичную подпорку укладывают нижний слой продольной арматуры. Прутья связывают между собой поперечными элементами.
  4. К нижнему поясу крепят вертикальную арматуру.
  5. Верхний пояс из продольных рабочих и поперечных монтажных прутьев крепят к вертикальным стойкам.

[stextbox id=’info’]Обратите внимание! Для фундамента шириной до 40 см используют внешнюю сборку арматуры. Небольшое расстояние не позволяет собирать конструкцию внутри ямы.[/stextbox]

Расчет материалов

На стадии проектирования проводят расчет диаметра и количества металлических прутьев и сопутствующих деталей. Точное количество поможет правильно распределить расходы и не остаться без материалов в процессе работы.

Рассмотрим, как рассчитать необходимые материалы, на примере фундамента высотой 70 см, шириной 40 см и протяженностью 50 м.

  1. Составляют конфигурацию каркаса по проведенным замерам. Конструкция состоит из 2-х армослоев, по 3 продольных прута в каждом. Соединение выполняют сваркой или проволокой с шагом армирования 30 см. Выбирают арматуру диаметром 12 мм класса А3.
  2. Проводят подсчет продольных частей. Для этого длину основания умножают на количество элементов в верхнем и нижнем поясах – 50*6 = 300 м.
  3. Определяют количество поперечных и вертикальных перемычек. Для этого длину ленты делят на шаг. На расстоянии 50 м с шагом 30 см количество составит – 50/0.3 = 167 соединений.
  4. Умножают число соединений на длину вертикальных и поперечных перемычек. Полученный результат увеличивают вдвое, так как соединение проводят с обеих сторон. В примере получаем 201 м и 101 м соответственно. Результаты округлены в большую сторону.

Если в работе используют арматуру одинакового диаметра, то для заливки железобетонного ленточного фундамента закупают 603 м прутьев класса А3 диаметром 12 мм.

[stextbox id=’info’]Обратите внимание! Профессиональные строители рекомендуют делать запас в размере 10-15% от рассчитанного количества. Дополнительные части используют для соединения продольных прутьев и армирования углов.[/stextbox]

Относительно недавно в продаже появилась стеклопластиковая арматура. Производители заверяют, что материал не уступает в прочности металлу, не подвержен коррозии и дешевле по стоимости. Однако у арматуры из полимеров есть существенный недостаток – низкая стойкость на излом. В результате этого существенно ограничены области применения.

Также отмечают низкий порог упругости стеклопластиковых изделий. При высокой нагрузке этот показатель может привести к повреждению стержней и разрушению основания. Впоследствии технология может стать заменой металлической арматуре при усилении фундамента. Но пока что профессионалы рекомендуют отказаться от стеклопластика.

Усиление углов

Угловые части фундамента испытывают максимальную нагрузку, поэтому эти участки армируют дополнительно.

Схема показывает, как правильно уложить арматуру в углах.

Помимо соединений, углы усиливают Г-образными и П-образными хомутами. Элементы выполняют из прутьев для продольной рабочей арматуры. Вертикальные и поперечные перемычки устанавливают в углах с интервалом вдвое меньше, чем для прямых частей фундамента.

От правильного расположения по углам и в подошве зависит долговечность основания.

Вязка арматурной сетки

Для соединения продольных, поперечных, вертикальных и угловых частей используют стальную отожженную проволоку толщиной 1-2 мм.

Пошаговая инструкция как связать части арматурного каркаса:

  1. От мотка проволоки отрезают кусок длиной 25-30 см.
  2. Отрез сворачивают пополам, обматывают соединение 2 прутов по диагонали. Концы соединяют вместе.
  3. Вязальным крюком для арматуры цепляют согнутый край и наматывают, захватывая противоположные концы.
  4. Продолжают вращательные движения до достижения нужной силы натягивания.
  5. Для продольных соединений процесс вязки выполняют аналогично. Единственное отличие – прутья обхватывают поперечно, а не по диагонали.

Ознакомиться с процессом подробнее можно на видео:

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=gx0eVB14e1s[/youtube]

[alert]Обратите внимание! Инструмент для вязки можно приобрести в магазине или сделать самостоятельно. Для изготовления самоделки берут стальной прут толщиной 405 мм, загибают конец на 10-20 мм и заостряют.[/alert]

Как выполняют армирование

Для прямых участков фундамента выбирают длинные прутья. Идеальный участок состоит из цельных продольных частей.

В угловых соединениях не допускается перпендикулярный перехлест арматуры. Пруты сгибают буквой «Г» или «П» и соединяют продольные отрезки.

Монтаж арматурной решетки проводят рядом с траншеей или непосредственно в ней. Первый вариант удобнее, но требует максимальной точности сборки. Во втором случае удобства меньше, но проще ориентироваться по размерам.

Подготовленные куски арматуры для нижнего пояса укладывают на кирпичную подставку, соединяют поперечными перемычками с соблюдением шага армирования. Угловые части укрепляют дополнительными вертикальными и горизонтальными элементами.

После готовности нижнего пояса устанавливают вертикальную арматуру, прихватывают сваркой или связывают стальной проволокой. Верхний пояс делают аналогично нижнему. После монтажа траншею заливают бетоном. Для фундамента под дом небольших размеров или под баню используют цементную смесь марки М-200.

Заключение

  1. Армирование позволяет улучшить показатели фундамента, увеличить максимальную нагрузку.
  2. Арматурную решетку делают из стальных прутов класса А3 диаметром 12-16 мм.
  3. Прутья связывают между собой вязальной проволокой или электросваркой. Последний вариант не рекомендован, так как ухудшает защитные свойства металла.
  4. В зависимости от ширины фундамента, металлический каркас собирают снаружи или внутри канавы. Первый способ проще, но требует точных расчетов длины. Второй метод сложнее из-за ограниченного пространства.
  5. Перед началом работ рассчитывают количество используемого материала. Длину металлоизделий определяют с помощью математических формул. Дополнительно предусматривают запас в размере 10-15% от расчетных значений.
  6. Углы несут наибольшую нагрузку и нуждаются в дополнительном усилении. Прутья соединяют, исключая поперечные стыки.

Из-за высокой нагрузки армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента шириной 40 см является обязательным действием. Пошаговая инструкция с чертежами и фото поможет усилить основание своими руками. Обязательно делитесь советами и секретами быстрого строительства.

[youtube]https://www.youtube.com/watch?v=ejyRqBwxgwQ[/youtube]

Армирование ленточного фундамента и расчет арматуры

Фундаментом называется основание любого здания, возводимое в первую очередь и принимающее на себя не только нагрузку всей конструкции, но и нагрузку со стороны почвы во время сезонных пучений, чрезмерного выпадения осадков и температурных перепадов. При этом основную нагрузку на сжатие принимает на себя бетонная составляющая, а на растяжение — стальная арматура. А поэтому, с целью улучшения монолитности здания применяют технологию под названием «армирование ленточного фундамента».

Именно ленточный фундамент является самым часто используемым при возведении зданий из оцилиндрованного бревна, клеенного бруса, шлакоблока или кирпича небольшой этажности (как правило, 2-3 этажа). Основание ленточного типа имеет вид замкнутого контура, точно распределенного по периметру постройки в соответствии с планом дома. То есть такой фундамент монтируется под каждой из несущих стен здания, где целью является равномерное распределение нагрузки от дома на грунт.

Важно: неверно выполненное армирование ленточного фундамента способно в скором времени приведет к разрушению не только всего контура, но и выстроенного здания. Именно поэтому выполнение армирования основания здания требует тщательного и взвешенного подхода, а также соблюдения технологий, регламентированных СНиП.

Технология выполнения армирования

Армирование ленточного фундамента проводится на начальных этапах строительства

Армирование ленточного фундамента проводится на начальных этапах строительства, а именно — перед заливкой бетонного раствора в опалубку. Для укрепления контура фундамента используются стальные элементы, которые собираются в решетчатую конструкцию с заданными параметрами. При этом расчёт параметров армирующей обрешетки производится с учетом высоты, длины и ширины ленты основания.

Армировочная решетка возводится на стадии монтажа опалубки, после чего слоями заливается бетоном с использованием строительного вибратора. Такое устройство позволяет более качественно выгнать пузырьки воздуха из структуры раствора и сделать его более плотным и крепким после высыхания. В последнюю очередь выполняют гидроизоляцию армированного основания с использованием специальной мастики и рубероида.

Типы прута для надежного армирования

Чтобы укрепление ленточного фундамента путем армирования было надежным, необходимо использовать качественные стальные элементы определенного класса

Чтобы укрепление ленточного фундамента путем армирования было надежным, необходимо использовать качественные стальные элементы определенного класса. Так, профессионалы предлагают использовать для продольного армирования прут с маркировкой класса А-III (сегодня — А400) с поверхностью типа «ёлочка» или просто с ребристым верхом. Диаметр такой стали должен составлять от 10 до 22 мм в зависимости от ширины и высоты основания. Такие элементы каркаса будут основой для всего каркаса. Именно поэтому они укладываются в количестве четырех штук по каждой стороне ленты фундамента по два снизу и два сверху, создавая раму при помощи коротких продольных угловых прутов.

Для поперечного и вертикального армирования чаще всего применяют сталь меньшего сечения класса А-I (сегодня А240), которые имеют гладкую поверхность. Диаметр таких элементов составляет от 4 до 10 мм, поскольку нагрузка на них не такая колоссальная, как на пруты для продольной укладки.

Важно: шаг расположения поперечных и вертикальных углов при монтаже обрешетки варьируется от 30 до 50 см в зависимости от ширины и длины ленты основания. При этом верхние продольные элементы обрешетки не должна углубляться в раствор больше чем на 5 см. В противном случае польза от армирования фундамента со стороны несущих стен будет минимальной.

Расчет количества арматуры

Для того чтобы понять, сколько прутов понадобится для выполнения монтажных работ, можно воспользоваться коэффициентом веса армирования

 

Так же можно воспользоваться нашим онлайн калькулятором расчета арматуры ленточного фундамента.

Рекомендуем к прочтению:

Для проведения качественного армирования на этапе закупки материала необходимо подсчитать его количество. Для того чтобы понять, сколько прутов понадобится для выполнения монтажных работ, можно воспользоваться коэффициентом веса армирования, используемым многие годы профессионалами.

Важно: для армирования ленты фундамента под дома малой этажности (частное строительство) за многие годы был выведен и принят за строительную норму вес арматуры, необходимый для обустройства 1м3 фундамента. Это значение равно 80 кг.

Таким образом, чтобы вычислить нужный вес арматуры для конкретного фундамента, остается рассчитать количество расходуемого бетона на возведение фундамента. Для этого достаточно знать периметр будущего дома, длину несущих стен, высоту и ширину фундамента.

Пример: при количестве бетона 20м3 вес необходимой арматуры должен составлять 1600 кг, то есть 20х80=1600.

А можно рассчитать количество арматуры и таким образом:

  • Нужно нарисовать общую схему армирования и вычислить количество погонных метров прута, необходимое на обустройство всей обрешетки, зная все параметры фундамента. К полученному результату нужно прибавить еще 5-10%, которые, возможно, пойдут на обрезки.
  • Теперь необходимо выяснить вес погонного метра стальных элементов каркаса продольного и поперечного/вертикального расположения.
  • Осталось полученные при рисовании схемы погонные метры умножить на вес прутов конкретного назначения.

Важно: если самостоятельно провести правильный расчёт не беретесь, то лучше доверьте этот этап работ профессионалам.

Сборка обрешетки

На этапе монтажа армирующей решетки предстоит пройти этап вязки стальных прутов в единую конструкцию

На этапе монтажа армирующей решетки предстоит пройти этап вязки стальных прутов в единую конструкцию. Для этого используют стальную проволоку сечением 2 мм.

Важно: сварка при монтаже армирующей решетки полностью запрещена, поскольку сталь в процессе сваривания теряет свои прочностные характеристики, а значит, возведенный дом не будет надёжным. Сварка разрешена СНиП только в том случае, если для каркаса используется сталь с маркировкой С. К примеру стальной прут А500С. Эта буква говорит о том, что материал пригоден к свариванию.

Вязку арматуры производят при помощи специального строительного крючка, который облегчает формирование стальных петель.

Выполняется вязка арматуры следующим образом:

  • От общего мотка проволоки отрезают кусок длиной примерно 30 см;
  • Его складывают напополам и прикладывают к двум прутьям, которые будут соединять;
  • Теперь крючок продевают в имеющуюся петлю проволоки и захватывают один свободный её конец, проводя в петлю и загибая вокруг стального элемента;
  • Второй конец проволоки таким же образом через петлю обвивают вокруг второго прута, скрепляя их вместе под углом 90 градусов.

Таким образом, производится вязка всех элементов конструкции.

Рекомендуем к прочтению:

Важно: также для сборки каркаса можно использовать специальную насадку на шуруповёрт или электрические крючки.

Расстояние прутов в обрешетке согласно СНиП

В СНиП 52-01-2003 четко регламентируется отступ от одного элемента армировочного каркаса до другого

В СНиП 52-01-2003 четко регламентируется отступ от одного элемента армировочного каркаса до другого, благодаря чему и профессионалы, и частные мастера могут соблюдать технологию устройства ленточного фундамента.

Так, правила СНиП таковы:

  • Минимальное расстояние поперечных стальных прутов друг от друга в армирующей обрешетке полностью зависит от диаметра элементов, величины фракций заполнителя для бетона, расположения элементов каркаса по отношению к направлению заливки раствора и способа укладки стен, но не менее 25 см.
  • Расстояние между продольными элементами каркаса вычисляется с учетом типа будущей конструкции (наличие эркеров, балконов, колонн и пр.), высоты и ширины ленты фундамента. Но при этом расстояние между продольными прутьями должно либо соответствовать половине его высоты, либо быть от 30 до 50 см.

Технология армирования углов

Важным элементом в устройстве обрешетки из стальных прутов является армирование углов фундамента

Важным элементом в устройстве обрешетки из стальных прутов является армирование углов фундамента. Большой ошибкой является сборка конструкции из расположенных отдельно прутов под углом 90 градусов. Даже надёжно связанная конструкция не даёт в этом случае никакой гарантии надёжности фундамента, поскольку элементы каркаса не представляют собой в этом случае надёжной жёсткой рамы и могут поддаться сжатию и растяжению. В результате на углах фундамента появятся трещины и сколы, что впоследствии приведет к разрушению дома.

Важно: при армировании углов используют только гнутые пруты, которые потом вяжутся с продольно расположенными элементами на расстоянии 50-70 см от самого угла фундамента.

Армирование эркеров и выступов

Часто для красоты будущего здания в проекте предусмотрены выступы под веранду или так называемый эркер

Часто для красоты будущего здания в проекте предусмотрены выступы под веранду или так называемый эркер. Под него также заливается фундамент, сопряженный с ленточным.

В этом случае необходимо использовать также технологию сгибания прута в форме тупого угла.

Технология армирования будет выглядеть так:

  • Согнутая сталь размещается на выступе фундамента, а её края заводятся к внешним продольным элементам;
  • Теперь внутренние пруты продольного расположения пропускают через согнутый каркас и соединяют их вместе;
  • Затем наружные продольные элементы каркаса также сгибают после места соединения их с изогнутым элементом и подводят к внутренним;
  • А для усиления конструкции используют изогнутые в форме Г пруты и достаточное количество хомутов.

Несколько правил качественного армирования

При монтаже стальной обрешетки для армирования нужно избегать возможного контакта стального прута с грунтом или опалубкой

Чтобы не допустить возможного нарушения структуры фундамента и последующего разрушения здания, при армировании необходимо также придерживаться определенных правил, прописанных в СНиП:

  • При монтаже стальной обрешетки для армирования нужно избегать возможного контакта стального прута с грунтом или опалубкой. Это может привести впоследствии к коррозии металла и снижению его технологических характеристик. Поэтому очень важно надёжно заглубить все элементы каркаса в бетон. Со всех сторон сталь должна быть заглублена в бетон не более чем на 50-80 мм.
  • Для армирования углов фундамента можно использовать как Г-образно согнутые пруты, так и П-образно изогнутые. В обоих случаях элементы конструкции соединяются с продольными при помощи хомутов.

Армирование ленточного фундамента: схема углов, арматура

Ленточный фундамент наиболее распространен при строительстве частных, малоэтажных домов. Прост в исполнении, не требуется привлечение спецтехники, сложного оборудования. Все работы можно провести самостоятельно. Самое главное и сложное: правильно выполнить армирование ленточного фундамента шириной 40 см. Что это, как влияет на срок эксплуатации здания, рассмотрим ниже более подробно.

Ленточный фундамент — основа здания. От его прочности зависит срок эксплуатации, необходимость в ремонте или дополнительном укреплении. Чтобы через год-два-пять не обнаружить перекосы в стенах, не смотреть, как «растут» трещины под окнами, не следует пренебрегать армированием. Как это сделать правильно, какие требования нужно соблюсти, расскажет эта статья.

Чем выполняется армирование

Прежде чем приступать к строительству, необходимо ознакомиться с требованиями СНиП 2.03.01-84. В нем содержится прямое указание на то, что ленточный фундамент под жилой дом не может быть без армирования. Ширина и высота основания и здания значения не имеют.

В основании выделяют две составляющие:

  • бетон. Устойчив к нагрузкам на сжатие. Но при повышении изгибающего или растягивающего момента происходит разрушение ленточного фундамента;
  • арматурный каркас. Снижает нагрузку, приходящуюся на бетонную массу под воздействием изгибающей или растягивающей силы. Состоит из продольных ярусов, связанных в единую конструкцию перемычками: поперечными и вертикальными.

Количество ярусов или поясов напрямую зависит от высоты ленточного фундамента:

  • для мелкозаглубленного высотой до 1-го метра достаточно 2-х;
  • если высота превышает 120 см, добавляется промежуточный пояс армирования.

Ширина основания при этом не учитывается. На нее можно не смотреть.

Для продольных поясов и перемычек оптимальный материал — рифленая арматура диаметром 12-16 мм. Гладкая, диаметром 8-10 мм, рекомендована только в качестве перемычек, если обустраивается ленточный фундамент

Для перевязки применяется специальная вязальная проволока диаметром 1-2 мм. Сварка не рекомендована: металл сильно нагревается, и в местах соединений появляются «слабые» места, за которыми нужно особенно тщательно смотреть в процессе заливки бетона. При повреждении армирование не будет выполнять своей функции. В то же время, перевязка проволокой — сложный и продолжительный процесс, требующий особых навыков. Сварка выполняется значительно быстрее.

Конфигурация армирующего каркаса

При расчете арматуры обязательно учитываются требования СНиП 2.03.01-84 «Пособие по проектированию фундаментов под здания и сооружения»:

  • элементы продольного каркаса ленточного основания располагаются на расстоянии 10 см и менее;
  • между ярусами каркаса — 50 см и менее;
  • поперечные вертикальные перемычки располагаются на расстоянии 30 см и менее;
  • от перемычек, контура каркаса до опалубки — не менее 5 см. В противном случае возможно разрушение бетонного пояса и выход арматуры на поверхность ленточного фундамента;
  • нижний пояс не должен лежать на земле. Если предварительно не выполнена подсыпка из песка и щебня, под ярус кладется одинарный кирпич или специальные пластиковые подставки, смотря по состоянию грунта, его однородности.

Дом из бруса

24.24%

Дом из кирпича

18.01%

Бревенчатый дом

14.04%

Дом из газобетонных блоков

17.9%

Дом по канадской технологии

11.35%

Дом из оцилиндрованного бревна

3.6%

Монолитный дом

3.95%

Дом из пеноблоков

3.6%

Дом из сип-панелей

3.32%

Проголосовало: 3498

Расчет арматуры для армирования ленточного фундамента шириной 40 см

Рассчитать нужные объемы лучше до начала работ, чтобы не останавливаться, не искать, где срочно докупить несколько прутков или моток проволоки. В приведенном расчете за основу взят условный ленточный фундамент с параметрами: высота 70 см, ширина 40 см. Периметр здания — 50 метров.

Для основания высотой 70 см достаточно двух армирующих поясов.

В каждом ярусе 3 прута. Для соединения используется арматура диаметром 12 мм, шаг — 30 см.

Расчеты количества:

  1. на прокладку 3-х прутьев в 2 яруса потребуется 300 метров;
  2. на весь дом запланировано 167 перемычек, размещаемых с шагом 30 см;
  3. для вертикальной перемычки длина равна 60 см, для поперечной — 30 см. На каждый стык требуется 2 вертикальных и 2 горизонтальных перемычки.

Сергей Юрьевич

Строительство домов, пристроек, террас и веранд.

Задать вопрос

Итого: на перемычки вертикального типа придется закупить 200,4 метра арматуры, на горизонтальные — 100,2 метра. Всего на здание необходимо не менее 600,6 метров арматурных прутов диаметром 12 мм. Это количество не окончательно. При оформлении заказа предусмотрите запас на случай брака и усиления углов. Учитывайте и такие параметры, как длина и ширина фасада, количество метров в одном пруте. Если есть возможность, приобретайте прутья с предварительной порезкой в нужный размер, чтобы сократить количество отходов.

Как выполняется армирование

Для прямых участков важно выбирать целые прутья. Чем меньше стыков и соединений, тем прочнее ленточный фундамент. При формировании углов не допускается перехлест элементов, расположенных перпендикулярно. Арматура должна быть согнута буквой «П» или «Г».

Сборку каркаса можно производить как непосредственно на месте, в котловане, так и за его пределами. Первое может быть не слишком удобно из-за небольшого пространства. Во втором случае важно точно соблюсти все размеры, чтобы впоследствии не заниматься переделками каркаса для ленточного фундамента.

Согнуть арматуру под нужными углами в домашних условиях сложно, но возможно. Для этого понадобится отрезок швеллера, в котором вырезаются отверстия болгаркой строго на одной линии. В канавки укладывается прут арматуры. На длинный конец надевается стальная труба, используемая как рычаг. Сгибание требует больших усилий, но позволяет обойтись без покупки листогиба. Перевязка прутьев выполняется проволокой.

Подготовленные для армирования прутья укладываются в траншею в соответствии с описанными выше требованиями после установки опалубки. Ярусы — строго горизонтальны к земле. На следующем этапе, когда установлены и перевязаны все пояса, можно переходить к заливке бетона. Важно следить за тем, чтобы арматура оставалась на своих местах и не сдвигалась. Для частного малоэтажного дома оптимальная марка бетона — М200. После выдержки в соответствии с нормами строительных регламентов ленточный фундамент наберет прочность и будет готов к дальнейшему использованию. Бетон на 28 дней следует закрыть непрозрачной пленкой, беречь от прямых солнечных лучей и периодически смачивать водой.

Чтобы избежать проблем, связанных с пучением грунта, до армирования в траншею на дно засыпаются слоями песка и щебня не менее 10 см. каждый. В противном случае ленточный фундамент не выдержит многочисленных циклов промерзания/оттаивания.

Видео о армировании ленточного фундамента

Вы можете задать свой вопрос нашему автору:

Армирование ленточного фундамента глубиной 2 метра. Особенности расчета арматуры ленточного фундамента

Расчет арматуры для фундамента происходит уже на этапе проектирования и является его важнейшей составляющей. Производится с учетом СНиП 52 – 01 – 2003 в вопросах выбора класса арматуры, ее количества и сечения. Армирование монолитных конструкций проводят с целью повышения прочности бетонной конструкции на растяжение.Ведь неармированный бетон может разрушиться при набухании грунта.

Расчет армирования плитного фундамента

Плитный фундамент применяется для строительства коттеджей и загородного жилья, а также других зданий без цокольного этажа. Это основание представляет собой монолитную бетонную плиту, которая армирована стержнем в двух перпендикулярных направлениях. Толщина такой основы более 20 см, а сетка вяжется как сверху, так и снизу.

Столбчатый фундамент своими руками: пошаговая инструкция. Расчет, стоимость работ. Мелкозаглубленный столбчатый фундамент, фундамент каркасного дома, фундамент бани, фото и видео.

Сначала определяются с типом арматурного стержня. Для плитно-монолитного фундамента, который выполняется на прочных, плотных и нескальных грунтах с очень малой вероятностью горизонтального сдвига, допускается применение ребристой арматуры диаметром 10 мм и более, имеющей класс AI . Если грунт достаточно слабый, пучинистый или здание запроектировано на склоне, арматуру необходимо брать толщиной не менее 14 мм.Для вертикального соединения нижнего и верхнего ряда арматурной сетки достаточно использовать гладкий стержень 6 мм класса А-I.

Фундамент с усилением

Большое значение имеет и материал будущих стен здания. Ведь нагрузка на фундамент имеет существенные отличия у каркасных, а также деревянных домов и построек из кирпича или газобетонных блоков. Как правило, для легких зданий можно использовать арматурный стержень диаметром 10-12 мм, а для стен из кирпича или блоков – не менее 14-16 мм.

Зазоры между стержнями в армирующей сетке обычно составляют около 20 см как в продольном, так и в поперечном направлении. Это обстоятельство предполагает наличие 5 арматурных стержней на 1 метр длины стены фундамента. Между собой места пересечения перпендикулярных прутьев соединяют мягкой проволокой с помощью приспособления типа крючка для вязания арматуры.

Схема армирования фундамента

Полезный совет! Если объем конструкции очень большой, то можно приобрести специальный пистолет для вязки арматуры.Он способен автоматически соединять стержни вместе на очень высокой скорости.

Пример реального расчета

Предположим, что нам необходимо рассчитать арматуру для фундамента частного дома из газобетонных легких блоков. Его установка планируется на плитный фундамент, имеющий толщину 40 см. Данные геологоразведки свидетельствуют о том, что грунт под фундаментом суглинистый, средней пучинистости. Размеры дома – 9х6 м:

Арматурная рама

  • так как мы задумали достаточно большую толщину фундамента нам нужно будет залить в него две горизонтальные сетки.Блочное строение на среднепучинистых грунтах требует для горизонтальных стержней диаметра 16 мм и оребрения, а вертикальных стержней можно сделать гладкими толщиной 6 мм;
  • для расчета необходимого количества продольной арматуры берут длину наибольшей стороны стены фундамента и делят ее на шаг решетки. В нашем примере: 9/0,2=45 толстых арматурных стержней, которые имеют стандартную длину 6 метров. Рассчитываем общее количество брусков, которое равно: 45х6=270 м;

Варианты усиления фундамента

  • таким же образом находим количество стержней арматуры для поперечных связок: 6/0.2 = 30 штук; 30х9=270 м;
  • умножая на 2, получаем необходимое количество горизонтальной арматуры в обеих сетках: (270+270) х 2 = 1080 м;
  • вертикальные связки имеют длину, равную всей высоте фундамента, то есть 40 см. Их количество исчисляется количеством перпендикулярных пересечений продольных стержней с поперечными: 45Х30 = 1350 шт. Умножая 1350х0,4, получаем общую длину 540 м;
  • получается, что для возведения необходимого фундамента вам понадобится: 1080 м бруса А-III D16; 540 м бар A-I D6.

Применение арматуры при возведении фундамента

Полезный совет! Для расчета массы всей арматуры необходимо использовать ГОСТ 2590. Согласно этому документу 1 п.м. Арматура Д16 имеет вес 1,58 кг, а Д6 – 0,22 кг. Исходя из этого общая масса всей конструкции: 1080х1,58=1706,4 кг; 540х0,222 = 119,9 кг.

Для строительства арматуры также необходима вязальная проволока.Его количество тоже можно посчитать. Если вязать обычным крючком, то на узел уйдет около 40 см. Один ряд содержит 1350 соединений, а два – 2700. Следовательно, общий расход проволоки на вязание составит 2700х0,4=1080 м. При этом 1 м проволоки диаметром 1 мм весит 6,12 г. Значит его общий вес рассчитывается так: 1080х6,12 = 6610 г = 6,6 кг.

Пример армирования фундамента

Как правильно рассчитать потребность в арматуре для ленточного фундамента

Особенности ленточного фундамента таковы, что его разрыв наиболее вероятен в продольном направлении.Исходя из этого, рассчитывается потребность в армировании фундамента. Расчет здесь мало чем отличается от предыдущего, который производился для плитного типа фундамента. Поэтому толщина стержня может быть 12-16 мм при продольном креплении, и 6-10 мм при поперечном, а также вертикальном креплении. В случае ленточного фундамента выбирают шаг не более 10-15 см, чтобы избежать продольного разрыва, так как нагрузка в нем намного больше.

Для примера рассчитаем тип фундаментного пояса применительно к деревянному дому.Предположим, что его ширина 40 см, а высота 1 м. Геометрические размеры здания 6х12 м. Супесчаный пучинистый грунт:

  • в случае ленточного фундамента обязательна установка двух армирующих сеток. Нижний предотвращает физический разрыв монолитной ленты при просадке грунта, а верхний при пучении грунта;
  • шаг сетки 20 см кажется оптимальным. Поэтому для правильного обустройства ленты такого фундамента 0.4/0,2 = необходимо 2 продольных стержня в обоих слоях арматуры;
  • для деревянного дома диаметр арматурного прута принимается 12 мм. Для выполнения двухслойного армирования наиболее длинных сторон основания необходимо 2х12х2х2=96 м бруса. Короткие стороны требуют 2х6х2х2 = 48 м;

Армирование ленточного фундамента

  • для поперечин берем брус 10 мм. Шаг ее укладки составляет 50 см.

Периметр здания: (6 + 12) х 2 = 36 м.Разделите его на шаг: 36/0,5 = 72 арматурных поперечных стержня. Так как их длина равна ширине фундамента, то общая потребность составляет 72х0,4=28,2 м;

  • для вертикальных анкеров также подходит стержень D10. Так как высота вертикальной составляющей арматуры равна полной высоте фундамента (1 м), необходимое количество определяется количеством пересечений. Для этого умножьте количество поперечных стержней на количество продольных: 72х4 = 288 шт.При высоте 1 м общая длина составит 288 м;
  • то есть для выполнения полного армирования нашего ленточного фундамента необходимо: 144 м стержня А-III Д12; 316,2 м А-I D10 бар.

Полезный совет! По тому же ГОСТ 2590 можно определить массу всей арматуры исходя из того, что 1 п.м. брусок D16 имеет вес 0,888 кг; Д6 – 0,617 кг. Отсюда общий вес: 144х0,8=126,7 кг; 316.2х0,62 = 193,5 кг.

Примеры расчета арматуры для фундамента помогут сориентироваться в потребности в материалах в любом случае. Для этого нужно просто подставить свои данные в формулы.

Расчет арматуры для фундамента: как правильно сделать


Расчет арматуры для фундамента: как проводится для ленточного и плитного типов. Подробный пример расчета потребности в арматурных стержнях для фундамента

Армирование ленточного фундамента значительно повышает его прочностные характеристики, позволяет создавать устойчивые конструкции при снижении веса.

Расчеты армирования и схемы армирования выполняются в соответствии с положениями действующего СНиПа 52-01-2003. Документ содержит подробные требования к расчетам, содержит сноски к нормативным документам и сводам правил.

СП 63.13330.2012 Конструкции бетонные и железобетонные. Основные положения. Обновленная редакция СНиП 52-01-2003. Скачать файл

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

Основными характеристиками прочности бетонных конструкций является сопротивление осевому сжатию (Rb,n), растяжению (Rbt,n) и поперечному разрушению. В зависимости от нормативных показателей бетон подбирается под конкретную марку и класс. В зависимости от ответственности конструкции могут использоваться поправочные коэффициенты безопасности, которые находятся в диапазоне от 1,0 до 1,5.

Требования к армированию

При армировании ленточных фундаментов устанавливаются вид и контролируемые значения качества армирования.Стандарты допускают применение строительной горячекатаной арматуры периодического профиля, термически обработанной арматуры или арматуры с механическим упрочнением.

Класс арматуры выбирают с учетом гарантированного значения предела текучести при максимальных нагрузках. Кроме характеристик при растяжении нормируются пластичность, коррозионная стойкость, свариваемость, стойкость к отрицательным температурам, релаксационная стойкость и допустимое удлинение до начала деструктивных процессов.

Таблица классов арматуры и марок стали

Тип профиля Класс Диаметр, мм Марка стали
Гладкий профиль A1 (A240) 6-40 Ст3кп, Ст3пс, Ст3сп
Периодический профиль A2 (A300) 10-40, 40-80 Ст5сп, Ст5пс, 18Г2С
Периодический профиль A3 (A400) 6-40, 6-22 35ГС, 35Г2С, 32Г2Рпс
Периодический профиль A4 (A600) 10-18 (6-8), 10-32 (36-40) 80С, 20ХГ2К
Периодический профиль A5 (A800) 10-32 (6-8), (36-40) 23С2Г2Т
Периодический профиль A6 (A1000) 10-22 22С2Г2АЮ, 22С2Г2Р

Расчет ленточного фундамента производится в соответствии с рекомендациями ГОСТ 27751, рассчитываются показатели предельных нагруженных состояний по группам.




К первой группе относятся состояния, приводящие к полной непригодности фундамента, ко второй группе – условия, приводящие к частичной потере устойчивости, препятствующие нормальной и безопасной эксплуатации зданий. По предельно допустимым состояниям второй группы выпускаются:

  • расчеты на появление первичных трещин на поверхности ленточного фундамента;
  • расчетов на период времени увеличения образующихся трещин в бетонных конструкциях;
  • расчеты на линейные деформации ленточных фундаментов.

К основным показателям сопротивления деформации и прочности строительной арматуры относятся предельные прочности на растяжение или сжатие, определяемые в лабораторных условиях на специальных испытательных стендах. Технология и методы испытаний прописаны в государственных стандартах. В отдельных случаях изготовитель может использовать нормативно-техническую документацию, разработанную предприятием. При этом нормативно-техническая документация в обязательном порядке должна быть одобрена контролирующими органами.

Для бетонных конструкций эти значения могут быть ограничены максимальной производительностью при изменении линейности бетона. В качестве обобщенных показателей приняты фактические диаграммы состояния арматуры при кратковременном одностороннем воздействии расчетных нормативных нагрузок. Характер диаграмм состояния строительной арматуры устанавливают с учетом ее конкретного вида и марки. При инженерном расчете армированного фундамента диаграмму состояния определяют после замены нормативных показателей фактическими.

требования к армированию

Арматурный каркас – фото

  1. Требования к размерам железобетонных конструкций. Геометрические размеры фундамента не должны мешать правильному пространственному размещению арматуры.
  2. Защитный слой должен обеспечивать совместное сопротивление нагрузкам арматуры и бетона, защищать от воздействия внешней среды и обеспечивать устойчивость конструкции.
  3. Минимальное расстояние между отдельными стержнями арматуры должно гарантировать ее совместную работу с бетоном, позволять правильно стыковать ее и обеспечивать правильную технологическую заливку бетона.

Для армирования может использоваться только качественная арматура; вязание сетки осуществляется с учетом расчетных показателей конструкции. Отклонения от значений не могут выходить за пределы полей допусков, регламентированных СНиП 3.03.01. Специальные строительные мероприятия должны обеспечивать надежную фиксацию армирующей сетки в соответствии с действующими правилами.

СНиП 3.03.01-87. Несущие и ограждающие конструкции. Правила строительства. Скачать файл

При гибке арматуры необходимо использовать специальные приспособления, минимальный радиус изгиба зависит от диаметра и конкретных физических характеристик строительной арматуры.

Армирующая сетка цены

армирующая сетка

Видео – Ручной станок для гибки арматуры, видеоинструкция

Видео – Как согнуть арматуру.Работа на самодельном станке

Арматура вставляется в опалубку, опалубка должна быть выполнена в соответствии с требованиями ГОСТ 25781 и ГОСТ 23478.

ФОРМЫ СТАЛЬНЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ИЗДЕЛИЙ. Характеристики. Скачать файл

Опалубка для возведения монолитных бетонных и железобетонных конструкций. Классификация и общие технические требования

Расчет количества и диаметра арматуры

Для ленточного фундамента бань применяется строительная арматура периодического профиля Ø 6÷12 мм.

Действующие государственные нормативы регламентируют минимальное количество стержней в бетоне для придания ему максимальных прочностных характеристик. Минимальное суммарное сечение продольных стержней арматуры не может быть ≤ 0,1 % площади сечения ленты фундамента. Например, если ленточный фундамент имеет сечение 12 000 × 500 мм (площадь сечения 600 000 мм2), то общая площадь всех продольных стержней должна быть не менее 600 000 × 0,01% = 600 мм2.На практике разработчики редко поддерживают этот показатель; также учитывается вес бани, характер грунта и конкретная марка бетона. Это расчетное значение можно считать ориентировочным; отклонения от рекомендуемых значений не должны превышать ≈20% в меньшую сторону.

Для расчета количества арматуры необходимо знать площадь сечения ленты фундамента и площадь сечения арматурного стержня.Для облегчения расчетов предлагаем вашему вниманию готовую таблицу.

Количество стержней
Диаметр, мм 1 2 3 4 5 6 7 8 9
6 28,3 57 85 113 141 170 198 226 254
8 50,3 101 151 201 251 302 352 402 453
10 76,5 157 236 314 393 471 550 628 707
12 113 226 339 452 565 679 792 905 1018
14 154 308 462 616 769 923 1077 11231 1385
16 201 402 603 804 1005 1206 1407 1608 1810
18 254,5 509 763 1018 1272 1527 1781 2036 2290
20 314,2 628 942 1256 1571 1885 2199 2513 2828

Теперь расчеты намного проще.Например, для армирования ленточного фундамента используется восемь рядов арматуры диаметром 10 мм. По таблице общая площадь стержней составляет 628 мм. Такой каркас может работать с бетонной лентой глубиной 120 см и шириной 50 см. На несколько лишних квадратных миллиметров можно не обращать внимания, они будут дополнительной страховкой на случай нарушения технологии вязки или изготовления некачественного бетона.

Кроме этих показателей нужно определить диаметры стержней для фундаментов.Эти показатели зависят от многих компонентов; для упрощенных расчетов можно воспользоваться предложенной таблицей.

С помощью этой таблицы вы без труда подберете рекомендуемый диаметр арматуры для ленточного фундамента.

Правила армирования ленточного фундамента

Существует несколько схем вязания арматуры, каждый разработчик может использовать наиболее удобную для себя. Выбор схемы необходимо осуществлять с учетом размеров фундамента и его несущих характеристик.

Арматуру можно вязать отдельно, а затем готовые элементы конструкции опустить в траншею фундамента и соединить между собой, а можно сразу вязать в траншее. Оба метода почти эквивалентны, но есть небольшая разница. На земле все основные прямолинейные элементы можно выполнять самостоятельно; при работе в траншее требуется помощник. Для вязания нужно сделать специальный крючок, соединение выполняется мягкой проволокой диаметром ≈0.5 мм.

В некоторых статьях можно встретить советы по использованию ручной электродрели во время вязания – не обращайте на них внимания. Так могут писать те, кто понятия не имеет о работе.

Во-первых, от дрели рука устанет гораздо больше и быстрее, чем от легкого крючка. Во-вторых, кабели всегда будут путаться под ногами, цепляться за концы арматуры и т. д. В-третьих, не на всех стройках есть электроэнергия. И, в-четвертых, ваши проволочные узлы всегда будут либо недотянуты, либо порваны.

Для вязки арматуры используется тонкая мягкая проволока, и она имеет низкую прочность. Хорошо натяните проволоку, за два-три оборота крючка должно произойти прочное связывание. В противном случае сильно снижается производительность труда и повышается утомляемость. Есть еще варианты сварки арматуры, о них мы поговорим в следующем разделе статьи.



проволока вязальная цены

вязальная проволока

Как связать армирующую сетку самостоятельно

Выше мы уже говорили, что таким способом можно вязать арматуру на земле.Делаются только прямые участки сетки, углы завязываются после того, как они опущены в траншею.

Шаг 1. Подготовьте куски арматуры. Стандартная длина брусьев – шесть метров; по возможности не нужно их трогать. Если вы боитесь, что с такой диной будет сложно работать, разрежьте их пополам.

Советуем начать вязать арматуру для самого короткого участка ленточного фундамента, это даст вам возможность набраться немного опыта и более уверенно обращаться с длинными брусьями.Резать их не рекомендуется, это увеличивает расход металла и снижает прочность фундамента. Рассмотрим размеры заготовок на примере ленточного фундамента высотой 120 см и шириной 40 см.

Арматура должна быть залита со всех сторон бетоном толщиной не менее 5 сантиметров. Это начальные условия. С учетом таких показателей чистые размеры арматурного каркаса должны быть не более 110 см в высоту (минус 5 см с каждой стороны) и 30 см в ширину (минус 5 см с каждой стороны).Для вязания нужно прибавлять по два сантиметра с каждой стороны внахлест. Это значит, что заготовки для горизонтальных перемычек должны быть длиной 34 см, заготовки для вертикальных перемычек должны быть длиной 144 см. Но не стоит делать каркас таким высоким, достаточно иметь высоту 80 см.

Шаг 2 Выберите ровную площадку, положите два длинных стержня, обрежьте их концы.

Шаг 3 На расстоянии ≈ 20 см от концов привяжите горизонтальные распорки с обеих крайних сторон.Для вязания понадобится проволока длиной около 20 сантиметров. Сложите его пополам, просуньте под место обвязки и обычным прокручиванием крючка затяните проволоку. Не переусердствуйте с силой, провод может не держаться. Величина скручивающих усилий определяется опытным путем.

Шаг 3 На расстоянии примерно 50 сантиметров свяжите по очереди все оставшиеся горизонтальные скобы. Все готово – отставьте конструкцию в сторону на свободном месте и таким же образом сделайте еще один элемент каркаса.У вас есть верхняя и нижняя часть, теперь нужно скрепить их между собой.

Шаг 4 Далее следует приспособить упоры для двух частей сетки, их можно упирать в любой предмет. Главное, чтобы соединяемые элементы занимали устойчивое боковое положение, расстояние между ними должно быть равно высоте вязаной арматуры.

Шаг 5 На концах привяжите две вертикальные распорки, размеры вы уже знаете.Когда каркас стал более-менее напоминать готовое изделие, свяжите все остальные детали. Не торопитесь, проверьте все размеры. Несмотря на то, что ваши заготовки имеют одинаковую длину, не помешает проверить размеры.

Шаг 6 По такому же алгоритму нужно соединить все прямые участки каркаса на земле.

Шаг 7 На дно фундаментной траншеи уложить подкладки высотой не менее пяти сантиметров, на которые будут ложиться нижние прутья сетки.Поставьте боковые опоры, установите сетку в правильное положение.

Арматура (каркас устанавливается в опалубку)

Шаг 8 Снять размеры несвязанных углов и стыков, подготовить отрезки арматуры для соединения каркаса в единую конструкцию. Учитывайте, что нахлест концов арматуры должен быть не менее пятидесяти диаметров стержня.

Шаг 9 Привяжите нижний виток, затем вертикальные стойки и к ним верхний.Проверьте шаг арматуры ко всем поверхностям опалубки.

Армирование готово, можно приступать к заливке фундамента бетоном.

Вязание арматуры на специальном приспособлении

Для изготовления приспособления понадобится несколько досок толщиной около 20 мм, качество пиломатериала может быть любым. Сделать шаблон несложно, и он значительно упростит работу.

Шаг 1. Отрежьте четыре доски по длине арматуры, соедините их по две на расстоянии вертикальных стоек.У вас должно получиться два одинаковых шаблона. Следите за тем, чтобы разметка расстояний между рейками была одинаковой, иначе не будет вертикального положения соединительных элементов.

Шаг 2 Сделайте две вертикальные опоры, высота опор должна соответствовать высоте армирующей сетки. Опоры должны иметь боковые угловые упоры, не позволяющие им опрокидываться. Все работы по вязанию необходимо проводить на ровной площадке. Проверить устойчивость собранного устройства, исключить возможность его опрокидывания в процессе работы.

Шаг 3 Установите ножки опор на две сбитые доски, две верхние доски поместите на верхнюю полку упоров. Зафиксируйте их положение любым способом.

У вас есть макет армирующей сетки, теперь работу можно выполнить быстро и без посторонней помощи. Установите подготовленные вертикальные распорки арматуры на отмеченные места, предварительно временно зафиксировав их положение гвоздями. Поместите арматуру на каждую горизонтальную металлическую перемычку. Эту операцию следует повторить со всех сторон рамы.Еще раз проверьте их положение. Правильно – берем проволоку и крючок и начинаем вязать. Адаптацию целесообразно делать, если у вас много одинаковых участков арматурной сетки.

Видео – Как вязать арматуру с приспособлением

Как вязать армированную сетку в тренч

Работать в траншее намного сложнее из-за стесненных условий. Необходимо тщательно продумать схему вязания отдельных элементов, чтобы потом не пришлось пролезать между прутьями арматуры.Кроме того, связать сетку самостоятельно не получится, нужно работать с помощником.

Шаг 1. На дно траншеи положите камни или кирпичи высотой не менее пяти сантиметров, они поднимут металл над землей и позволят бетону закрыть арматуру со всех сторон. Расстояние между камнями должно быть равно ширине сетки.

На фото – защелка для арморамы

Шаг 2 На камни нужно поставить продольные бруски.Горизонтальные и вертикальные стержни уже должны быть обрезаны по размеру, так как мы уже описали, как их измерить.

Шаг 3 . Начните формировать каркас каркаса с одной стороны фундамента. Если предварительно привязать к лежачим брусьям горизонтальные распорки, работать будет легче. Помощник должен удерживать концы стержней, пока они не зафиксируются на месте.

Шаг 4 По очереди продолжайте вязать арматуру, расстояние между распорками должно быть примерно пятьдесят сантиметров.

Шаг 5 По такому же алгоритму завяжите арматуру на всех прямых участках ленты фундамента.

Шаг 6 Проверить размеры и пространственное положение рамы, при необходимости исправить положение и исключить касание металлических частей опалубки.

Шаг 7 Теперь пришло время заняться углами фундамента. На картинке представлен довольно сложный вариант вязания уголков, вы можете придумать для себя более легкий вариант.Главное, чтобы была соблюдена длина нахлестов. И еще одно замечание. В углах фундамент работает не только на изгиб, но и на вертикальный разрыв. Эти усилия удерживают вертикальные стержни строительной арматуры, не забудьте их установить. В качестве гарантии для этих целей можно использовать фитинги большего диаметра.



Нужно знать, что любая сварка ухудшает физические характеристики прочности арматуры, этот метод следует применять только в крайних случаях.

Если все-таки придется использовать сварку, то сделайте все возможное, чтобы наложить минимальное количество швов в одном месте, сдвиньте шаг фиксации горизонтального и вертикального упоров на несколько сантиметров. Во время сварки точно выдерживайте оптимальную силу тока и диаметр электрода. Металл в местах наложения шва не должен перегреваться.

Сварка арматуры – фото

И самое главное, для сварки подходят только специальные фитинги, марки таких фитингов обозначаются буквой «С».Кстати, эта арматура намного дороже обычной.

Есть несколько способов, с помощью которых можно ускорить и облегчить процесс вязания, при этом улучшив качество конструкции и снизив расход материала.

Для распорок согните арматуру в виде буквы «П». Для этого можно за пару часов сделать элементарный станок, но он пригодится не только для гибки прутков. Сначала нужно согнуть один образец, проверить его размеры и только потом, используя образец как шаблон, подготовить все соединения.Такие распорки вязать гораздо проще, они сразу держат нужный размер конструкции. Еще один плюс в том, что снижается расход дорогостоящего материала. На первый взгляд экономия кажется незначительной, максимум десять сантиметров на подключение. Но если умножить десять сантиметров на количество штук и на цену арматуры, то получится очень «приятная» сумма.

Для распорок можно использовать арматуру меньшего диаметра и опционально дорогой строительный периодический профиль.Подойдут даже металлические прутья или катанка соответствующего диаметра.

Если у вас нет опыта выполнения подобных работ, то лучше не делать их самостоятельно. Наличие помощника делает процесс намного проще и безопаснее.

По цене усиленный фундамент значительно дороже обычного; используйте этот способ усиления архитектурных конструкций в крайних случаях. Есть множество более дешевых способов повысить несущие характеристики ленточного фундамента.Правда, их не всегда можно использовать, все зависит от особенностей проекта бани, особенностей грунта и ландшафта.



Несколько слов можно сказать о предварительно натянутой арматуре. Это комплексный метод, позволяющий значительно улучшить все показатели ленточного фундамента без увеличения количества армирования. Суть метода заключается в предварительном нагружении стержней силами, противоположными тем, которые будут действовать на конструкцию при эксплуатации фундамента.Например, если брус будет работать на растяжение, то его предварительно сжимают и т. д.

Видео – Армирование мелкозаглубленных монолитных ленточных фундаментов

Видео — Армирование фундамента своими руками

Расчет арматуры для фундамента является важным этапом его проектирования, поэтому его необходимо выполнять с учетом требований СНиП 52-01-2003 по выбору класса арматуры, сечения и ее необходимого количества.

Для начала нужно понять, зачем нужна металлическая арматура в монолитном бетонном основании.Бетон после набора промышленной прочности имеет высокую прочность на сжатие и значительно меньшую прочность на растяжение. Неармированное бетонное основание склонно к растрескиванию при вспучивании грунта, что может привести к деформации стен и даже разрушению всего здания.

Расчет арматуры плитного фундамента

Пример расчета

Дом из газобетонных блоков установлен на плитном фундаменте толщиной 40 см на среднетяжелых суглинках.Габаритные размеры дома – 9х6 метров.


Расчет арматуры для ленточного фундамента

В основном растягивающая нагрузка приходится на ленту, то есть она направлена ​​продольно. Поэтому для продольной арматуры выбирают брус толщиной 12-16 мм в зависимости от типа грунта и материала стены, а для поперечной и вертикальной связи допускается брать брус меньшего диаметра – от 6 до 10 мм. В целом принцип расчета аналогичен расчету арматуры для плитного фундамента, но шаг арматурной сетки составляет 10-15 см, так как усилия на разрыв ленточного фундамента могут быть значительно больше.

Пример расчета

Ленточный фундамент деревянного дома, ширина фундамента 0,4 м, высота 1 метр. Размеры дома 6х12 метров. Почва пучинистая супесчаная.

  1. Для выполнения ленточного фундамента необходимы две армирующие сетки. Нижняя армирующая сетка препятствует разрыву ленты фундамента при просадке грунта, верхняя – при его пучении.
  2. Шаг ячеек 20 см. Для возведения фундамента ленточного, 0.4/0,2 = требуется 2 продольных стержня в каждом слое арматуры.
  3. Диаметр продольного бруса для деревянного дома 12 мм. Для выполнения двухслойного армирования двух длинных сторон фундамента требуется 2 12 2 2 = 96 метров стержня.
  4. Для коротких сторон 2 6 2 2 = 48 метров.
  5. Для поперечных связей выбираем пруток диаметром 10 мм. Шаг укладки – 0,5 м.
  6. Рассчитываем периметр ленточного фундамента: (6+12)2=36 метров.Полученный периметр делят на шаг кладки: 36/0,5=72 поперечных бруска. Их длина равна ширине фундамента, следовательно, общее количество равно 72 0,4 = 28,2 м.
  7. Для вертикальных связей мы также используем стержень D10. Высота вертикальной арматуры равна высоте фундамента – 1 м. Количество определяют по количеству пересечений, умножая количество поперечных стержней на количество продольных: 72 4 = 288 штук. При длине 1 м общая длина составит 288 м.
  8. Итак, для выполнения армирования ленточного фундамента вам потребуется:
  • 144 метра бруса класса А-III D12;
  • 316,2 метра A-I D10 бар.
  • По ГОСТ 2590 находим его массу. Погонный метр прутка Д16 весит 0,888 кг; барометр Д6 – 0,617 кг. Вычисляем общую массу: 144 0,88 = 126,72 кг; 316,2 0,617 = 193,51 кг.

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

Стандарт Калькулятор онлайн расчета ленточного фундамента поможет рассчитать необходимое количество стройматериалов и подобрать арматуру. Кладка связанного каркаса из стальных стержней является обязательным этапом, такая конструкция противостоит растягивающим усилиям, возникающим при подвижках грунта и влиянию весовых нагрузок.Для армирования целью является выбор правильного и экономичного размещения стержней, подбор подходящего вида и диаметра металлопроката, определение общего метража и веса. Основным нормативным документом является СНиП 52-101 от 2003 г.

Этот этап выполняется после определения ширины основания и проверки ее соответствия весовым нагрузкам и геологическим условиям площадки. Вначале известны назначение и этажность здания, материалы, тип и однородность грунта, уровень грунтовых вод.Эти данные служат основанием для выбора глубины закладки, оптимальной марки бетона и толщины подушки. Знание длины, высоты и ширины ленты позволяет легко получить объем монолита, его периметр и сечение. В процессе учитываются не только внешние стены, ленточный фундамент заливается под все несущие конструкции, в том числе и внутренние перегородки, правильный онлайн-калькулятор всегда подскажет выбрать нужную схему.

Самостоятельный расчет арматуры начинается с составления схемы каркаса и определения необходимого диаметра стержней. Ленточный тип предусматривает не менее двух рядов продольно расположенных стержней, это условие обязательно. СП указывают пределы при размещении и креплении арматуры:

  • Максимальный зазор между двумя продольными стержнями 40 см. Выполнение этого условия подразумевает прокладку дополнительного стержня, когда ширина ленты превышает 50 см.
  • Расстояние от металла до боковых и нижних стенок бетонной конструкции не может быть менее 50-70 мм, верхних – 70-80.Но при этом крайние элементы кадра не смещены к центру; в случае с лентой это делает бессмысленным сам процесс армирования.
  • Расстояние между рядами по вертикали варьируется от 60 до 80 см. Ввиду вышеизложенного, это означает, что при высоте фундамента в пределах 1 мм (т. е. мелкозаглубленного типа) достаточно двух поясов арматуры, но при необходимости закладки ниже уровня промерзания грунта (1, 5-2 м) или возведения дом с подвалом, частота рядов увеличивается.
  • Опорный (монтажный) вертикальный и поперечный ряды соединены в единую конструкцию и пересекаются друг с другом, шаг укладки варьируется от 30 до 80 см.
  • В качестве горизонтальных стержней, воспринимающих и распределяющих основные нагрузки, применяют изделия с периодическим профилем (маркировка АIII или А3). Для вертикальных и продольных допускается использовать гладкие марки (соответственно АИ или А1). Ребристая поверхность обеспечивает лучшее сцепление с частицами бетона.

Диаметр продольной арматуры для фундамента выбирают с учетом требований СНиП: минимальный процент стали в бетонной конструкции 0.1% его поперечного сечения. Рассмотрим пример: для ленточного основания шириной 40 см и высотой 1 м выбирается схема из 4 стержней, необходимая площадь сечения от 4 см2 и выше. Существуют специальные таблицы, помогающие выбрать оптимальный диаметр одного продольного стержня, в данном случае это 12 мм. При их отсутствии расчет проводится самостоятельно, величина сечения находится по формуле: F=π·R2, где π=3,1415, R – радиус. Для обеспечения равномерного распределения нагрузки все продольные элементы должны иметь одинаковый диаметр; при наличии изделий с разным сечением (например, 14 и 12 мм) снизу укладывают более толстые прутья.

Минимальный диаметр остатка арматуры для связки 6 мм, верхний предел в частном строительстве 10. В отличие от продольных неразборных стержней, эти стержни представляют собой отрезки нужной длины, немного превышающие высоту и ширину каркаса, т.е. выступающие за края суставов.

Пример расчета

Исходные данные: для фундамента под деревянный дом шириной ленты 40 см и высотой 100 требуется определить количество арматуры.Несущими являются только наружные стены, длина 10 м, ширина 6. С учетом вышеизложенных требований разработана схема с 4-мя продольными ребристыми стержнями диаметром 12 мм, размещенными на расстоянии 80 см от каждого другая по высоте, подходит для этого дома. Шаг вертикальных и поперечных стержней 50 см.

  • Минимальный метраж по продольным рядам определяется с учетом периметра здания: (6+10)×2=32 м.Соответственно для схемы из 4 стержней потребуется не менее 88 м.
  • Рассчитывается общая длина арматуры для поперечных элементов каркаса: периметр дома делится на шаг расстановки: 32/0,5=64 узла. Расстояние между продольными рядами 30 см, но с учетом выступания концов за края стыка отрезки нарезают не менее чем на 34 см каждый (рекомендуемый запас для выполнения этого условия – от 10%). Таким образом, чтобы соединить кадр поперек, 64×0.Потребуется 34≈22 м арматуры.
  • Найдены длины отрезков вертикальных стержней и их суммарный метраж. Для приведенной высоты ленточного фундамента она составляет 0,8+0,8×10% ≈ 0,88 м, для определения их количества количество узлов умножают на 4. Примем: 64×4×0,88≈225 м.
  • Требуемый вес (продукция продается в кг и тоннах). Для изделий выбранного диаметра используются стандартные значения: 1 п.м. металлопрокат А3 сечением 12 мм весит 0.888 кг, то же для гладкой разновидности 10 мм – 0,617. В итоге потребуется не менее 88×0,888=79 кг гофропродукции и (225+22)×0,617=152 кг стали А1.

Приведенная выше схема расчета арматуры для ленточного фундамента упрощена и не учитывает запасы по укладке при соединении двух продольных стержней (не менее 30 см), необходимость армирования уголков и другие факторы. Большинство онлайн-калькуляторов их тоже не учитывают, результат показывает необходимый минимум и помогает составить смету строительства.Для исключения ошибок предусмотрен запас в 10-12%.

Что еще учесть, нужна ли подушка

При возведении на сложных грунтах допустимый минимальный диаметр арматуры не 12, а 16 мм. Это же касается и необходимости заливки конструкций тяжелыми марками бетона. Независимо от типа конструкции для соединения отдельных элементов арматурного каркаса используется вязальная проволока, а не сварка. Расчет его количества прост: количество узлов умножается на длину отрезка для обвязки (30-50 мм), метраж пересчитывается в вес, из-за риска обрывов материал приобретается с Маржа 50-100%.

Арматура не ложится на землю; для предотвращения такой ситуации под нижний ряд каркаса подкладывают кирпичи или специальные пластиковые стаканчики. Засыпка и утрамбовка песчаной подушки под ленточное основание – обязательный этап, этот слой снижает нагрузку на нижний продольный ряд. На подвижных грунтах требуется не менее 30 см. В особо сложных случаях организуется фундамент с подушкой под ленту из тощего бетона толщиной около 10 см, армирование этого слоя необязательно.

Для правильного армирования фундамента частного дома необходим расчет арматуры, ее грамотная укладка и вязка. Неправильный расчет приведет к повреждению фундамента или к ненужным затратам. Обсудим армирование фундаментов различных конструкций и принцип расчета стальной арматуры, сопроводив схемами и сводными таблицами.

Армирование фундамента требует исследования конструкции каркаса из арматуры, подбора и расчета сечения, длины и массы профилированного проката.Недостаточность арматуры приводит к снижению прочности и возможному нарушению целостности здания, а ее избыток – к неоправданно большим затратам на этом этапе.

Что нужно знать о фитингах

При усилении бетонного основания применяют строительную арматуру двух видов:

  • класс А-I – гладкие;
  • класс А-III – ребристый.

Гладкая арматура применяется на ненагруженных участках. Он только образует каркас.Ребристая арматура за счет развитой поверхности обеспечивает лучшее сцепление с бетоном. Такие стержни используются для компенсации нагрузки. Поэтому диаметр такой арматуры, как правило, больше, чем у гладкой арматуры в пределах того же фундамента.

Диаметр стержня зависит от типа грунта и массы конструкции.

Таблица №1. Минимальные стандартные диаметры арматуры

Расположение и условия эксплуатации Минимальный размер Нормативный документ
Арматура продольная длиной не более 3 м Ø 10 мм
Продольная арматура длиной более 3 м Ø 12 мм Приложение №.1 к руководству по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий», М. 2007
Конструкционная арматура в балках и плитах высотой более 700 мм Площадь сечения не менее 0,1% площади сечения бетона
Поперечная арматура (хомуты) в вязаных каркасах из внецентренно сжатых элементов Не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм
Поперечная арматура (хомуты) в вязаных каркасах гнутых элементов Ø 6 мм «Бетонные и железобетонные конструкции без напрягаемой арматуры» СП 52-101-2003
Поперечная арматура (хомуты) в вязаных каркасах изгибаемых элементов по высоте меньше 0.8 м Ø 6 мм “Методические указания по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)”, М., Стройиздат, 1978
более 0,8 м Ø 8 мм

Если планируется строительство деревянного одноэтажного дома на плотных грунтах, можно взять табличные значения диаметров арматуры. Если дом массивный, а грунт пучинистый, диаметры продольной арматуры принимают в пределах 12-16 мм, в исключительных случаях – до 20 мм.

В расчетах потребуются сведения об арматуре из ГОСТ-2590-2006.

Стол номер 2

Диаметр проката, мм Площадь поперечного сечения, см 2 Удельный теоретический вес, кг/м Удельная длина, м/т
6 0,283 0,222 4504,50
8 0,503 0,395 2531,65
10 0,785 0,617 1620,75
12 1 131 0,888 1126,13
14 1 540 1 210 826,45
16 2 010 1 580 632,91
18 2 540 2000 500,00
20 3 140 2 470 404,86
22 3800 2 980 335,57

Расход арматуры для различных типов фундамента

Фундаменты различных конструкций различаются по площади, на которую распределяется нагрузка от конструкции.Для каждого вида расчет количества арматуры производится согласно его требованиям. Для корректного сравнения рассчитаем все фундаменты для следующих размеров дома:

  • ширина – 6 м;
  • длина – 8 м;
  • длина несущих стен 14м.

Расчет армирования плитного фундамента

Это самый материалоемкий тип фундамента. В бетон укладывают два уровня арматурных стержней, расположенных ниже верхней и выше нижней границы плиты на 50 мм.Шаг укладки зависит от воспринимаемых нагрузок. Для домов из камня/кирпича ячейка каркаса обычно составляет 200х200 мм. В точках пересечения арматуры верхний и нижний уровни каркаса соединяются вертикально расположенными стержнями.

Армирующий каркас плитного фундамента

Рассчитаем арматуру для нашего эталонного дома (см. выше).

1. Горизонтальная арматура, Ø 14 мм, волнистая.

  • 8000 мм / 200 мм + 1 = 41 шт.6 м в длину.
  • 6000 мм / 200 мм + 1 = 31 шт. 8 м в длину.
  • Итого: (41 шт. х 6 м + 31 шт. х 8 м) х 2 = 988 м – для обоих уровней.
  • Вес 1 погонного стержня Ø 14 мм – 1,21 кг.
  • Общий вес 1195,5 кг.

2. Вертикальная арматура, Ø 8 мм, гладкая. Для плиты толщиной 200 мм длина бруска будет 100 мм.

  • Количество пересечений горизонтальной арматуры: 31 х 41 = 1271 шт.
  • Общая длина: 0.1м х 1271шт = 127,1м.
  • Вес: 127,1 м x 0,395 кг/м = 50,2 кг.

3. В качестве вязальной проволоки обычно используется термообработанная проволока Ø 1,2-1,4 мм. Так как место одного соединения, как правило, перевязывают дважды — сначала при укладке горизонтальных прутков, затем вертикальных, то общее количество провода увеличивается вдвое. На одно подключение необходимо примерно 0,3 м тонкого провода.

  • 1271 шт. х 2 х 0,3 м = 762,6 м.
  • Удельный вес проволоки Ø 1,4 мм равен 12.078 г/м.
  • Вес проволоки: (762,6 м x 12,078 г/м) / 1000 = 9,21 кг.

Так как тонкий провод может порваться/потеряться, приобретать его нужно с запасом.

Общее количество материалов для армирования плитного каркаса указано в Таблице №3.

Стол № 3

Расчет армирования ленточного фундамента

Ленточный фундамент представляет собой железобетонные балки, расположенные под всеми несущими стенами. Он содержит прямые участки, углы и «тройники».Расчет выполняется для прямых участков с небольшим запасом на угловое армирование. Принимаем ширину ленты – 400 мм, глубину – 700 мм.

Схематическое изображение прямого участка ленточного фундамента

Примыкание несущих внутренних и наружных стен

Внешний или внутренний угол наружных стен

Армирование ленточных фундаментов также двухуровневое. Для продольных сечений применяют брусок класса А-III, а для вертикальных и поперечных (хомутов) – брусок класса А-I.Сечение арматуры принимают для ленточных фундаментов несколько меньше, чем для плитных, при тех же условиях строительства.

Рассчитаем арматуру для референсного здания, выбранного в качестве примера (см. выше).

1. Горизонтальная продольная арматура, Ø 12 мм, гофрированная. Для ширины ленты 400 мм достаточно уложить по два прута в каждом из двух уровней. Для более широкой ленты следует уложить 3 стержня.

  • Длина всех лент: (8 м + 6 м) х 2 + 14 м = 42 м.
  • Общая длина арматуры: 42 м x 4 = 168 м.
  • Вес арматуры: 168 м x 0,888 кг = 149,2 кг.
  • С учетом усиления уголков вес брусков составит 160 кг.

2. Вертикальное усиление Ø 8 мм, гладкое. При глубине ленты 700 мм длина бруска будет 600 мм. Расстояние между вертикальными брусками по длине ленты 500 мм.

  • Общая длина стержней: 85 шт. х 0.6 м = 51 м.
  • Вес стержней: 51 м x 0,395 кг/м = 20,1 кг.

3. Горизонтальная поперечная (хомут) арматура Ø 6 мм, гладкая. Для ленты шириной 400 мм длина бруска будет 300 мм. Расстояние между поперечными стержнями по длине ленты принимается равным 500 мм.

  • Количество стержней: 42 м / 0,5 + 1 = 85 шт.
  • Общая длина стержней: 85 шт. х 0,3 м = 25,5 м.
  • Вес стержней: 25,5 м x 0,222 кг/м = 5,7 кг.

4. Вязальная проволока. Расчет при обвязке каждого соединения одной проволокой Ø 1,4 мм:

  • Количество узлов: 85 х 4 = 340 шт.
  • Общая длина: 340 шт. x 0,3 м = 102 м.
  • Общий вес: (102 м x 12,078 г/м) / 1000 = 1,23 кг.
  • При вязании узлов в два раза масса проволоки составит 2,5 кг.

Общее количество материалов для армирования ленточного каркаса приведено в таблице № 4.

№ таблицы4

Расход металлических элементов на столбчатый фундамент

Такой фундамент состоит из опор, нижняя часть которых находится ниже зоны промерзания, и опирающегося на них ленточного фундамента. При глубине промерзания 1,5 м высота столбов равна 1300 мм (см. рис.), то есть их основание находится на 1700 мм ниже уровня почвы.

Расположение арматуры в столбчатом фундаменте, вид сбоку: 1 – песчаная подушка; 2 – штуцеры Ø 12 мм; 3 – арматура сваи

Столбы устанавливаются по углам здания и вдоль ленты через каждые 2-2.5 м.

Рассчитаем количество стержней для конфигурации дома, взятой в качестве примера (см. выше). Для этого нужно рассчитать количество арматуры для столбов и просуммировать его с результатом расчета для ленточного фундамента.

В столбах нагружены только вертикальные стержни, горизонтальные служат для формирования каркаса. Колонна диаметром 200 мм усилена четырьмя вертикальными арматурами. Количество опор: 42 м / 2 м = 21 шт.

1. Вертикальная арматура Ø 12 мм, рифленая.

  • Общая длина фитингов: 21 шт. х 4 шт. х 1,3 м = 109,28 м.
  • Вес арматуры: 109,29 м x 0,888 кг = 97,0 кг.

2. Горизонтальная арматура Ø 6 мм, гладкая. Для перевязки необходимо располагать горизонтальные хомуты на расстоянии не более 0,5 м. Для глубины 1,3 м достаточно трех уровней перевязки. Вертикальные секции располагают друг от друга на расстоянии 100 мм.Длина каждого горизонтального сегмента 130 мм.

  • Общая длина турников: 21 шт. х 3 шт. х 4 шт. х 0,13 м = 32,76 м.
  • Вес стержней: 32,76 м x 0,222 кг/м = 7,3 кг.

3. Вязальная проволока. В каждой колонке три уровня горизонтальных перекладин, которые обвязываются вокруг четырех вертикальных.

  • Длина соединительного провода на полюс: 3 шт. х 4 шт. х 0,3 м = 3,6 м.
  • Длина провода для всех полюсов: 3,6 м x 21 шт. = 75.6 м.
  • Общий вес: (75,6 м x 12,078 г/м) / 1000 = 0,9 кг.

Общее количество армирующих материалов столбчатого фундамента с учетом ленточного каркаса приведено в таблице № 5.

Стол № 5

Методы и приемы соединения арматуры

Для соединения скрещенных стержней применяют сварку и проволочную вязку. Для фундаментов сварка не лучший способ монтажа, так как ослабляет конструкцию из-за нарушения целостности конструкции и риска коррозии.Поэтому, как правило, усиленный каркас «вязанный».

Это можно сделать вручную пассатижами или крючками, а также специальным пистолетом. С помощью плоскогубцев вяжется неотожженная проволока большого диаметра.

Приемы ручного вязания арматуры плоскогубцами: 1 – вязание проволокой в ​​жгутах без протягивания; 2 – вязание угловых узлов; 3 – двухрядный узел; 4 – поперечный узел; 5 – мертвый узел; 6 – крепление тяг с соединительным элементом; 7 – стержни; 8 – соединительный элемент; 9 – вид спереди; 10 – вид сзади

Для тонкой отожженной проволоки удобнее использовать крючки: простые или винтовые.

Видео: Наглядный урок по вязанию арматуры самодельным крючком

вязальный пистолет

Для больших объемов работ используется вязальный пистолет. Скорость вязки намного выше традиционных способов, но есть зависимость от источника питания. Кроме того, именно для фундаментов пистолет можно использовать далеко не везде – некоторые участки труднодоступны для него.

Глава 3. Обзор литературы о предыдущих работах по проектированию — синтез и оценка предельного состояния инженерных насыпей для поддержки мостов, февраль 2016 г.

 

ГЛАВА 3.


ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПРЕДЫДУЩЕЙ РАБОТЫ В ENGINEERED

 

3.1 Обзор каталога данных о деформации под нагрузкой инженерных насыпей для опор моста

Различные факторы могут влиять на поведение опор мостов, использующих искусственные наполнители. Среди них:

  • Типы грунта обратной засыпки, удельный вес и параметры прочности.
  • Геосинтетический тип и предел прочности при растяжении ( T f ).
  • Шаг армирования, общая глубина размещения армирования ( N ) и горизонтальная длина (протяженность) армирования.
  • Геометрия опоры моста.
  • Форма и размер фундамента.
  • Тип грунта основания ГРС, плотность, прочностные параметры и армирование.
  • Естественный тип грунта, удельный вес и параметры прочности под фундаментом ГРС.
  • Состояние загрузки.
  • Диапазон температуры окружающей среды.
  • Влияние кратковременной нагрузки по сравнению со статической нагрузкой на SLS опор моста.

Эксплуатационные характеристики опор мостов с применением инженерных наполнителей можно охарактеризовать следующим образом:

  • Несущая способность (проверка, соответствующая предельному состоянию по несущей способности (ULS)).
  • Немедленные и длительные вертикальные и горизонтальные деформации армированных и фундаментных грунтов (элементы конструкции SLS).

В этой главе факторы, влияющие на поведение мелкозаглубленных фундаментов, обобщены на основе опубликованных в литературе результатов. К ним относятся факторы, влияющие на осадку фундаментов мелкого заложения с армированием и без него, а также факторы, влияющие на вертикальные и поперечные деформации опор и устоев мостов при использовании инженерных насыпей.Далее рассматривается влияние нестационарных нагрузок на деформации опор мостов на сыпучих грунтах и ​​определение распределения напряжений в сыпучих грунтах под мелкими фундаментами. На основе обзора литературы каталог данных нагрузки-деформации был составлен в виде неопубликованной электронной таблицы Microsoft ® Excel.

3.2 Синтез факторов, влияющих на осадку фундаментов мелкого заложения

Влияние относительной плотности грунта на осадку мелководных фундаментов

Фрагаси и Лоутон провели серию лабораторных модельных испытаний, предназначенных для определения влияния относительной плотности грунта ( D R ) на характеристики осадки армированного песка при нагрузке. (53) Природный песок однородной фракции был армирован тремя слоями алюминиевой фольги во всех испытаниях. Как видно из рисунка 5, во всех случаях предельная несущая способность увеличивалась с увеличением D R . Кроме того, устойчивость к нагрузкам ленточных фундаментов на армированном грунте была жестче, чем на неармированном грунте при той же относительной плотности. Результаты показывают, что при 10-процентном увеличении D R при давлении 14,5 фунтов на кв. дюйм (100 кПа) осадка фундамента уменьшилась примерно на 20 процентов.За счет армирования грунта предельная несущая способность фундамента увеличилась не менее чем на 60 процентов при отношении осадки фундамента к его ширине ( с/В ) 10 процентов. Обратите внимание, что увеличение удержания с добавлением армирующих слоев подавило поведение расширения, как это наблюдается через подавленный пик реакции нагрузки на осадку. Басудхар и др. провели экспериментальное исследование круговых фундаментов, опирающихся на песок, армированных геотекстилем. (54) Сделали вывод, что непосредственная осадка фундамента уменьшалась с увеличением D R (см. рис. 6).


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Fragaszy и Lawton. (53)

Рисунок 5. График. Результаты расчета нагрузки на неармированный и армированный песок.


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Basudhar et al. (54)

Рисунок 6. График. Результаты расчета нагрузки для различных относительных плотностей.

Влияние
N на осадку мелководных фундаментов

Омар и др.провела серию лабораторных модельных испытаний на ленточных и квадратных фундаментах, опирающихся на песок, армированный слоями георешетки. (55) Как показывают их результаты на рис. 7 и 8, при одинаковых значениях приложенной нагрузки осадка фундаментов, опирающихся на армированный грунт, была ниже, чем на неармированный грунт. Для испытаний с ленточным фундаментом при увеличении N с 1 до 3 предельная несущая нагрузка удвоилась, а осадка при соответствующей предельной нагрузке также почти удвоилась.При каждом приложенном давлении величина осадки уменьшалась с увеличением Н. для Н больше или равной 4, осадка при предельной нагрузке на подшипник оставалась практически постоянной, указывая на наличие оптимума Н , за пределами которого осадка при предельная нагрузка на подшипник имеет незначительное улучшение. Следует учитывать, что на основании исследования Омара и др. эффективная глубина армирования составляет около 2 В для ленточных фундаментов. (55) Следовательно, в их эксперименте, имея u / B = h / B = 0.33 (обозначения приведены на рис. 4), арматура с N больше или равна 7 выносится за пределы зоны влияния.


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Omar et al. (55)

Рисунок 7. График. Результаты расчета нагрузки для ленточного фундамента u / B = h / B = 0,333, b / B = 10,


1 дюйм = 25.4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Omar et al. (55)

Рисунок 8. График. Результаты расчета нагрузки для квадратного фундамента для u/B = h/B = 0,333, b/B = 6,

Чен и др. исследовали поведение квадратных фундаментов на глинистом грунте, армированном геосинтетикой, с коэффициентом полезного действия 15 процентов, используя лабораторные модельные испытания фундамента. (56) Модельными опорами, использованными в испытаниях, были стальные пластины размером 5.98 на 5,98 на 1 дюйм (152 на 152 на 25,4 мм) (ширина на длину на толщину). Испытания модели проводились в стальной испытательной камере размерами 4,92 на 2,98 на 2,98 фута (1,5 на 0,91 на 0,91 м) (длина на ширину на глубину). Процедура испытаний выполнялась в соответствии со стандартом ASTM D 1196-93, при котором приращения нагрузки применялись и поддерживались до тех пор, пока скорость осадки не стала менее 0,001 дюйма/мин (0,03 мм/мин) в течение 3 минут подряд. (57) Результаты, представленные на рисунке 9, показывают, что при увеличении Н величина осадки при каждом приложенном давлении уменьшалась до Н = 4.Для N больше или равно 4 осадка квадратных фундаментов не увеличилась с дополнительными слоями армирования. Это еще раз указывает на то, что существует оптимум N , за пределами которого улучшение поселения незначительно. Следует отметить, что, согласно данным Chen et al., эффективная глубина армирования составляет около 1,5 B для глины, армированной георешеткой. (56) Следовательно, в эксперименте Чена и др., имея u / B = ч / B = 0.33 арматура с N больше или равна 7 вынесена за пределы зоны влияния. (56)


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Chen et al. (56)

Рисунок 9. График. Результаты расчета нагрузки для квадратного фундамента на неармированном и армированном грунте со слоями георешетки из полипропилена (ПП).

Дас и др. провели лабораторные модельные испытания для исследования предельной несущей способности поверхностных ленточных фундаментов на песке и глине, армированных георешетками. (58) Каждое основание было изготовлено из алюминиевой пластины размерами 3 на 12 дюймов (76,2 на 304,8 мм) ( B × L ). Испытания на несущую способность проводились в двух коробках, каждая с внутренними размерами 3,61 на 0,98 на 2,95 фута (1,1 на 0,3 на 0,9 м) (длина на ширину на глубину). Результаты показывают, что включение армирования георешеткой увеличивает нагрузку на единицу площади, которую может нести фундамент на любом заданном уровне осадки. Это верно для испытаний как в песке, так и в глине.Как показано на рисунке 10, осадка фундамента уменьшалась с увеличением слоя армирования до N = 5. Когда N было больше 5, осадка фундамента больше не уменьшалась с увеличением слоев армирования. Результаты могут быть связаны с тем, что дополнительные слои армирования были размещены ниже эффективной глубины армирования, которая составляла около 2 B для ленточного фундамента в песчаном грунте.


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт на квадратный дюйм = 6.89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Das et al. (58)

Рисунок 10. График. Результаты осадки песчаного грунта для u / B = 0,4, h / B = 0,33 и b / B = 4,

Басудхар и др. провели экспериментальное исследование круговых фундаментов, опирающихся на песок, армированных геотекстилем. (54) Сделали вывод, что с увеличением N скорость заселения постепенно уменьшалась.Как видно из рисунка 11, когда N больше или равно 2, осадка фундамента больше не уменьшается с увеличением слоев арматуры, за исключением осадки при предельной нагрузке. Для испытания с тремя слоями армирования геотекстиль был помещен на глубину 0,25 B , B и 2 B ниже основания фундамента. Учитывая результаты, представленные в разделе, эффективная глубина армирования была меньше, чем 2 B для квадратного фундамента; поэтому слой 3 и дополнительные слои были вынесены за пределы зоны влияния и больше не влияли на осадку фундамента.


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Basudhar et al. (54)

Рисунок 11. График. Результаты расчета нагрузки для кругового фундамента диаметром 1,18 дюйма (30 мм).

Фаникумар эль ал. провел серию лабораторных испытаний плиты под нагрузкой на песчаные грунты, армированные георешеткой. (59) Свойства тестовых песков представлены в таблице 5. На рисунке 12 показано, что при некоторых осадках на несущую нагрузку, необходимую для достижения этой осадки, также влияли N и типы грунтов.

Таблица 5. Свойства испытательных песков. (59)
Собственность Мелкий песок Средний песок Крупный песок
Масса сухой единицы (при D R = 50 процентов) (кН/м 3) 15,2 14,9 14,7
Максимальный размер агрегата ( d макс ) (мм) 0.425 2,36 4,75
Диаметр частиц, при котором 10% пробы мельче, по массе ( D 10 ) (мм) 0,25 0,59 1,3
Внутренний Φ * (градус) 32 35 40
Коэффициент однородности 1.4 1,995 2,07
Коэффициент кривизны 1,17 1,12 1,25
1 кН/м 3 = 6,37 фунт-сила/фут 3
1 дюйм = 25,4 мм
*Внутреннее Φ испытательных песков было определено путем проведения испытаний на прямой сдвиг. Испытываемые пески уплотняли до их соответствующих удельных весов в сухом состоянии, соответствующих относительной плотности 50 процентов.

 


1 фунт силы = 0,0044 кН
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Phanikumar et al. (59)

Рисунок 12. График. Влияние количества георешеток на нагрузку, необходимую для осадки 0,02 дюйма (0,5 мм).

Результаты влияния различного количества армирования на поведение фундамента на армированном песке со слоями из фосфорной бронзы представлены на рис. 13. (60) Результаты также показывают тенденцию к уменьшению осадки с увеличением при двух соотношениях армирования: L против B .


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа

Рисунок 13. График. Результаты расчета нагрузки для различного количества металлической арматуры.

 

Влияние арматуры
L и T f на осадку мелководных фундаментов

Результаты лабораторных модельных испытаний, проведенных Лата и Сомванши, представлены на рисунке 14. (61) Результаты показывают, что с увеличением b величина предельной несущей способности фундаментов на армированном грунте увеличилась, а осадка уменьшилась. .


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Латы и Сомванши. (61)

Рисунок 14. График. Результаты расчета нагрузки для геосетки различной ширины ( N = 4, d = 2 B ).

Элтон и Патаваран провели экспериментальное исследование образцов армированного грунта, чтобы оценить влияние геотекстиля T f на соотношение напряжения и деформации армированного грунта. (62) Свойства шести геотекстилей, использованных в их экспериментах, представлены в таблице 6. На рисунке 15 показаны результаты испытаний на неограниченное сжатие. Три датчика в верхней части стальной нагрузочной плиты измеряли вертикальные смещения. Как показывают результаты, кривая первоначально достигла своего пика прочности при деформации примерно от 3 до 8 процентов, имела некоторое снижение прочности, а затем постепенно увеличивалась, достигая второго пика, прежде чем, наконец, резко уменьшилась. Пиковая прочность и соответствующая деформация образцов увеличивались по мере увеличения прочности армирования.

Таблица 6. Свойства геотекстиля. (62)
Собственность Тип геотекстиля (G)
G4 Г6 G8 Г12 Г16 Г28
Масса на единицу площади (г/м 2) 135,64 203,46 271,28 406.92 542,56 949,48
Прочность в поперечном направлении (кН/м) 9,0 14,0 14,5 18,6 20,1 24,9
Прочность в поперечном направлении машины (кН/м) 14,4 19,3 19,8 20.3 22,9 21,7
1 г/м 2 = 2,05 ´ 10 -4 фунт/фут 2
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут

 


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Элтона и Патаварана. (62)

Рисунок 15. График. Взаимосвязь напряжения и деформации армированного грунта.

Адамс и Коллин провели пять лабораторных экспериментов на пирсах уменьшенного размера в рамках исследовательского проекта FHWA. (41) Из пяти экспериментов один был неармированным, а остальные были усилены с разным шагом арматуры и T f . Как показывают результаты на рис. 16, образец с расстоянием 0,66 фута (0,2 м) и меньшей прочностью по ширине 1439 фунт-сила/фут (21 кН/м) может выдерживать более высокие нагрузки по сравнению с образцом с расстоянием 1,31 фута (0,4-м). м) расстояние и более высокая прочность по ширине 4797 фунтов силы / фут (70 кН / м) при любом заданном напряжении. Поэтому они пришли к выводу, что расстояние между армированием играет более важную роль, чем прочность армирования.


1 psi = 6,89 кПа
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
1 фут = 0,305 м
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Адамса и Коллина. (41)

Рисунок 16. График. Взаимосвязь напряжения и деформации в экспериментах с мини-пирсом.

Абу-Хейлех и др. провели оценку нового моста Founders/Meadows Bridge недалеко от Денвера, штат Колорадо, которая была завершена в июле 1999 года. (63,64) Основное внимание в исследовании уделялось характеристикам и поведению системы GRS под эксплуатационными нагрузками.Три секции системы GRS были оборудованы инструментами для измерения перемещений передней стены GRS, осадки основания моста и дифференциальной осадки между опорой моста и приближающейся проезжей частью. Грунт обратной засыпки, использованный в этом проекте, представлял собой смесь гравия (35 процентов), песка (54,4 процента) и мелкозернистого грунта (10,6 процента). Почва обратной засыпки была классифицирована как илистый песок хорошего качества в соответствии с ASTM D 2487 и как фрагменты камней, гравия и песка (A-1-B (0)) в соответствии с AASHTO M145-91. (65,66) Средний удельный вес и сухой удельный вес уплотненного грунта обратной засыпки, измеренные во время строительства, составили 140.6 и 133,7 фунт/фут 3 (22,1 и 21 кН/м 3) соответственно, а содержание воды составляло 5,6 процента. Результаты испытаний на большой прямой сдвиг и больших трехосных испытаний показали Φ при 47,7 и 39,5 градуса и c при 16,06 и 5,73 фунтов на квадратный дюйм (110,7 и 39,5 кПа) соответственно для испытаний на прямой сдвиг и трехосных испытаний. В этом проекте использовались георешетчатые арматуры трех марок: одноосная (UX) 6 под фундаментом и UX 3 и UX 2 за опорной стеной. В таблице 7 приведены предельная прочность и расчетная долговременная прочность (LTDS) для этих георешеток.

Таблица 7. Прочность уложенной георешетки. (64)
Тип и обозначение георешетки Предел прочности (кН/м) LTDS (кН/м)
UX 6 157,3 27
UX 3 64,2 11
UX 2 39,3 6.8
1 кН/м =68,5 фунт-сила/фут

Данные были собраны во время строительства стен ГРП, во время установки верхнего строения моста и в течение 18 месяцев после открытия моста для движения. Результаты представлены в таблице 8 и показывают отличные характеристики структуры GRS. Контролируемые габаритные смещения были меньше, чем ожидалось в проекте, и допускались эксплуатационными требованиями, не было признаков развития проблемы с неровностями моста или каких-либо структурных повреждений, а смещения после строительства стали незначительными в течение года после открытия моста. трафик.

Таблица 8. Сводка максимальных перемещений облицовки фасадной стены и осадок опоры моста.
Типы максимальных перемещений Создается только стеновой конструкцией GRS Только за счет установки пролетного строения моста (доплата 115 кПа) Вводится только во время эксплуатации моста (доплата 150 кПа)
6 Пн 12 мес 18 Пн
Максимальное смещение облицовки передней стенки наружу (мм) 12 10 8 12 13
Максимальная осадка выравнивающей подушки, поддерживающей облицовку фасада (мм) 8 7 4 5 5
Максимальная осадка опоры моста (мм)   13 7 11 10
Процент максимальной осадки опоры моста от высоты стены (в процентах)   0.29     0,17
1 кПа = 0,145 фунтов на кв. дюйм
1 дюйм = 25,4 мм
Примечание. Эта таблица была создана FHWA после того, как Абу-Хейлех и др. (64) Пустые ячейки означают, что значение не было записано.

Хуан и Тацуока использовали различные типы металлических полос для укрепления грунта под неглубоким фундаментом. (60) На рис. 17 показаны результаты испытаний лабораторной модели, армированной полосами из фосфористой бронзы.Результаты показывают, что с увеличением L величина осадки при каждой приложенной нагрузке уменьшалась. Однако это уменьшение не было пропорционально увеличению L . Например, при приложенном давлении 4177 фунтов на квадратный фут (200 кПа) осадка фундамента была одинаковой для двух разных длин арматуры L/B = 3,5 и L/B = 6,

.


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Хуанга и Тацуока. (60)

Рисунок 17. График. Результаты расчета нагрузки для арматуры разной длины ( N = 3).

Влияние
B на осадку мелководных фундаментов

Дас и Омар провели экспериментальное исследование поверхностных ленточных фундаментов на песке, армированном георешеткой. (67) Как показано на рисунке 18, они пришли к выводу, что осадка при предельной несущей способности увеличивается с уменьшением B . На рисунке также показано незначительное влияние размера фундамента на осадку при опорном давлении менее примерно 6 266 фунтов на квадратный фут (300 кПа).Отмечается, что эти наблюдения были получены в мелкомасштабных экспериментах.


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Даса и Омара. (67)

Рисунок 18. График. Результатом осадки является армированный песок ( D R = 75 процентов).

Влияние глубины заделки верхнего армирующего слоя на осадку мелководных фундаментов

Мандал и Сах провели испытания несущей способности модельных оснований на глиняном основании, армированном георешетками. (68) Их результаты, представленные на рис. 19, показывают, что максимальное процентное снижение осадки при использовании армирования георешеткой в ​​уплотненной и насыщенной глине составило около 45 процентов и произошло на глубине от 0 до 0,25 B ниже основания квадратного фундамента.

 


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Мандала и Са. (68)

Рисунок 19. График. Результаты расчета нагрузки модельных оснований на глиняном основании, армированном георешеткой.

Бинке и Ли провели серию экспериментов с ленточным фундаментом шириной 2,99 дюйма (76 мм), уложенным на песчаный грунт, армированный металлическими полосами. (69) На рис. 20 представлены результаты исследований влияния u верхнего армирующего слоя на осадку фундамента. Они пришли к выводу, что оптимальным расположением верхнего слоя было u / B = 1,3. Кроме того, на основании результатов экспериментов, полученных на фундаментах, уложенных на армированный грунт георешеткой, был сделан вывод, что оптимальная глубина заложения верхнего слоя армирования находится в пределах 0.25 B ниже основания фундамента. Следовательно, верхний слой металлической полосы может быть расположен на меньшей глубине по сравнению с армированием георешеткой, чтобы иметь минимальную величину осадки при каждой приложенной нагрузке.


1 дюйм = 25,4 мм = 2,54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Бинке и Ли. (69)

Рисунок 20. График. Результаты расчета нагрузки для различной глубины верхнего слоя металлической арматуры ( N = 3).

Влияние вертикального расстояния между слоями арматуры (
S v ) на осадку мелководных фундаментов

Чен и др. исследовали поведение квадратных фундаментов на геосинтетических армированных глинистых грунтах с низкой и средней пластичностью, используя лабораторные модельные испытания фундаментов. (56) Как показано на рисунке 21, за счет уменьшения ч между тремя слоями арматуры (расположенными в зоне влияния ниже фундамента) величина осадки при каждом приложенном давлении нагрузки уменьшалась.


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Chen et al. (56)

Рисунок 21. График. Результаты расчета нагрузки для испытаний квадратного фундамента с тремя слоями георешетки, расположенными на разном расстоянии друг от друга по вертикали.

Влияние коэффициента покрытия (CR) металлической ленточной арматуры на осадку мелководных фундаментов

Эффективным параметром осадочной характеристики фундамента на грунте, армированного металлическими лентами, является CR арматуры в каждом слое.На рис. 22 представлены результаты экспериментов по осадке фундамента, уложенного на армированный грунт со слоями ленты из фосфористой бронзы. (60) На рисунке показано, что при увеличении CR осадка при каждом приложенном давлении уменьшается. Из результатов можно сделать вывод, что уменьшение расчетной суммы не было пропорционально CR . Это говорит о том, что существует верхняя граница CR , , выше которой нельзя ожидать уменьшения расчетов при увеличении CR .


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Хуанга и Тацуока. (60)

Рисунок 22. График. Результаты расчета нагрузки для различных CR арматуры ( L = 2 B , N = 3).

 

3.3 Синтез взаимосвязей нагрузки и деформации устоев и опор моста

Влияние параметров грунта на соотношения нагрузки и деформации

Адамс и Никс провели экспериментальное исследование характеристик вторичной деформации GRS в качестве опор моста в условиях рабочей нагрузки. (27) Поведение четырех опор GRS, построенных с использованием двух типов грунта и тканого геотекстиля, при нагрузке контролировалось при давлении 30,45 фунтов на кв. дюйм (210 кПа). Характеристики использованных материалов и результаты, представленные Адамсом и Никсом, показаны в таблице 9. ). Кроме того, сваи с заполнителем № 8 с открытым уклоном испытали несколько большее сжатие (примерно на 5 процентов выше) по сравнению с грунтом обратной засыпки с хорошим распределением A-1-a.Результаты исследования деформации сваи в течение 4 месяцев показали, что вторичная осадка произошла в зернистом материале, но она все еще находилась в типичных допустимых пределах для мостов с вертикальной деформацией до 2 процентов в течение срока службы моста. (32)

Таблица 9. Материалы пирса GRS и результаты, полученные при съемке вертикальных деформаций.
Категории измерений Свойства материалов и специальные полевые исследования Пирс А Пирс Б Пирс С Пирс D
Свойства материала обратной засыпки Тип почвы AASHTO #8 А-1-а А-1-а #8
Φ (градусы) 55 54 54 55
с (кПа) 0 5.5 5,5 0
Армирующие свойства T f (кН/м) 35 70 70 70
Минимальное среднее значение прочности при деформации 2% (кН/м) 3,5 19,3 19,3 19,3
Результаты опроса Композитная осадка ГРС через 105 дней после размещения груза (мм) 24 23.6 22,5 24,8
Вертикальная деформация в композите GRS (в процентах) 1,03 1,01 0,97 1,07
1 psi = 6,89 кПа
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
1 дюйм = 25,4 мм
Примечание. Эта таблица была создана FHWA после Адамса и Никса. (27)

Никс и др. провел 19 тестов GRS в рамках исследования FHWA, в ходе которого изучались характеристики осевой нагрузки и вертикальной деформации свай GRS. (42) Всего было проведено 5 тестов в округе Дефаенс (округ Колумбия), штат Огайо, на предприятии по обслуживанию дорог, и 14 тестов в Исследовательском центре шоссейных дорог Тернер-Фэрбэнк (TFHRC). Параметры, которые различались в ходе испытаний, включали расстояние между армирующими элементами, прочность геотекстиля, тип грунта и фрикционно связанный облицовочный элемент. Параметры свай, испытанных для исследования влияния типа заполнителя на нагрузочно-деформационные характеристики свай, и результаты испытаний приведены в таблице 10 и на рисунке 23.Приложенное давление рассчитывалось как среднее измеренных значений за период нагружения, а вертикальная деформация рассчитывалась как среднее значение четырех линейных преобразователей смещения напряжения (LVDT) и потенциометров (POT), расположенных на основании в конце каждое приращение нагрузки. Основываясь на результатах, опора, построенная из испытанного наибольшего заполнителя (камень № 57), имела самый низкий предел службы из всех испытаний, что указывает на большую деформацию под приложенной нагрузкой. Кроме того, пирс, построенный из окатанного мелкого гравия, имел более низкую прочность и предел службы, чем более угловатый заполнитель, отвечающий тем же требованиям к градации для материала AASHTO #8.

Таблица 10. Параметрическое исследование размера заполнителя.
Тест № Обратная засыпка Усиление Облицовка
Тип Φ
(градусы)
с
(кПа)
Заполнитель
Размер
(мм)
T f
(кН/м)
S v
(мм)
DC-1 8 54 0 12.7 70 194 КМУ
ДС-2 46 0 19.05 70 194 КМУ
ДС-3 57 52 0 25,4 70 194 КМУ
ДС-4 9 49 0 9.525 70 194 КМУ
1 psi = 6,89 кПа
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
1 дюйм = 25,4 мм
CMU = Блок бетонной кладки.
Примечание. Эта таблица была создана FHWA после публикации Nicks et al. (42)

 


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Nicks et al. (42)

Рисунок 23.График Нагрузочно-деформационное поведение от PT на сваях GRS с использованием пяти типов обратной засыпки DC.

Путем сравнения идентичных пирсов, которые были схожи по всем своим характеристикам, кроме их градации, Nicks et al. пришли к выводу, что использование хорошо просеянного материала привело к значительно более жесткой реакции на нагрузку-деформацию, чем при использовании неоднородного материала. (42)

Хелвани и др. провели анализ методом конечных элементов (FEA) двух полномасштабных испытаний на нагрузку на опоры моста GRS и выполнили параметрическое исследование для изучения характеристик модульной блочной облицовки опор моста GRS, подвергаемой динамическим и постоянным нагрузкам от пролетного строения моста. (70) Они пришли к выводу, что более благоприятная реакция на деформацию была достигнута при использовании типов грунта с более высоким внутренним Φ и соответствующими более высокими объемными модулями и модулями сдвига. На рис. 24 показано, что когда угол Φ увеличился с 34 до 40 градусов, вертикальное смещение у опорной поверхности уменьшилось с 1,89 до 1,18 дюйма (от 48 до 30 мм) при приложенном давлении 4 177 фунтов на квадратный фут (200 кПа), в то время как вертикальное смещение было незначительным. изменение при более низком приложенном давлении 2088 фунтов на квадратный фут (100 кПа).


1 дюйм = 2,54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 24. График. Влияние внутренней засыпки Φ на вертикальное смещение в месте опоры (шаг армирования = 7,87 дюйма (20 см))

Хелвани и др. также пришел к выводу, что при использовании типов грунта с более высоким внутренним Φ и более высокими объемными модулями и модулями сдвига была достигнута более благоприятная деформационная реакция на горизонтальное смещение в месте упора и на максимальное боковое смещение сегментной облицовки (см. рис. 26). (70) При приложенном давлении 4177 фунтов на квадратный фут (200 кПа) за счет увеличения внутреннего угла Φ с 34 до 40 градусов горизонтальное смещение седла уменьшилось примерно на 14 процентов. Как показано на рисунке 26, при различных приложенных давлениях максимальное боковое смещение сегментной облицовки линейно уменьшалось с увеличением Φ .


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 25. График. Влияние внутренней засыпки Φ (шаг армирования = 7,87 дюймов (20 см)) на горизонтальное смещение опорной поверхности.

 


1 дюйм = 2,54 см
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 26. График. Влияние внутренней засыпки Φ (шаг армирования = 7,87 дюйма (20 см)) на максимальное боковое смещение облицовки.

Hatami и Bathurst исследовали влияние типа обратной засыпки на характеристики сегментных подпорных стен из армированного грунта (SRW) в условиях рабочего напряжения в конце строительства (EOC) с использованием численного моделирования методом конечных разностей. (71) Как показано на рисунке 27, прогибы облицовки уменьшились по величине по мере увеличения прочности грунта на сдвиг из-за увеличения Φ , увеличения видимого c или того и другого. На картину искривленной формы также повлияло увеличение кажущегося c .Увеличение кажущегося c сместило место максимального прогиба стенки ниже по стене и было особенно эффективным для уменьшения прогиба на гребне стены. Результаты также показывают различное влияние Φ и c

.


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 2,54 см
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Хатами и Батерста. (71)

Рисунок 27. График. Влияние кажущегося c и Φ на боковое смещение стенки.

Результаты, представленные на рис. 28, показывают, что нагрузки на арматуру были больше для стен с более слабой обратной засыпкой, а распределение максимальной нагрузки по высоте стены варьировалось от параболической формы для зернистой обратной засыпки до линейной формы, когда засыпка имела более высокое значение кажущейся c и был более сплоченным. (71)


1 фут = 0,305 м
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Хатами и Батерста. (71)

Рисунок 28. График. Влияние кажущихся значений обратной засыпки c и Φ на максимальные нагрузки арматуры в моделях стен в EOC

Скиннер и Роу численно исследовали краткосрочное и долгосрочное поведение сегментной геосинтетической армированной подпорной стены высотой 19,68 футов (6 м), построенной на жестком основании; они также изучили два глинистых фундамента толщиной 32,8 фута (10 м), чтобы исследовать влияние деформации фундамента на устойчивость стены. (72) Горизонтальные смещения поверхности стены, рассчитанные для жесткого основания и двух глинистых оснований, представлены на рис. 29. Глинистые основания значительно более сжимаемы, чем жесткое основание. Из рисунка видно, что деформации у грани и основания стены для грунтов 1 и 2 были значительно выше, чем для жесткого основания. Повышенная деформация фундамента в значительной степени способствовала смещению облицовки. Для грунта с более низкой вязкостью 1 не было значительных изменений в поведении между временем 95-процентного уплотнения (достигнутым через 1 год после EOC) и последующим временем (т.г., 7 лет). Более вязкий грунт 2 достиг приблизительно 20-процентного уплотнения через 1 год после EOC и приблизительно 95-процентного уплотнения через 7 лет после EOC. Небольшое обратное вращение поверхности стены от EOC до 7 лет (95-процентная консолидация) для грунта 1 было вызвано локальными смещениями на поверхности и особенно в подошве стены.


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 25,4 мм
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Скиннера и Роу. (72)

Рисунок 29.График Горизонтальные смещения на торце стены

Хелвани и др. провела МКЭ для исследования влияния типа обратной засыпки и прочности арматуры на поведение подпорных стен GRS. (73) В расчетах трех стен разной высоты было использовано 3 различных значения жесткости арматуры и 16 различных материалов обратной засыпки, что позволило получить 144 комбинации расчетов. Подпорные стенки GRS находились под избыточным давлением 15,23 фунта на кв. дюйм (105 кПа). Размеры и свойства различных грунтов представлены в таблицах 11 и 12, а результаты представлены на рисунках с 30 по 33.

Таблица 11. Размеры подпорной стены GRS.
Высота стены (м) Глубина обратной засыпки (м) Длина геотекстиля (м) Н
3 3,7 1,8 10
4,5 5,5 2,7 15
6 7.3 3,7 20
1 фут = 0,305 м
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (73)

 

Таблица 12. Репрезентативные параметры почвы.
Тип почвы на основе Единой классификации почв Номер обозначения обратной засыпки RC на основе процента от стандартного Proctor Масса влажного блока
(кН/м 3)
Φ для всестороннего давления =
1 Атмосферное давление
(градусы)
Уменьшение Φ для 10-кратного увеличения всестороннего давления
(градусы)
с
(кН/м 2)
Хорошо отсортированный гравий, плохо отсортированный гравий, хорошо отсортированный песок, плохо отсортированный песок 1 105 23.6 42 9 0
2 100 22,8 39 7 0
3 95 22,1 36 5 0
4 90 21.3 33 3 0
Илистый песок 5 100 21,3 36 8 0
6 95 20,5 34 6 0
7 90 19.7 32 4 0
8 85 18,9 30 2 0
Алевритистый глинистый песок 9 100 21,3 33 0 24
10 95 20.5 33 0 19
11 90 19,7 33 0 14
12 85 18,9 33 0 10
Глина с низкой пластичностью 13 100 21.3 30 0 19
14 95 20,5 30 0 14
15 90 19,7 30 0 10
16 85 18.9 30 0 5
1 кН/м 3 = 6,37 фунт-сила/фут 3
1 кН/м 2 = 20,89 фунт/фут 2
Примечание. Эта таблица была создана FHWA после того, как Helwany et al. (73)

 

На рисунках с 30 по 33 показано, что тип обратной засыпки оказал наибольшее влияние на поведение подпорной стены GRS. Они пришли к выводу, что жесткость геосинтетического армирования оказала значительное влияние на поведение подпорной стены GRS, когда засыпка имела более низкую жесткость и прочность на сдвиг.Например, подпорные стены GRS высотой 9,84 фута (3 м), сделанные из грунтов № 15 и № 16 (более низкая жесткость и прочность на сдвиг), продемонстрировали значительное улучшение при использовании более жесткого геосинтетического материала. Когда подпорная стена GRS высотой 9,84 фута (3 м) была построена из грунтов № 13 и № 14 (более высокая жесткость и прочность на сдвиг), она продемонстрировала относительно небольшие улучшения при увеличении жесткости геосинтетического материала.


1 дюйм = 2,54 см
1 фут = 0,305 м
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (73)

Рисунок 30. График. Максимальное боковое смещение в зависимости от жесткости геосинтеза для грунтов 1–4.

 


1 дюйм = 2,54 см
1 фут = 0,305 м
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (73)

Рисунок 31. График. Максимальное боковое смещение в зависимости от жесткости геосинтеза для грунтов 5–8.

 


1 дюйм = 2,54 см
1 фут = 0.305 м
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (73)

Рисунок 32. График. Максимальное боковое смещение в зависимости от жесткости геосинтеза для грунтов 9–12.

 


1 дюйм = 2,54 см
1 фут = 0,305 м
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (73)

Рисунок 33. График. Максимальное боковое смещение в зависимости от жесткости геосинтеза для грунтов 13–16.

 

Влияние характеристик армирования на соотношения нагрузки и деформации

На рис. 34 и 35 показаны результаты двух тестов, проведенных Nicks et al. исследовать влияние армирования несущего основания на деформационные характеристики опор моста под нагрузкой. (42) Усиление несущего основания, размещенное непосредственно под седлом балки, было рекомендовано, по крайней мере, в пяти верхних рядах облицовочных элементов CMU для опор GRS, чтобы выдерживать повышенные нагрузки из-за моста, и должно составлять, как минимум, половину основного интервал. (32) Две опоры были идентичны, за исключением того, что одна опора (Turner-Fairbank (TF)-8) имела два ряда усиления несущего основания в дополнение к основной арматуре с шагом 7,87 дюйма (20 см), а другая опора (ТФ-7) не имела армирования несущего основания, а только основное армирование. Приложенное давление рассчитывалось как среднее измеренных значений за период нагрузки, а вертикальная деформация рассчитывалась как среднее значение четырех LVDT и POT, расположенных на основании в конце каждого приращения нагрузки.Осевые деформации, представленные на рис. 34, показывают, что несущая опора обеспечивала незначительно более высокую вертикальную грузоподъемность; однако вертикальная деформация не улучшалась при низких уровнях деформации. На рис. 35 показано, что при рабочих нагрузках (3550 фунтов на квадратный фут (170 кПа) приложенного вертикального давления) поперечная деформация верхней опорной плиты толщиной 1,31 фута (0,4 м) уменьшилась более чем на 50 % благодаря включению двух курсы укрепления.


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Nicks et al. (42)

Рисунок 34. График. Эффект усиления станины подшипника для TF-7 и TF-8.

 


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 25,4 мм
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Nicks et al. (42)

Рисунок 35. График. Измеренная боковая деформация при приложенном давлении 3600 фунтов на квадратный фут (172,5 кПа) для TF-7 (без армирования несущего основания) и TF-8 (два ряда армирования несущего основания).

Ву и др. провел серию лабораторных испытаний общего геосинтетического композита грунта (GSGC) для изучения поведения композитной массы GRS с различным шагом и T f арматуры. (74) Программа испытаний включала пять тестов GSGC. Высота образца составляла 6,56 футов (2 м) с квадратным поперечным сечением 4,59 футов (1,4 м). Условия испытаний и сводка результатов представлены в таблице 13. Вертикальное перемещение было измерено вдоль верхней поверхности бетонной подушки, помещенной поверх образца перед нагрузкой. Тест 1 был проведен в качестве основы для остальных четырех тестов. Образец был нагружен до 36,26 фунтов на квадратный дюйм (250 кПа) (почти до 1 процента вертикальной деформации), затем разгружен до нагрузки 0 фунтов на квадратный дюйм (0 кПа) и повторно нагружен до разрушения.Другие тесты были загружены до отказа напрямую. Предписанное ограничивающее давление 4,93 фунта на кв. дюйм (34 кПа) было приложено ко всей площади поверхности испытательных образцов для испытаний с 1 по 4. На рисунке 36 показано поведение деформации под нагрузкой в ​​пяти испытаниях GSGC. Сравнивая результаты испытаний 2 и 3, можно сделать вывод, что предельное приложенное давление увеличилось примерно на 35 процентов за счет удвоения прочности арматуры. Сравнивая испытания 2 и 4, можно сделать вывод, что при изменении шага арматуры от 1.От 31 до 0,66 фута (от 0,4 до 0,2 м) предельное приложенное давление увеличилось более чем на 50 процентов. Таким образом, по сравнению с арматурой T f , расстояние между слоями арматуры играет более важную роль в улучшении поведения армированной грунтовой массы при нагрузке. На рис. 37 показано поперечное смещение испытательных образцов при разрушении и приложенном давлении 87,02 фунта на кв. дюйм (600 кПа). Испытание 2, которое представляло собой ограниченный образец с шагом арматуры 0,66 фута (0,2 м), продемонстрировало самую высокую предельную прочность и наименьшую боковую деформацию.

Таблица 13. Условия испытаний и сводка результатов испытаний GSGC.
Параметры Тест 1 Тест 2 Тест 3 Тест 4 Тест 5
Предел прочности при растяжении по ширине (кН/м) Без усиления 70 140 70 70
Шаг арматуры (м) Без усиления 0.2 0,4 0,4 0,2
Запирающее давление (кПа) 34 34 34 34 0
Предельное приложенное давление (кПа) 770 2 700 1 750 1 300 1900
Вертикальная деформация при разрушении (в процентах) 3 6.5 6.1 4 6
Максимальное боковое смещение при разрушении (мм) 47 60 54 53 Не измерено
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
1 фут = 0,305 м
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
1 дюйм = 25,4 мм
Примечание. Эта таблица была создана FHWA на основе Wu et al. (74)

 


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Wu et al. (74)

Рисунок 36. График. Нагрузочно-деформационные характеристики для испытаний GSGC.

 


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Wu et al. (74)

Рисунок 37. График. Боковая деформация испытательных образцов при 12 531 фунтах на квадратный фут (600 кПа) и максимальное приложенное давление.

Хелвани и др. провела МКЭ для изучения влияния жесткости геосинтетического материала на характеристики абатмента GRS. (70) Предполагается, что жесткость базового варианта составляет 36 305 фунтов силы/фут (530 кН/м). Результаты, представленные на рисунке 38, показывают, что вертикальное смещение посадочного места опоры для базового варианта (при приложенном давлении 4 177 фунтов на квадратный фут (200 кПа)) уменьшилось на 43 процента, когда жесткость геосинтетического материала увеличилась в 10 раз до 363 050 фунтов силы/фут (363 050 фунтов силы/фут). 5300 кН/м). И наоборот, резкое увеличение смещения на 250 процентов было отмечено, когда жесткость геосинтетического материала была снижена до 3603.5 фунтов силы/фут (53 кН/м). Вертикальное смещение в месте опоры резко возрастало, когда осевая жесткость геосинтетического материала падала ниже критического значения, и эта тенденция становилась более выраженной с увеличением приложенного давления.


1 дюйм = 2,54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 38. График. Влияние геосинтетической жесткости (шаг армирования = 7.87 дюймов (20 см)) при вертикальном смещении опорной поверхности.

Хелвани и др. пришли к выводу, что вертикальное смещение в месте упора увеличилось, когда вертикальное расстояние между арматурой увеличилось при высоком давлении 58 фунтов на квадратный дюйм (400 кПа). (70) На рис. 39 показано, что увеличение вертикального смещения становится более значительным по мере увеличения приложенного давления. При приложенном давлении 4177 фунтов на квадратный фут (200 кПа) наблюдалось увеличение вертикального смещения на 40 процентов, когда расстояние между арматурами по вертикали увеличилось с 7.От 87 до 23,62 дюйма (от 20 до 60 см).


1 дюйм = 2,54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 39. График. Влияние геосинтетического зазора на вертикальное смещение опорной поверхности.

На Рисунке 40 и Рисунке 41 показано, что горизонтальное смещение посадочного места устоя и максимальное поперечное смещение сегментной стенки уменьшились, когда жесткость геосинтетического материала увеличилась до 363 050 фунтов силы/фут (5300 кН/м) по сравнению с базовым вариантом.И наоборот, резкое увеличение перемещений произошло, когда жесткость геосинтетического материала снизилась до 3630,5 фунт-сила/фут (53 кН/м).


1 дюйм = 2,54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 40. График. Влияние жесткости геосинтетического материала (расстояние между армирующими элементами = 7,87 дюйма (20 см)) на горизонтальное смещение опорной поверхности.

 


1 дюйм = 2.54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 41. График. Влияние геосинтетической жесткости (шаг армирования = 7,87 дюйма (20 см)) на максимальное боковое смещение облицовки.

На основе МКЭ двух полномасштабных испытаний опор мостовидного протеза из GRS, а также параметрического исследования для изучения характеристик опор мостовидного протеза из GRS, Helwany et al.пришел к выводу, что горизонтальное смещение в месте опоры и максимальное боковое смещение сегментной облицовки увеличивается с увеличением шага арматуры (см. рис. 42 и рис. 43). (70) Как показано на рис. 42, при приложенном давлении 29 фунтов на кв. дюйм (200 кПа) наблюдалось увеличение горизонтального смещения на 52 процента при увеличении расстояния между арматурами по вертикали с 7,87 до 23,62 дюймов (от 20 до 60 см). При более низком приложенном давлении 14,50 фунтов на квадратный дюйм (100 кПа) вертикальное расстояние оказывало минимальное влияние на горизонтальное смещение.Как показано на рис. 43, при приложенном давлении 29 фунтов на кв. дюйм (200 кПа) за счет увеличения шага арматуры с 7,87 до 23,62 дюймов (от 20 до 60 см) максимальное смещение облицовки увеличилось примерно на 50 процентов.


1 дюйм = 2,54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 42. График. Влияние геосинтетического зазора на горизонтальное смещение в месте опоры.

 


1 дюйм = 2.54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Helwany et al. (70)

Рисунок 43. График. Влияние геосинтетического зазора на максимальное боковое смещение облицовки.

Готтеланд и др. выполнили экспериментальные и численные исследования двух армированных стен: одна была армирована нетканым геотекстилем (обозначен буквой NW), а другая – тканым геотекстилем (обозначен буквой W) (см. рис. 44 и рис. 45). (75) Геотекстиль нетканый 3.В 5 раз более растяжимая, чем тканая, и примерно вдвое менее прочная в пересчете на T f . После строительства армированные стены были нагружены так же, как настил моста через фундаментную плиту, до тех пор, пока не произошло разрушение. Фундамент шириной 3,28 фута (1 м) располагался на расстоянии 4,92 фута (1,50 м) от края облицовки. Как видно из рисунка 44, примыкание с тканым геотекстилем имело более высокую предельную несущую способность, а его осадка была меньше по сравнению с нетканым.Результаты на рисунке 45 показывают, что поперечная деформация поверхности стены с тканым геотекстилем была меньше, чем с нетканым геотекстилем.


1 дюйм = 2,54 см
1 кН/м = 68,5 фунт-сила/фут
МКЭ = метод конечных элементов.
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Gotteland et al. (75)

Рисунок 44. График. Центральная осадка фундамента в зависимости от приложенной нагрузки.

 


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 2.54 см
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Gotteland et al. (75)

Рисунок 45. График. Смещение поверхности стены при приложенном давлении 3969,1 фунт/фут 2 (190 кН/м 2 ) для нетканой и тканой арматуры

Батерст и др. провели эксперименты на четырех натурных модульных блочных стенах, которые были построены из армирующих слоев с разной жесткостью на растяжение. (76) Стены были высотой 11,81 фута (3,6 м). Две стены (стены 1 и 2) были армированы двумя различными усилениями из полипропиленовой георешетки, стена 3 была армирована геосеткой из полиэстера (ПЭТ), а стена 4 была армирована сварной проволочной сеткой (WWM).Стены 1 и 2 уплотнялись с помощью виброплиты, а стены 3 и 4 вибротрамбовкой. На рис. 46 показаны измеренные относительные горизонтальные смещения, зарегистрированные в контролируемых точках на колонне, обращенной к стене, вскоре после EOC. Каждая точка возвышения имеет локальную датум, соответствующую времени, когда был установлен каждый ряд POT смещения.


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 25,4 мм
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Bathurst et al. (76)

Рисунок 46. График. Относительное горизонтальное смещение облицовки стен, зафиксированное в EOC.

Хатами и Батерст исследовали влияние свойств армирования на характеристики ТРО с армированным грунтом, используя численную модель с конечными разностями. (71) Они пришли к выводу, что реакция на деформацию модели стены с закрепленным (полностью закрепленным) армированием была очень близка к реакции модели с жесткостью поверхности раздела между грунтом обратной засыпки и слоями арматуры ( k b ) ≥ 145 фунтов силы/дюйм/дюйм (1000 кН/м/м).Как показано на рисунке 47, для значений k b ≤ 145 фунтов силы/дюйм/дюйм (1000 кН/м/м) чем меньше k b , тем больше деформация стенки. Величина деформации стенки увеличилась в два раза, когда значение kb уменьшилось на два порядка с k b = 145 фунт-сил/дюйм/дюйм (10 3 кН/м/м) до k b = 1,45 фунт-сила/дюйм/дюйм (10 кН/м/м).


1 дюйм = 2,54 см
1 кН/м/м = 0.145 фунтов силы/дюйм/дюйм
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Хатами и Батерста. (71)

Рисунок 47. График. Влияние жесткости границы раздела грунт-армирование на поперечное смещение стены.

Зевголис и Бурдо смоделировали работу опор MSE с металлическими полосами для исследования влияния различных параметров, таких как модуль упругости арматуры ( E R ), H , величина приложенной нагрузки и тип грунта фундамента. на поведение абатментов. (4) Они определили пять тематических исследований; h2-L3-S2, h2-L3-S3, h3-L1-S3, h3-L2-S2 и h4-L1-S2, где h2, h3 и h4 обозначают опоры размером 19,66, 22,97 и 26,24. футов (6, 7 и 8 м) в высоту соответственно; L1, L2 и L3 обозначают поддерживаемые пролеты длиной 59,06, 78,74 и 9 843 фута (18, 24 и 30 м) с общей приложенной нагрузкой 18 152, 22 262 и 26 372 фунт-сила/фут (265, 325 и 385). кН/м) соответственно; а S2 и S3 представляют разные типы грунта фундамента. Для S2 Φ составляло 30 градусов, c составляло 104 фунта/фут 2 (5 кПа), а удельный вес составлял 121 фунт/фут 3 (19 кН/м 3) .Для S3 Φ составлял 20 градусов, c составлял 835 фунтов/фут 2 (40 кПа), а удельный вес составлял 108 фунтов/фут 3 (17 кН/м 3) . Как показано на рисунке 48, при увеличении модуля Юнга армирования с 3,63 до 7,25 тысяч фунтов на квадратный дюйм (от 25 до 50 МПа) максимальная вертикальная деформация опоры уменьшилась не менее чем на 42 %, а при увеличении модуля Юнга армирования с 7,25 до 14,50 фунтов на квадратный дюйм (50 МПа). до 100 МПа), максимальная вертикальная деформация уменьшилась не менее чем на 36%.Кроме того, результаты показывают, что более высокий абатмент MSE имел большее вертикальное смещение, чем нижний.


1 дюйм = 2,54 см
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа

Рисунок 48. График. Влияние E R на максимальное вертикальное смещение абатментов MSE с металлическими полосками

Тацуока и др. и Татеяма провели серию испытаний модели плоской деформации подпорных стенок из песка, армированных металлическими лентами, с тремя различными количествами армирующих слоев ( N = 2, 5 и 10). (77,78) Армирующие слои выполнены из полос фосфористой бронзы. Стена модели имела ширину 33,07 дюйма (84 см), длину 15,55 дюйма (39,5 см) и высоту 20,47 дюйма (52 см). Как показывают результаты, представленные на рис. 49, при увеличении N вертикальное смещение фундамента, расположенного поверх опоры, при каждой приложенной нагрузке уменьшалось. Например, при увеличении N с 2 до 5 осадка при приложенном давлении 1,02 фунта на кв. дюйм (7 кПа) уменьшилась примерно на 70 %, а при увеличении N с 5 до 10 осадка уменьшилась на 53 % при приложенном давлении 1,02 фунта на кв. дюйм (7 кПа). 2.03 фунта на кв. дюйм (14 кПа). Цао и Пэн смоделировали эти эксперименты с помощью нелинейного анализа конечных элементов и получили аналогичные результаты. (79) Результаты показали, что пиковая нагрузка на фундамент армированных подпорных стен значительно увеличивается с увеличением количества армированных слоев. Экспериментальные результаты были получены Татеямой, а результаты МКЭ были получены Цао и Пэном. (78,79)


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после Зевголиса и Бурдо. (4)

Рисунок 49. График. Результаты расчета нагрузки на фундамент поверх опоры MSE.

Влияние облицовочных блоков на отношения деформации нагрузки

Никс и др. провела пять пар испытаний в рамках исследовательского исследования FHWA для изучения влияния облицовочных элементов на деформационное поведение опор моста под нагрузкой (см. рис. 50). (42) Сделан вывод, что предельная грузоподъемность пирса увеличивается при наличии облицовочного элемента; однако величина деформации при разрушении, которая была измерена с помощью LVDT и POT на основании, была одинаковой для данного композита GRS с облицовкой или без нее.

Для рисунка 50 использовались следующие параметры:

  • TF-2 и TF-3 с S v = 7,64 дюйма (19,4 см) и T f = 2398 фунтов/фут (35 кН/м).
  • TF-6 и TF-7 с S v = 7,64 дюйма (19,4 см) и T f = 4795 фунтов/фут (70 кН/м).
  • TF-9 и TF-10 с S v = 15,24 дюйма (38,7 см) и T f = 4795 фунтов/фут (70 кН/м).
  • TF-12 и TF-11 с S v = 3,82 дюйма (9,7 см) и T f = 1404 фунта/фут (20,5 кН/м).
  • TF-14 и TF-13 с S v = 11,26 дюйма (28,6 см) и T f = 3596 фунтов/фут (52,5 кН/м).


1 psi = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Nicks et al. (42)

Рисунок 50. График. Напряженно-деформационная реакция для различных опор.

Влияние предварительной деформации на соотношения нагрузки и деформации

В 1996 году в центре FHWA TFHRC было проведено полномасштабное испытание мостовой опоры GRS под нагрузкой. Результаты, полученные для этой опоры моста с инструментами, показывают, что предварительная деформация уменьшила вертикальную осадку опоры примерно на 50 процентов (см. рис. 51). Рисунок 52 показывает, что предварительная деформация не уменьшила боковую деформацию, за исключением верхней части пирса, где боковое движение значительно сократилось.


1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Адамс и Ву и др. (22,23)

Рисунок 51. График. Кривые осадки опоры.

 


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Адамс и Ву и др. (22,23)

Рисунок 52. График. Боковое смещение, измеренное с помощью LVDT.

В 1997 году в городе Блэк-Хок, штат Колорадо, были изготовлены две опоры мостовидного протеза GRS для поддержки стального моста. (23) Поскольку толщина опоры из армированного грунта была разной под четырьмя опорами, непосредственно поддерживающими вес моста, опора GRS была предварительно нагружена, чтобы уменьшить дифференциальную осадку между соседними опорами. Абатмент был предварительно нагружен до 35,53 фунта на кв. дюйм (245 кПа) (в 1,6 раза больше проектной нагрузки 21,76 фунта на кв. дюйм (150 кПа)) для квадратного основания и 11,60 фунтов на кв. дюйм (80 кПа) (в 2 раза больше расчетной нагрузки, чем 5,5.80 фунтов на кв. дюйм (40 кПа)) для прямоугольного основания. Было обнаружено, что предварительное нагружение существенно снижает дифференциальную осадку. Дифференциальная осадка при 21,76 фунта на кв. дюйм (150 кПа) цикла предварительной нагрузки для двух абатментов составила 0,33 и 0,85 дюйма (8,4 и 21,6 мм). При 21,76 фунта на кв. дюйм (150 кПа) в цикле повторной загрузки дифференциальная осадка обоих абатментов составила менее 0,039 дюйма (1 мм). (23) Результаты измерений Wu et al. также показывают, что предварительная нагрузка уменьшала боковое смещение абатментов GRS (см. рис. 53 и 54). (23) При давлении 21,76 фунта на кв. дюйм (150 кПа) в цикле предварительного нагружения максимальные боковые смещения западного (2,7 м) и восточного (17,72 фута) абатмента (высота 17,72 фута (5,4 м)) составляли 0,06 и 0,52 дюйма (1,5 и 13,2 мм) соответственно. Эти значения смещения были уменьшены до 0,02 и 0,18 дюйма (0,6 и 4,5 мм) соответственно при 21,76 фунта на квадратный дюйм (150 кПа) в цикле перезарядки. После первого цикла перегрузки не наблюдалось значительного снижения величины латеральной и вертикальной деформации абатментов GRS в последующих циклах перегрузки. (23)


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Wu et al. (23)

Рисунок 53. График. Профили боковой деформации западного абатмента.

 


1 фут = 0,305 м
1 дюйм = 25,4 мм
1 фунт/кв. дюйм = 6,89 кПа
Примечание. Эта фигура была создана FHWA после того, как Wu et al. (23)

Рисунок 54. График.Профили боковой деформации восточного устоя.

 

3.4 Влияние нестационарных нагрузок на деформации опор мостов на сыпучих грунтах

Временные нагрузки могут включать транспортную нагрузку и нагрузку, вызванную уплотнением. В нескольких исследованиях изучалось влияние динамических нагрузок на опоры мостов с использованием искусственных наполнителей. Основываясь на трехмерном (3D) численном исследовании интегрального мостовидного протеза, Olson et al. пришел к выводу, что прогибы надстройки, связанные с динамической нагрузкой, оказывали вторичное влияние на смещение опор, но существенно изменяли их вращение. (80) В результате критические моменты в соединении надстройки и фундамента усугубляются временными нагрузками при тепловом расширении и улучшаются в условиях теплового сжатия. В главе 10 спецификаций AASHTO LRFD Bridge Design Specifications говорится: «Переходная нагрузка может не учитываться при анализе осадки для связных грунтов, подверженных осадке, зависящей от времени». (8) Однако для несвязных грунтов (включая инженерные насыпи) переходная нагрузка может учитываться при деформациях мелкозаглубленных фундаментов, устоев и опор мостов.Для подпорных стен и устоев мостов традиционный подход заключается в добавлении динамической нагрузки к статической нагрузке и рассмотрении комбинированных нагрузок как постоянной статической нагрузки. Например, с помощью аналитических исследований Ким и Баркер, а также Эсмаили и Фатоллахзаде изучили эквивалентную надбавку за нагрузку грузовика и поезда, соответственно, на подпорные стены и опоры моста. (81,82) В настоящее время динамическое воздействие нестационарной нагрузки на опоры мостов при использовании инженерных насыпей не исследовалось.Кроме того, отсутствует литература по зависимым от времени и временным (переходным) нагрузкам при деформационно-напряженном поведении опор мостов в инженерных насыпях.

3.5 Определение распределения напряжений в сыпучих грунтах под мелкими фундаментами

На основе теории упругости разработаны уравнения для расчета вертикальных напряжений в любой точке массива грунта от внешних вертикальных нагрузок. Наиболее широко используются формулы Буссинеска и Вестергора. (83,84) Впервые они были разработаны для точечных нагрузок, действующих на поверхность. Эти формулы были интегрированы для получения напряжений ниже равномерных полосовых нагрузок и прямоугольных нагрузок. На практике часто предпочтение отдается формулам Буссинеска, так как они дают консервативные результаты.

Формулы Буссинеска основаны на следующих допущениях: (83)

  • Масса грунта упругая, изотропная и однородная.
  • Почва полубесконечная.
  • Почва невесомая.

В формулах Вестергаарда материал является изотропным с конечными и равными горизонтальными и вертикальными нормальными модулями и коэффициентами Пузона, но с бесконечным модулем горизонтального сдвига. (84) Предположения для формул Вестергаарда следующие:

  • Почва упругая и полубесконечная.
  • Почва состоит из многочисленных близко расположенных горизонтальных слоев незначительной толщины из бесконечно жесткого материала.
  • Жесткий материал допускает только деформацию массы вниз, при которой горизонтальная деформация равна нулю.

Для инженерных насыпей без армирования можно использовать формулы Буссинеска и Вестергаарда для определения распределения напряжений внутри массива грунта. В армированных инженерных насыпях, которые используются в качестве опор мостов, армированные грунты перестают быть изотропными или однородными. Таким образом, Буссинеск и Формулы Вестергаарда могут быть неприменимы.В таком случае можно использовать численное моделирование (например, FEM или метод конечных разностей). Многие прошлые исследования изучали распределение деформации и напряжения арматуры внутри стен, армированных геосинтетиками. (См. ссылки 85–88.) Для грунтов, армированных металлом, в практике Северной Америки используются три распространенных метода оценки нагрузок на арматуру: метод когерентной гравитации AASHTO, метод жесткости конструкции FHWA и упрощенный метод AASHTO. (См. ссылки 52, 89 и 36.) Были проведены ограниченные исследования распределения напряжений в армированных грунтах в качестве опор мостов, особенно в SLS. Роу и Хо исследовали непрерывную сплошную панельную стену с шарнирным носком и усиленную растяжимой арматурой в зернистой обратной засыпке, опирающуюся на жесткое основание. (90) В результате этого численного исследования был сделан вывод о том, что среди рассмотренных параметров на распределение усилий наибольшее влияние оказали жесткость арматуры, плотность, внешнее Φ между облицовкой и грунтом, внутреннее Φ грунта обратной засыпки и жесткость облицовки.

На распределение напряжения могут влиять различные состояния грунта (т. е. гранулометрический состав, параметры прочности, относительная плотность и содержание мелких частиц), характеристики армирования (т. е. T f , жесткость, N и S v ) и условия нагружения, некоторые из которых были исследованы Роу и Хо. (90) Тем не менее, поиск литературы, проведенный авторами этого доклада, предполагает отсутствие документации и понимания влияния различных параметров на распределение напряжения в армированных инженерных насыпях в качестве опор мостов в SLS.

 

Численный анализ несущей способности нескольких ленточных фундаментов на неармированных и армированных песчаных грунтах

Модель конечных элементов используется для выявления влияния угла расширения, угла внутреннего трения и расстояния между фундаментами на характеристики ленточного фундамента, опирающегося на неармированные и армированный песок. Кроме того, также представлены изменения в распределении напряжения и осадки в различных случаях.

Влияние угла расширения (ψ) на значение N

γ для одинарного основания на армированном и неармированном песке

В данном разделе представлены результаты исследования влияния угла расширения на предельную несущую способность одинарного основания опоры на неармированные и армированные песчаные подушки.Хорошо известно, что во время сдвига положительный угол расширения относится к расширению почвы, а отрицательный означает, что почва, в которой результирующее движение частиц вызывает сжатие [42]. Определение дилатансии грунта, как правило, извлекается из существующих соотношений напряжение-деформация сдвига. Пиковая прочность грунта обычно связана с максимальной скоростью расширения. Большое внимание уделялось связи между углом трения (ϕ) и углом дилатации (ψ) [38, 39, 43].Различное понимание относительно определения дилатансии почвы было зафиксировано из-за нескольких влияющих факторов. Большинство взаимосвязей показали значительное влияние напряженного состояния, плотности почвы, формы частиц и содержания мелких частиц на дилатансию почвы. Кроме того, взаимодействие между армированием грунта и соседним грунтом изменяет поведение дилатансии грунта, при котором увеличивается объем грунта в плоскости разрушения, что приводит к увеличению угла дилатации [44]. Поэтому в этом разделе рассматривается диапазон угла расширения, чтобы оценить его влияние на отклик основания.Значения коэффициента несущей способности N γ представлены на рис. 5 для различных значений ϕ из-за изменения угла дилатансии. Хотя во многих исследованиях угол расширения принимался равным нулю, отрицательный угол расширения, как показано на рис. 5d, приемлем для довольно рыхлого песка из-за его сжимающего поведения при сдвиге. На рисунке 5 показано значительное увеличение N γ с увеличением угла дилатансии для случая армированного песка. Это может быть связано с увеличением дилатансии из-за увеличения сдерживающего эффекта армирования.Очевидно, что влияние изменения угла дилатансии в случае армированного песка больше, чем в случае неармированных песчаных пластов. Тщательный анализ данных, представленных на рис. 5, показывает, что более высокие значения N γ наблюдались при увеличении количества армирующих слоев. Кроме того, взаимосвязь между N γ и углом дилатации состоит из трех стадий. На первой и третьей стадиях наблюдается небольшое увеличение N γ по мере увеличения дилатансии.Третья стадия, по-видимому, начинается при углах расширения около 20°, 15°, 10° и 5° для ϕ = 40°, 35°, 30° и 25° соответственно. Тогда как вторая стадия, по-видимому, представляет собой переходную зону, для которой характерно значительное увеличение N γ с увеличением угла расширения, но оно зависело от угла трения грунта и количества слоев армирования. Резкое увеличение N γ в переходной зоне может быть связано с увеличением объема почвы при сдвиге, что привело к уменьшению слабинового эффекта [45].Следовательно, будут минимальные значения угла расширения для преодоления эффекта провисания в различных армированных грунтах в зависимости от состояния уплотнения грунта и количества слоев армирования.

Рис. 5

Влияние угла внутреннего трения и угла расширения на коэффициент несущей способности, Н γ , для одинарного основания, опирающегося на армированный и неармированный песок

Коэффициент полезного действия (

ζ ) для многоленточных фундаментов на армированном песке

На рис. 6 показано влияние натяга между фундаментами на предельную несущую способность, которая оценивается с использованием коэффициента полезного действия ( ζ ).Коэффициент полезного действия ( ζ ) является безразмерным коэффициентом и определяется как отношение предельной несущей способности одного основания в группе ленточных оснований на армированных песчаных подушках к наблюдаемой для одиночного основания в тех же условиях. Следует отметить, что коэффициент эффективности был выражен как функция отношения расстояния, которое часто принимается как отношение расстояния в чистоте к ширине фундамента. На рисунке 6 показана величина ( ζ ) для различных значений угла трения при изменении отношения расстояния (S/B).Можно заметить, что для всех случаев значение ( ζ ) больше 1 и увеличивается с уменьшением значения (S/B). Очень ограниченное взаимодействие между соседними фундаментами наблюдалось при расстоянии в свету, которое в два раза или более превышало ширину фундамента. Результаты показывают, что угол трения играет важную роль во взаимодействии между опорами и, следовательно, в коэффициенте эффективности. КПД всегда увеличивается с увеличением угла трения. В случае песчаной подушки с углом трения 40° коэффициент эффективности варьировался от 204 до 1 для случая N = 1 и от 232 до 1 для песчаной подушки с двумя слоями армирования.С другой стороны, для других значений угла трения (ϕ) значения КПД находятся в диапазоне от 1 до 6,8 для случая N = 1 и от 1 до 18 для случая N = 2. Можно заметить, что увеличение количества армирующих слоев не помогло в рыхлых песках, тогда как оно хорошо работало в песках от средних до плотных с ϕ > 30°. Те же результаты проиллюстрированы в другой форме на рис. 7, тогда как коэффициент эффективности связан с углом внутреннего трения, и можно наблюдать ту же тенденцию.Понятно, что коэффициент полезного действия увеличивается с уменьшением расстояния между несколькими опорами, количества слоев армирования и угла трения.

Рис. 6

Коэффициент эффективности для армированного песка с изменением угла внутреннего трения и расстояния между опорами (S/B)

Рис. 7

Коэффициент эффективности для неармированного и армированного песка в зависимости от угла внутреннего трения

На Рисунке 8 показано пример распределения напряжения сдвига неармированных и армированных песчаных пластов.Можно отметить, что касательное напряжение t xy по вертикальным плоскостям на граничном условии (оси симметрии) становится равным нулю.

Рис. 8

Распределение касательного напряжения для группы ленточного фундамента

На рис. 9 и 10. Можно заметить, что армирующие слои играют важную роль в перераспределении напряжения.На том же уровне приложенной нагрузки на рис. 9 показано сравнение между неармированным и армированным песком (N = 1, 2) с точки зрения σ y для случая ϕ = 30° и S/B = 0,3. Все три случая нагружены предельным давлением на смятие, которое было определено на неармированном песчаном слое. Как показано в, максимальное значение σ и для армированного грунта уменьшилось на 39,7 % и 42,6 % для случаев песчаных подушек с одним и двумя слоями армирования соответственно по сравнению с неармированными песчаными подушками.Это может быть связано с влиянием армирования на поперечное распространение индуцированного напряжения, чем это происходит в неармированном грунте, т. Е. Объем грунта, который выдерживает нагрузку на фундамент, больше из-за кажущегося сцепления, вызванного армированием. Другими словами, для неармированного песка приложенное давление основания распределяется по относительно небольшой площади, которая зависит от угла трения и глубины от основания основания. С другой стороны, в случае армированного песка на механизм передачи нагрузки сильно влияет наличие армирующих слоев.Возникновение касательных напряжений с обеих сторон армирующих слоев приводит к перераспределению напряжений по большей зоне. Кроме того, вставка армирующих слоев увеличивает ограничивающее напряжение вокруг нагруженной области по сравнению с неармированным песком при том же уровне нагрузки и глубине.

Рис. 9

Нормальное распределение напряжений для армированного и неармированного песка при одинаковом уровне нагрузки для случая ϕ = 30°, S/B = 0,3

Рис. 10

Распределение нормального напряжения для армированного и неармированного песка при предельной несущей способности для случая ϕ = 30°, S/B = 0.3

На рисунке 11 показано распределение горизонтального смещения грунта Ux для тех же случаев и в тех же условиях, чтобы подчеркнуть ограничивающий эффект, вызванный армированием. На нем ясно видно, что горизонтальное перемещение под ленточным фундаментом сильно зависит от армирования грунта. При этом горизонтальное смещение по сравнению с таковым на неармированной песчаной подушке уменьшилось на 57,6 % и на 61,8 % на армированной песчаной подушке с одним и двумя слоями армирования соответственно. Можно сделать вывод, что наличие армирующих слоев увеличивает взаимодействие между близко расположенными фундаментами и вызывает заметное удержание, которое, в свою очередь, существенно увеличивает сопротивление грунта приложенному давлению на опору.

Рис. 11

Распределение горизонтального смещения (Ux) для армированного и неармированного песка при одинаковом уровне нагрузки для случая ϕ = 30°, S/B = 0,3

С другой стороны, на рис. 10 показано распределение σ yu внутри массива грунта при предельной несущей способности каждого случая. Можно заметить, что отношения между максимальным нормальным напряжением на армированном песчаном слое и на неармированном составляют 1,57 и 2,74 для одного и двух слоев армирования соответственно.Кроме того, из-за армирующих материалов усиливается сцепление между частицами грунта, что приводит к более глубокому распределению напряжений в случае армированного слоя, чем в неармированном песчаном слое.

Эквивалентное сцепление для армированного песка

В этом разделе представлен эквивалентный подход к оценке предельной несущей способности ленточного фундамента на армированном песке, чтобы избежать моделирования сложных взаимодействий между грунтом и слоями армирования.Улучшение предельной несущей способности за счет армирования достигается путем допущения кажущегося сцепления. При этом глубина армирования (d) заменяется эквивалентным слоем с однородными свойствами. {\ простое} $ $

(4)

где r – армированный состав, τ r  = сопротивление сдвигу; c r  = кажущееся сцепление, σ′ = эффективное нормальное напряжение.Было проведено несколько исследований для изучения характеристик прочности на сдвиг армированного грунта путем проведения коробчатых и трехосных испытаний [47, 48].

В этом численном анализе кажущееся сцепление было добавлено наряду с углом внутреннего трения песка, чтобы смоделировать преимущества армирования и попытаться упростить моделирование и расчетные затраты на взаимодействие между слоями армирования и соседними грунтами.

Основано на результатах, полученных Das et al. [20], которые обсуждались в разд.4.2 оценивается применимость подхода эквивалентной сплоченности. Их экспериментальное исследование моделируется путем выполнения настоящей численной модели без армирования, чтобы предсказать эквивалентное сцепление, которое представляет собой увеличение предельной несущей способности, вызванное армированием. В таблице 2 показаны значения эквивалентного сцепления (c re ) за счет изменения количества слоев армирования для армированного песка (ϕ = 41°, u = h=25,4 мм). На рис. 12 показано хорошее совпадение результатов, предсказанных эквивалентным подходом.Поэтому было высказано предположение, что подход эквивалентности кажется многообещающим и может значительно сократить время вычислений. Ведутся дальнейшие исследования, чтобы полностью оценить его с использованием данных эксперимента.

В таблице 2 приведены значения эквивалентного сцепления (c re ) при изменении количества слоев армирования Рис. 12

Эквивалентный подход в сравнении Das et al. [20]

(PDF) Поведение ленточного фундамента на армированном песке с пустотами при повторяющихся нагрузках

Номенклатура

Ссылки

Baus, R.л.; Wang, M.C., 1983. Несущая способность полосы

фундаментов над пустотой. Журнал геотехнической инженерии, 109

(1), 1-14.

Бади, А.; Wang, M.C., 1984. Устойчивость фундаментов

над пустотами в глине. Журнал геотехнической инженерии, 110

(11), 1591-1605.

Wang, M.C., Hsieh, C.W., 1987. Нагрузка на разрушение ленточного фундамента

над круглой пустотой. Журнал геотехнической инженерии, 113

(5), 511-515.

Wang, M.C., Yoo C.S., Hsieh C.W., 1991. Влияние пустоты на поведение основания

при внецентренных и наклонных нагрузках.

Фонд инж. Журнал, ASCE, 1226-1239.

Шин, Е.С., Дас, Б.М., 2000. Экспериментальное исследование несущей способности

ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой.

Geosynthetics International, 7 (1), 59-71.

Dash, S.K., Rajagopal, K., Krishnaswamy, N.R., 2004.

Характеристики различных геосинтетических армирующих материалов

в песчаных основаниях.Geosynthetics International, 11

(1), 35-42.

Юн, Ю.В., Чеон, С.Х., Канг, Д.С., 2004. Несущая способность

и оседание песков, армированных шинами. Геотекстиль и геомембраны

, 22 (5), 439-453.

Деб, К., Чандра, С., Басудхар, П.К., 2005. Поселение

Ответ многослойной геосинтетически армированной системы

зернистый наполнитель-мягкий грунт. Geosynthetics International, 12

(6), 288-298.

Гош А., Гош А., Бера А.К., 2005. Несущая способность

квадратных футов на золу пруда, армированную джутовым геотекстилем.

Геотекстиль и геомембраны, 23 (2), 144-173.

Патра, Ч.Р., Дас, Б.М., Аталар, К., 2005. Несущая способность

встроенного ленточного фундамента на песке, армированном георешеткой.

Геотекстиль и геомембраны, 23 (5), 454-462.

Патра Ч.Р., Дас Б.М., Бохи М., Шин Э.К., 2006.

Ленточный фундамент с внецентренной нагрузкой на армированном георешеткой

песке.Геотекстиль и геомембраны, 24 (4), 254-259.

Raymond, GP, 2002. Поведение армированного балласта при повторяющихся нагрузках

. Геотекстиль и геомембраны, 20 (1),

39-61.

Hufenus, R., Rueegger, R., Banjac, R., Mayor, P., Springman,

SM, Bronnimann, R., 2006. Полномасштабные полевые испытания геосинтетического армированного грунта

на мягком основании .

Геотекстиль и геомембраны, 24 (1), 21-37.

Эль-Савваф, М.А., 2007. Поведение ленточного фундамента на армированном георешеткой песке

на мягком глинистом откосе. Геотекстиль и геомембраны

и

, 25 (1), 50-60.

Аламшахи С., Хатаф Н., 2009. Несущая способность

ленточных фундаментов на песчаных откосах, армированных георешеткой и

сеткой-анкером. Геотекстиль и геомембраны, 27 (3), 217-226.

Bathurst, RJ, Nernheim, A., Walters, DL, Allen, TM,

Burgess, P., Saunders, DD, 2009. Влияние армирования

жесткость и уплотнение на характеристики четырех

геосинтетических -армированные грунтовые стены.Geosynthetics International,

16 (1), 43-49.

Шарма, Р., Чен, К., Абу Фарсах, М., Юн, С., 2009.

Аналитическое моделирование грунтового основания, армированного георешеткой.

Геотекстиль и геомембраны, 27 (1), 63-72.

Газави, М., Алимардани Лавасан, А., 2008. Эффект интерференции

мелкозаглубленных фундаментов, построенных на песке, армированных геосинтетиками

. Геотекстиль и геомембраны, 26(5),

404-415.

Найери, А., Фахарян, К., 2009. Исследование поведения одноосных георешеток из полиэтилена высокой плотности

при выдергивании при монотонных и циклических нагрузках.

Международный журнал гражданской инженерии. Том. 7, № 4, стр.

211-223.

Abdi, M.R., Sadrnejad, S.A., и Arjomand, M.A., 2009. Глина

Армирование с использованием георешетки, встроенной в тонкие слои песка

. Международный журнал гражданской инженерии. Том. 7, № 4,

стр. 224-235.

Могаддас Тафреши С.Н., Доусон А.Р., 2010а. Сравнение несущей способности ленточного фундамента

на песке с георешеткой и

с плоскостной геотекстильной арматурой. Геотекстиль и геомембраны

и

, 28 (1), 72-84.

Могаддас Тафреши, С.Н., Доусон, А.Р., 2010b. Поведение фундаментов

на армированном песке при повторяющихся нагрузках –

Сравнение использования объемного и плоского геотекстиля. Геотекстиль и

Геомембраны

, 28 (5), 434-447.

Куни, Р.W., Sloan, R.C., 1961. Машина динамической загрузки и

результаты предварительного небольшого испытания фундамента. Симпозиум по

Динамика почв. Специальная техническая публикация ASTM. № 305,

65-77.

Raymond, G.P., Komos, F.E., 1978. Повторные испытания под нагрузкой модели

плоской деформируемой опоры. Канадский геотехнический журнал, 15

(2), 190-201.

Дас, Б.М., Шин, Э.К., 1996. Лабораторные модельные испытания

осадки ленточного фундамента, вызванной циклическими нагрузками, на глинистом

грунте.Geotechnical and Geological Engineering, 14 (3), 213-

225.

Das, B.M., Shin, E.C., 1994. Ленточный фундамент на георешетке-

армированная глина: поведение при циклических нагрузках. Геотекстиль и геомембраны

, 13 (10), 657-667.

Raymond, GP, 2002. Поведение армированного балласта при повторяющихся нагрузках

. Geotextiles and Geomembranes, 20 (1), 39-

61.

Шин, Э.К., Ким, Д.Х., Дас, Б.М., 2002. Армированная георешеткой осадка железнодорожного полотна

из-за циклической нагрузки.Геотехника

и

Инженерная геология, 20 (3), 261-271.

Могаддас Тафреши, С.Н., Халадж, О., 2008. Лабораторные испытания

труб из ПЭВП малого диаметра, закопанных в армированный песок под

многократной нагрузкой. Геотекстиль и геомембраны, 26 (2),

145-163.

Могаддас Тафреши, С.Н., Таваколи Мехрджарди, Г., Могаддас

Тафреши, С.М., 2007. Анализ закопанных пластиковых труб в армированном песке

под повторяющейся нагрузкой с использованием нейронной сети

и регрессионной модели.International Journal of Civil

Engineerig. Том. 5, № 2, стр. 118-133.

Дас, Б.М., Маджи, А., 1994. Нестационарные нагрузки, связанные с

осадкой квадратного фундамента на песке, армированном георешеткой

. Инженерно-геологическая и инженерно-геологическая, 12 (4),

241-251.

151Международный журнал гражданского строительства, Vol. 10, № 2, июнь 2012 г. [9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]

[30]

B

H

U

H

U

H

N

NOPT

N

NOPT

N

NCR

H

D

D

D

DR

QS

QS

qd

∆qs

∆ss

sd

ширина фундамента

ширина арматуры

глубина первого слоя арматуры

вертикальное расстояние между слоями арматуры

количество слоев армирования

оптимальное количество слоев армирования

количество циклов нагрузки

максимальное количество циклов нагрузки

глубина заложения пустот

диаметр пустот

плотность грунта армируемой зоны

23

предельное опорное давление основания на неармированную

песок

интенсивность заданной статической нагрузки

амплитуда повторяющейся нагрузки

интенсивность статической нагрузки равна амплитуде повторяющейся

нагрузки (∆qs= qd)

3 разница между осадкой при qs+qdи осадкой при

qsпри статическом испытании

максимальное значение осадки основания при повторяющихся

нагрузках

Несущая способность ленточного основания 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 размещение 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: Оболочечный фундамент, 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 ленточных фундаментов были 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, использованный 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, коэффициент однородности 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 фундамента в горизонтальной проекции; Q u : предельная нагрузка.

Результаты и обсуждение

Кривые расчетной нагрузки фундамента-оболочки с армированием и без него

Данные о расчетной нагрузке суммированы для данных испытаний из-за нехватки 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 действия оболочки и усиления, 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 являются коэффициентами, связанными 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 у 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 влияние 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 значительно 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 значительно 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 малой 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 грунта. 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 картина 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 рисунке a 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 сопряжения. 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, используемый в этом исследовании, представляет собой элемент балки, 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 конечно-элементного анализа

Сравнение реакции на смещение нагрузки было рассчитано с использованием конечно-элементного анализа и результатов, полученных в результате соответствующих модельных испытаний для фундамента-оболочки с усилением и плоского фундамента, как показано 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 выходные данные показаны в a–g для различных случаев 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 отношением 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 масштабный эффект. 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. Соотношение нагрузки на фундамент оболочки на армированном песке определялось при различной глубине заделки ( a / B ). Коэффициент нагрузки можно получить из следующего выражения ( Lr  =  Q ultR / Q ultF ), где Qi ultR – предельная несущая способность на армированном 13 92 песчаном грунте и 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 земляного полотна, 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, когда отношение глубины анкеровки a / B увеличилось 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 соотношении глубин 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 значительно 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 модельных испытаний и идентифицировал схемы разрушения для основания оболочки с усилением и без него.

  • 10.

    Рекомендуется для будущей работы, чтобы обеспечить результаты по крупномасштабному размеру основания в поле, 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 однослойным армированием, 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]

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., Мухаммед 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 георешеткой [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 грунтов и условия, поэтому правильная конструкция используемой георешетки важна для укрепления грунтовых оснований. 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 обсуждалось в Han et al . [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 увеличивался с 1,1 до 1,5 при увеличении количества 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 примерно 20 мм ( s/B = 5 %), что может быть неприемлемо для некоторых видов 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 армированных и неармированных грунтовых оснований 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 полностью учитываются нормальные напряжения, но предполагается, что смещения и деформации равны 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 можно получить, проанализировав базовые испытания 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 огибающая 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 из параметров 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 составляет 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 таким образом, 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 решать в шагах расчета (шагах нагрузки). Размер шага и алгоритм решения важны для нелинейного решения.Если шаг расчета подходящего размера, то количество итераций, необходимых для достижения равновесия, будет небольшим, порядка 5–10, а если шаг большой, то необходимое количество итераций будет избыточным, и решение может расходиться. 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 обсуждение

Результаты, полученные от Plaxis для определения предельной несущей способности и осадки основания, представляли собой кривые осадки армированного и неармированного грунтов трех упомянутых участков, а результаты, полученные в результате аналитического анализа 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 увеличились до значения 228,96 кН/м 2 за счет передачи части вертикальной нагрузки на горизонтальную нагрузку, воспринимаемую арматурой и, в свою очередь, на окружающий грунт. При этом горизонтальные напряжения распределялись по слоям армирования на ширину 5 B , что свидетельствовало о зацеплении и взаимодействии слоев грунта и георешетки; в результате 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 по слоям армирования, стрелки почти равномерно распределены по слоям армирования и небольшие значения смещения на поверхности грунта по сравнению с неармированным состоянием, когда 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 равна 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 На рис. 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 снижение осадки основания по мере увеличения ширины георешетки (b) достигается почвой участка Башика для первых трех слоев георешетки ( N = 1–3), за которой следует грунт Участки Аль-Рашидия и Аль-Хамедат соответственно.В то время как на N = 4 и 5 почва Аль-Рашидиа начала демонстрировать более высокое улучшение, чем почва участка Башика, в отличие от почвы участка Аль-Хамедат, которая имеет самое низкое улучшение.

    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 почва Аль-Хамедат демонстрирует лучшее улучшение осадки основания, поскольку номер георешетки ( N ) увеличивается, чем приращение ширины георешетки ( b ), в то время как почва Башика была противоположной. .Увеличение может быть связано с более высокой прочностью почвы на участке Аль-Хамедат (91 238 c 91 241 = 40 91 238 кПа 91 241), чем почва в Башике (91 238 c 91 241 = 15 91 238 кПа 91 241), где на нее могут воздействовать 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 с 1 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 грунт Аль-Хамдат представляет собой очень прочную глину ( c = 40 кПа) с малым углом трения ( φ = 20°), чем на двух других участках, и, таким образом, 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-Хамедат, поэтому она показала лучшее улучшение предельной несущей способности и меньшую осадку для мобилизации напряжение в слоях георешетки, чем в почве Аль-Хамдат.В то время как грунт Аль-Рашидиа продемонстрировал самое высокое улучшение предельной несущей способности и наименьшую осадку при подвижном напряжении в слоях георешетки, что связано с тем, что грунт Аль-Рашидиа представляет собой песок с более высоким углом трения ( φ = 28°), кроме того, георешетка лучше работает с песчаным грунтом из-за угла трения и сцепления частиц с отверстиями георешетки.

    Сравнение численного и аналитического анализа

    BCR численного анализа с использованием Plaxis и аналитического анализа с 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 стенки. 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:303

    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, 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.

    Ленточный фундамент под забор своими руками. Установка ленточного фундамента под забор

    Создание фундамента для строительства забора является обязательным условием. Конструкция забора вне зависимости от того, из какого материала она изготовлена, имеет относительно небольшой вес и большую парусность.И, как следствие, крайне чувствителен к воздействию порывов ветра. Хороший свежий ветер может легко снести забор без фундамента.

    Существует несколько вариантов формирования фундамента для забора.

    Основание мелкозаглубленного ленточного фундамента под забор

    Этот вариант является наиболее распространенным способом создания фундаментной основы для забора. Он достаточно прост по конструкции и может быть воспроизведен в бытовых условиях.

    Необходимые материалы и инструменты для создания такого фундамента – траншейный инструмент (попросту лопата), деревянные доски и столярный инструмент для создания деревянной опалубки и металлические бруски для создания металлического армирующего каркаса.

    Первым этапом строительства мелкозаглубленного ленточного основания под забор является разработка его проекта. Вы должны понимать для себя, насколько глубоко вы собираетесь заглублять фундамент и какой ширины он должен быть. Примерная конструкция такого фундамента показана на рисунке.


    После составления проекта необходимо передать его на участок. По всей длине будущего фундамента натягиваются два параллельных шнура. В нашем проекте под опорные столбы фундамента забора формируется глубокий фундамент.Таким образом, нам нужно разметить ямы для формирования основания опорных столбов. Шаг между такими столбами рассчитывается исходя из размеров ограждающих конструкций. В этом случае можно использовать готовые элементы.

    После разметки выкапывается строительная траншея.

    В местах размещения опорных столбов выкапываются или сверлятся отверстия под опорные столбы.

    В нашем проекте глубина основания фундамента сорок сантиметров, а ширина двадцать сантиметров.Столбы планируем углубить в землю еще сантиметров на сорок.

    На стенки вырытой в земле ямы укладываем втулку из листа рубероида. Он одновременно будет служить гидроизоляционной бетонной опорой и формировать стенки будущей опалубки.

    Металлическая армирующая конструкция помещается в стакан из рубероида. Он состоит из 4-5 вертикальных арматурных стержней, соединенных между собой горизонтальными кольцами. В местах пересечения вертикальные стержни и горизонтальные стержни могут быть сварены между собой.А вот арматурные стержни можно приваривать только в том случае, если они имеют в своей маркировке литеру «С». Во всех остальных случаях используется фиксация пластиковыми строительными хомутами или обычной вязальной проволокой, скрученной крючком.

    Внутрь армирующей конструкции забиваем металлический опорный столб. Его дно необходимо обработать гидроизоляционным материалом. При установке столбов следите за тем, чтобы они располагались строго горизонтально. Засыпаем дно траншей под ленточный фундамент песчаной подушкой.Плотно утрамбовываем песчаную подушку.

    Обратите внимание, что между наружной поверхностью стоек и армирующей сеткой должен быть обеспечен зазор. Бетонный раствор проникнет в нее и прочнее зафиксирует конструкцию. Проверяем строгую вертикальность расположения столбов при помощи строительного уровня.

    Ямки вокруг опорных столбов залиты цементно-песчаным раствором. Не дожидаясь высыхания и созревания раствора, можно переходить к следующему этапу работ.

    На поверхности земли и частично в траншее формируем металлический силовой пояс будущего ленточного фундамента вашего забора. Такой каркас представляет собой пространственную структуру, в которой имеется не менее двух горизонтальных силовых слоев. Внутри таких слоев расположены горизонтальные соединительные перемычки, а между собой горизонтальные слои соединены вертикальными соединительными перемычками. Металлические прутья крепят друг к другу пластмассовыми строительными хомутами, вязальной строительной проволокой или точечной электросваркой.

    Шаг между вертикальными и горизонтальными соединительными перемычками от двадцати сантиметров. Армирующая структура превращает бетонную отливку в новый материал – железобетон, обладающий хорошей устойчивостью не только к сжимающим нагрузкам, но и к изгибу или разрыву.

    Верхний и нижний горизонтальные армирующие пояса должны находиться в 5-7 сантиметрах от поверхности будущей бетонной заливки. Концы арматурных стержней не должны выходить за поверхность будущей конструкции.

    Вокруг металлического армирующего пояса располагается деревянная опалубочная конструкция. Можно использовать специальные разборные конструкции, а можно просто деревянные обрезные доски. Учтите, что масса заливаемого бетонного раствора очень тяжелая и поэтому деревянную конструкцию опалубки необходимо делать максимально прочной. Для этого вертикальные несущие стойки опалубки с противоположных сторон можно скрепить между собой стальной проволокой. Диагональные упоры можно установить и под борта деревянной опалубки.

    Фундамент для забора – фото

    В полученную конструкцию заливается бетонный раствор. При этом можно осуществить всю заливку сразу, заказав бетономешалку, а можно заливать замешанный в бытовой бетономешалке бетонный раствор постепенно, слоями. В этом случае раствор рекомендуется укладывать слоями, а не отдельными участками.

    При заливке бетонный раствор можно уплотнять деревянными трамбовками или обрабатывать его толщину вибрационными устройствами.Это позволит вытеснить образовавшиеся там пузырьки воздуха из бетонной массы, а также заполнить все пространство опалубки бетонным раствором, не допуская образования воздушных полостей.

    После заливки бетонное основание созревает в течение нескольких недель. Во время созревания, особенно в жаркую погоду, его необходимо оберегать от чрезмерного испарения влаги. Для этого поверхность бетонной отливки поливают водой из шланга, а также засыпают теплоизоляционными материалами или простой древесной стружкой.

    После созревания бетона к опорным металлическим столбам крепятся остальные элементы конструкции ограждения.

    Фундамент под забор на винтовых сваях

    Помимо бетонного основания и мелкозаглубленного фундамента, забор можно формировать и на винтовых сваях.


    Винтовая свая представляет собой толстостенную трубу, конец которой заострен и имеет на нем лопасти, позволяющие ввинчивать сваю в грунт при повороте. Раньше такие сваи применялись в основном для строительства береговой инфраструктуры в грунтах с повышенным уровнем влажности, сейчас же такие конструкции применяются практически повсеместно.

    Забивка винтовых свай не требует никакого механического оборудования, кроме калитки. Такие сваи вкручиваются очень быстро, практически за минуты, после чего на них сразу можно приваривать или прикручивать горизонтальные конструкции. Таким образом, установка забора с использованием винтовых свай в качестве фундамента может занять всего один день.

    Видео – Фундамент для забора

    27.05.2014

    При строительстве многих видов заборов используется метод заливки монолитного основания.Альтернативы заливке ленточного фундамента под каменный забор, кирпичную кладку и секции просто нет. И как показывает практика, именно такой тип фундамента позволяет выполнить большую часть работ самостоятельно, от расчета сметы до установки забора на ленточном фундаменте.

    Готовый фундамент перед набором пролетов

    Заборы на ленточном фундаменте завоевали популярность среди владельцев, желающих обнести усадьбу надежным забором. Заливка ленточного фундамента под забор обеспечивает прочность конструкции в осенне-зимний период пучинистости грунта.

    Такой фундамент также незаменим в заболоченных местах.

    Там он выступает не только как надежное основание для забора, но и служит искусственным барьером для создания насыпи на участке. Установка забора на этих грунтах более хлопотна из-за неудобства выполнения работ.

    Металлический штакетник

    В обычных условиях устройство ленточного фундамента под забор необходимо для установки ограждений:

    • из камня;
    • из массивных элементов;
    • заборы комбинированной конструкции из камня и профлиста.

    Кроме того, ленточный фундамент для забора своими руками можно с успехом залить под ограждения, пролеты которых выполнены из других материалов:

    • из профлиста;
    • из деревянного штакетника или;
    • или другие.

    Массивная конструкция на ленточном основании

    Учебная

    На начальном этапе строительных работ прокладывается маршрут возведения ограждения и проводится предварительный расчет сметы материалов и объемов работ.

    Отправными точками для расчета будут:

    1. Длина участка или общая длина всей изгороди.
    2. Определение основного материала колонн и пролетов.
    3. Изучение показателей качества почв на участке.
    4. Какой тип опалубки будет выполнен.
    5. Какой материал нужен для армирования заливки.
    6. Как заполнить объем опалубки.

    Для работы следует использовать профессиональный калькулятор расчета.В результате он предоставит информацию не только о потребностях бетона и арматуры, но и о конструкции опалубки и необходимых для ее возведения материалах.

    Конечно, можно вооружиться обычным калькулятором и самостоятельно проводить долгие вычисления, не раз запутавшись и наделав массу ошибок. Правда, то, что мы в итоге построим, может оказаться гораздо дороже, чем должно быть в реальности.

    Основание с перепадом высот

    Крепление

    В процессе монтажа подготавливается площадка для ленты фундамента, при необходимости выравнивается уровень поверхности площадки, размечается траншея.Если планируется забор с кирпичными столбами на ленточном фундаменте, для столбов можно рассчитать более широкое основание и цоколь из натурального камня.

    Схема армирования ленточного основания с перепадом высот

    Опалубка ленточного фундамента для забора из профнастила со столбами из профильной трубы может быть небольшой высоты. Единственное, что здесь нужно учитывать, так это увеличение глубины ямы для столбов.

    Готовый забор с кирпичными столбами

    разметка

    Разметка вдоль трассы забора выполняется с помощью разметочной бечевки и колышков. Перед тем, как сделать разметку, рекомендуется посмотреть обучающее видео по разбивке площадки под фундамент дома. Разницы между ленточным фундаментом дома и забором практически нет.

    После разметки основания ленточного фундамента производится разметка. Затем отрывается траншея нужной глубины и ширины.

    Армирование и установка столбов

    Установка армированного каркаса в основном применяется на сложнопучинистых грунтах или при заливке ленточного фундамента под кирпичный забор.

    Схема армирования лентой

    Для ограждения из профнастила и сетки рабицы

    Армирование выполняется металлической арматурой в 2 сетки с шагом 200х200 мм при диаметре арматуры 10-12 мм.

    Перед установкой опалубки

    Арматурный каркас соединяется из вертикальных, горизонтальных и поперечных отрезков с помощью монтажной проволоки.

    Под тяжелые заборы

    Фундамент под кирпичный забор нуждается в усилении.Здесь также рекомендуется использование технологии ТИСЭ. На таких грунтах устраивается столбчато-ленточный тип фундамента. Необходимый диаметр опорных столбов можно обеспечить специальным сверлом.

    Армирование каркаса под столбы и ленту по технологии ТИСЭ

    Схема ленты по технологии ТИСЭ

    Опалубка для заливки фундамента под, сетчатая или обычно выполняется на 1/2 глубины заливки. Для строительства из кирпича или камня опалубка выбирается в зависимости от проекта.В высоту он может достигать 50 и даже 70 см при условии, что сам котлован выкопан до точки промерзания грунта.

    Для сложных элементов типа основных столбов или обоих

    Схема устройства ленточных с кирпичными столбами

    залитая лента

    засыпка

    Дно котлована засыпается слоем песка толщиной до 5 см и слой гравия до 10 см, если яма отрывается на глубину 1 метр. Для меньших раскопок слой подушки можно уменьшить.

    Во избежание лишнего расхода бетона рекомендуется перед бетонированием дно котлована, внутренние стены и опалубку обшить полиэтиленовой пленкой.

    Заливка производится единовременно по всему ленточному фундаменту под забор. Вначале заливают бетон в места установки столбов, а затем в участки между столбами. Во время заливки бетон необходимо постоянно уплотнять.

    Для уменьшения количества бетона, при самостоятельном его изготовлении, в качестве наполнителя возможно использование бутового камня, кирпичного боя, щебня крупной фракции.

    Заполнение должно быть завершено в течение одного дня. Максимум, что можно разрешить, это залить два этапа с разницей не более 1 дня. Но при этом качество бетона будет ниже обычного на 30-40%.

    Фундамент необходим не только при строительстве дома, но и при возведении забора. Только благодаря этому забор будет стоять как влитой долгие годы. Он не покоробится и не даст усадку только благодаря качественной основе.Ленточный фундамент для забора своими руками сделать несложно, важно сделать правильные расчеты и использовать правильные материалы.

    Выгодные отличия ленточного фундамента

    Ленточный тип фундамента на сегодняшний день является одним из самых распространенных видов фундамента не только для строительства жилого дома, но и для возведения заборов. Именно такой фундамент целесообразно использовать для строительства заборов из профнастила.

    Строительная техника

    Устройство ленточного фундамента осуществляется в несколько этапов. Прежде чем приступать к любому виду работ, необходимо определить размер основания.

    1. Старайтесь все делать аккуратно и тщательно просчитывайте каждый шаг. Сначала нужно начертить конструкцию будущего забора и нанести размеры будущего фундамента. На них влияет несколько факторов: если вы хотите соорудить ленточный цоколь под массивным и тяжелым каменным забором, то следует учитывать глубину промерзания грунта и копать траншею на 20 см ниже этого значения.
    2. Забор на ленточном фундаменте из профлиста обычно устраивают на глубину не более 80 см, ширина основания может начинаться от 30 и доходить до 80 см.
    3. Если вы планируете строить столбы из кирпича, а пролеты защищать листами профнастила, то ширину ленты под ними целесообразно делать несколько уже, чем в основании столбов – для экономии материала). Если вы собираетесь закрыть расстояние между столбами красивым кованым забором, то ширину ленты также можно сделать 30 см.
    4. Обязательно проверьте все размеры. Они должны быть в гармонии друг с другом.

    После расчетов и размеров можно переходить непосредственно к вопросу, как сделать ленточный фундамент под забор.

    • Сначала проводятся работы по разметке и выкапывается траншея необходимого размера.
    • Дно траншеи хорошо утрамбовывают и насыпают слой песка или гравия (не менее 15 см). В идеале лучше использовать смесь этих материалов.Подушка под основу должна быть очень хорошо смочена водой.
    • Несмотря на то, что под ограждение устраивают небольшую глубину, его необходимо армировать. Поэтому металлический каркас из арматурных стержней укладывают на смоченную водой гравийно-песчаную подмостку.
    • На последнем этапе монтируется опалубка и заливается бетонная смесь.

    Особенности конструкции ленточной основы

    Ленточный фундамент для заборов своими руками можно разделить на несколько видов.К ним относятся:

    Опалубка фундамента

    Опалубку можно изготовить из любого подручного материала. Учитывая, что основание под забор залегает неглубоко, сама опалубка не отличается большой высотой.

    Для него можно использовать тонкие доски, фанеру, ЛДСП. Основная задача опалубки – обеспечить фундаменту ровную поверхность. Именно поэтому материал не должен прогибаться и обязательно выдерживать массу залитого бетона. Опалубка для ленточного забора является временным элементом, поэтому после застывания смеси она должна легко демонтироваться.

    Возведение ленточного фундамента может производиться и без устройства опалубки. Это возможно в следующих случаях: глубина фундамента не должна быть более 80 см. Будущий фундамент должен быть лишен выступающего над уровнем почвы цоколя. Грунт в траншее должен быть достаточно плотным, чтобы исключить его провал внутрь, особенно при заливке бетоном.

    Глубина фундамента

    Отдельно следует остановиться на таком параметре, как глубина фундамента.Несмотря на то, что для заборов принята стандартная глубина фундамента, она составляет 60-80 см, необходимо учитывать саму конструкцию будущего забора.

    Не забудьте про опоры. Глубины ленточного фундамента под забор может не хватить для их устойчивости. Опоры необходимо устанавливать на глубину 90 см. Для этого в местах их установки проводится дополнительное бурение.

    Полезная информация

    Устройство ленточного фундамента для неспециалиста в строительстве может содержать множество подводных камней.Прочность и надежность любого фундамента зависит от многих факторов, поэтому стоит прислушаться к советам профессионалов.

    Например, для массивных заборов специалисты настоятельно рекомендуют использовать бетон марки М200 или М300. Это значительно повышает прочностные характеристики всего основания.

    Для разметки территории желательно использовать уровень или теодолит, так как потом очень сложно исправить ошибки.

    Арматуру для каркаса лучше выбирать диаметром около 10 мм.В идеале его необходимо уложить в траншею, отступив от стен сантиметров на 10. Арматурные стержни соединяются между собой проволокой или используется сварка. Второй вариант предпочтительнее, так как обеспечивает более надежную фиксацию столбиков между собой, чем вязальная проволока.

    Одним из важных и ответственных моментов является заливка фундамента. Этот процесс имеет большое значение во время монтажа фундамента под забор, поэтому, прежде чем приступить непосредственно к заливке бетонного раствора в опалубку, убедитесь, что все в порядке, и подготовьте необходимые инструменты.

    Специалисты рекомендуют дать бетонному раствору постоять около 10 минут, и только потом заливать его в опалубку. Распределите смесь по всему периметру, не оставляйте даже миллиметра свободного места. Не забудьте штыкнуть залитый в опалубку раствор для удаления воздуха.

    Когда весь раствор будет залит, тщательно утрамбуйте его (в идеале лучше использовать глубинный вибратор, если такового нет, подойдет металлический прут или лопата). Затем разровняйте поверхность шпателем.Не забудьте накрыть поверхность основания пленкой, чтобы защитить ее от потери влаги и осадков. Если вы заливали фундамент под забор выше уровня земли и планируете заняться обшивкой, то к этим работам можно приступать через месяц после снятия опалубки.

    Если вы готовите бетонную смесь самостоятельно, то соблюдайте все установленные пропорции. Экономить на материале нельзя, в дальнейшем это приведет лишь к ослаблению прочности бетона и может вызвать деформацию ограждения и все работы по устройству будут напрасны.Для ленточного основания под забор соотношение материалов берется 2:2:1 – щебень:песок:цемент. При этом желательно использовать цемент марки М200.

    При установке столбов забора не забывайте, что металлические трубы подвержены коррозии. Поэтому обязательно используйте специальную краску по металлу, защищающую поверхность от коррозии под воздействием атмосферных осадков.

    Прежде чем приступить к строительству ленточных фундаментов, необходимо разобраться в их особенностях, чтобы не допустить ошибок, которые потом не исправить.
    При устройстве фундаментов необходимо придерживаться следующей последовательности:

    Прежде чем приступить к расчету объема и стоимости стройматериалов для возведения ленточного фундамента, ознакомьтесь с основными требованиями к ним. Ленточные фундаменты возводятся для капитальных сооружений с большой нагрузкой на фундамент. Чтобы правильно залить бутовый или бетонный ленточный фундамент для забора своими руками, необходимо предварительно проверить несущую способность грунта, произвести расчет материалов, узнать глубину заложения фундамента.

    план забора

    Для составления плана работ необходимо измерить длину предполагаемого забора рулеткой с точностью до 1 сантиметра. Такая точность нужна для того, чтобы можно было рассчитать не только количество стройматериалов, но и правильно разместить столбы на плане.

    Как рассчитать глубину и ширину траншеи под фундамент

    Что нужно знать перед началом строительства? Основные вопросы, которые необходимо решить:

    • величина вертикальных и горизонтальных нагрузок;
    • тип почвы;
    • наличие подземных водоносных горизонтов;
    • узнать глубину промерзания грунта в районе строительства.

    Вертикальная нагрузка – это вес строительных конструкций и материалов, расположенных на фундаменте. Расчет производится в тоннах/м2 исходя из объемного веса материалов. Для кирпичного забора учитывается вес одного кирпича (примерно 4,5 кг) и умножается на их количество. Вертикальная нагрузка напрямую связана с несущей способностью грунта и измеряется в кг/см2. Имея общую нагрузку на фундамент, в тоннах на квадратный метр, несложно узнать, сколько кг/см2 приходится на каждый случай.Для этого необходимо разделить нагрузку на площадь в см2.

    Горизонтальная нагрузка может создаваться сильным боковым ветром или навешиванием тяжелых металлических ворот.

    Для определения типа почвы необходимо вырыть яму на глубину промерзания и посмотреть на ее структуру. Котлован даст общее представление о наличии на участке водоносных горизонтов и уровне залегания грунтовых вод.

    Узнайте величину промерзания грунта в любой строительной организации, проводящей строительные работы в вашем районе.Как рассчитать глубину промерзания, см. СНиП 23-01-99*.

    При высоком выходе грунтовых вод на поверхность на дне траншеи необходимо сделать дренажный слой из щебня или гравия толщиной 200 мм.

    Под какие заборы нужны прочные фундаменты

    Сплошные ленточные фундаменты сооружают, если какая-то часть фундамента возвышается над землей. Верхняя часть облицована:

    • декоративная плитка;
    • камень;
    • гипс.

    На ленточных фундаментах можно устраивать сплошные ограждения из профнастила, кирпича, бутового камня. Для таких видов ограждений нужно делать прочное бетонное основание. Особенно это касается заборов с кирпичными столбами. Для них учитываются геометрические размеры кирпича. Кладка кирпичных столбов производится в 1,5 кирпича или 380 мм. Этот размер и будет шириной всего ленточного фундамента. В целях экономии материала зазор между стойками уменьшен по ширине до 200 мм.На него укладывается корпус забора шириной 0,5 кирпича или 125 мм.


    Для уменьшения ширины фундамента до 125 мм необходимо применить армирование бетона. Такие меры приводят к удорожанию строительства. Однако современная промышленность нашла выход. Для усиления используйте арматуру из стекловолокна . Это в несколько раз дешевле металлической фурнитуры.


    Какую марку бетона выбрать

    Для устройства ленточных фундаментов под заборы рекомендуется использовать бетон марки М200 .Бетон марки ниже М200 используют для облегченных конструкций или подготовки под основание. Чтобы рассчитать марку бетона, не нужно изобретать велосипед. Этот вопрос давно изучен и необходимо придерживаться рекомендаций производителей цемента.


    При самостоятельном приготовлении смеси необходимо обращать внимание на водоцементное соотношение и строго его придерживаться. При желании в грунте можно сделать бутобетонный ленточный фундамент с использованием речного или бутового камня.Использование бутового камня значительно снижает расход цемента, и в целом удешевляет строительство при сохранении заданных прочностных характеристик. Бетонный фундамент прослужит сотни лет.

    Попробуйте утопить камни в растворе так, чтобы они не касались друг друга. Между камнями должен быть слой бетона не менее 20 мм.

    Правила приготовления бетонной смеси

    При самостоятельном изготовлении бетонной смеси необходимо строго соблюдать установленные правила:

    1. Сначала подготовьте воду в необходимом количестве.
    2. Всыпьте в воду отмеренное количество цемента и перемешайте.
    3. Добавить песок в цементную воду.
    4. В последнюю очередь добавьте щебень, гравий, гальку.

    Во время приготовления раствор слишком густой или слишком жидкий. Добавьте в него немного песка и цемента в необходимой пропорции.
    Очень часто производители цемента дают рекомендации по приготовлению раствора в килограммах, как будто у каждого дома есть весы, способные взвешивать материалы в тоннах. Поэтому переведите весовые соотношения в объемные.И залить материалы в бетономешалку с ведрами. Это самый удобный способ отслеживать расход ингредиентов.

    Строим ленточный фундамент пошагово

    При возведении фундамента учитывайте некоторые нюансы. Если грунты глинистые и стенки траншеи хорошо держатся и не осыпаются, можно проводить бетонирование в грунте без опалубки. После заливки бетона в грунт по нему сооружают опалубку необходимых размеров.Но следует помнить, что свежевырытая траншея со временем или под воздействием осадков может раскрошиться. Поэтому заливать бетонную смесь нужно быстро, не дожидаясь разрушения стенок траншеи.

    Если грунты песчаные или супесчаные, то опалубку придется делать как в земле, так и над землей. Ширина траншеи должна быть такой, чтобы рабочий мог свободно стоять в ней хотя бы с одной стороны. Для прочности и жесткости опалубки в землю вбивают деревянные колья.Щиты стянуты металлическими стяжками. Чтобы фундамент был одинаковой толщины, между щитами устанавливаются деревянные распорки одинакового размера. Во время заливки смеси они вытягиваются.


    При необходимости армирования основания смесь необходимо уплотнить вибраторами. Если вибратора нет, замените их стальными пиками из арматуры. Бетонная смесь при заливке «штыкуется» слоями примерно по 200 мм.

    Опалубку разрешается снимать на третьи сутки. И делать укладку не ранее, чем через 2-3 недели. Бетонная смесь полностью затвердевает через 30 суток, а набирает максимальную прочность через 21 сутки.

    Пошаговая инструкция по строительству ленточного фундамента в 14 шагов :

    1. Отметьте границы участка колышками и протяните канат или стальную проволоку по внешней границе фундамента. Это будет разметка.
    2. Выкопать траншею на глубину промерзания грунта по расчетной ширине.При необходимости засыпать щебнем или гравием с утрамбовкой для дренажа. Это делается для отвода грунтовых вод.
    3. Сделайте разметку под столбы и установите их.
    4. Если грунты глинистые и есть риск просадки тела фундамента, установите в самом низу несколько стержней арматуры диаметром 8 мм и более.
    5. Подложите под арматуру небольшие камни. Он должен полностью впитаться в бетон.
    6. Вбейте колья в борта выкопанной траншеи на ширину фундамента.
    7. Установить опалубку из досок толщиной не менее 25 мм. Выведите отметку верхней плоскости фундамента и протяните проволоку внутри опалубки. Это будет верхний уровень бетонирования.
    8. Для постоянной ширины бетонного фундамента сделайте распорки одинаковой длины и установите между досками. Во время бетонирования их нужно будет вытащить.
    9. Чтобы корпус фундамента не лопнул, стяните опалубку проволочными стяжками.
    10. Установите стойки вертикально и закрепите их. Для того, чтобы установить все стойки ровно, натяните проволоку между крайними стойками.
    11. Залить бетон в опалубку. Уплотняйте бетон слоями через каждые 200 мм.
    12. Выровняйте верхний слой.
    13. Подождите хотя бы неделю и снимите опалубку.
    14. Через три недели допускается укладка на бетонное основание.

    Видео: Фундамент под забор с кирпичными столбами

    Видео: Технология устройства фундаментов под тяжелые заборы

    Четыре смарт-насадки:

    1. Не делать перерывов в работе при заливке бетона.Если такой разрыв устранить не удается, не поленитесь закрыть шов мокрой тряпкой и обмотайте его полиэтиленом, чтобы уменьшить испарение воды.
    2. При угрозе ночных заморозков использовать пластификаторы.
    3. Помните, что даже 2-3 см опилок защитят бетон от разрушительного воздействия отрицательных температур.
    4. Бывают случаи, когда необходимо закончить работы раньше срока, установленного для твердения бетона. В этом случае используйте ускорители твердения бетона.Если нет возможности купить ускорители затвердевания, используйте для этих целей пищевую соду.

    Если вы хотите защитить свой участок от соседей, прохожих и обеспечить сохранность частной собственности, используйте заборы. Но чтобы забор был надежным и прочным, необходимо создать прочный фундамент. Отсюда возникает вопрос – чем залить фундамент под забор и каковы основные правила выполнения этой операции. Требования, которые возникают к основанию забора, такие же, как и к жилым помещениям, стойкость к разрушению и способность выдерживать вес конструкции.

    Типы фундаментов для заборов

    Самые надежные заборы делаются из железных стержней, кирпичей или бетонных плит, из-за чего вес становится довольно большим. Это не позволяет использовать мелкозаглубленные или мелкозаглубленные фундаменты, ввиду ненадежности возможности обрушения.

    При выборе типа фундамента стоит учитывать несущую способность грунта и уровень грунтовых вод. При этом важно, какие строения или дороги находятся поблизости.Без качественной геологоразведки, расчета и составления плана строительства тяжелый забор представляет опасность не только для владельцев, но и для прохожих.

    Существует 4 вида фундамента для забора:

    • ленточный;
    • камень;
    • столбчатый;
    • колонна-лента (смешанная).

    Лента равномерно распределяет нагрузку от забора на грунт и используется для тяжелых ограждений. При высоте фундамента 50 см и более его наземная часть составляет всего 10 см, а остальная часть размещается в земле.Для создания ленточного фундамента используют кирпичи, монолитные блоки или заливку бетоном.


    В каменном фундаменте используются крупные камни разных размеров и цемент. Это достаточно прочный способ ограждения. Он не подвержен повреждениям, не требует особого ухода.

    Столбчатый фундамент применяется для легких ограждений в связи с тем, что нагрузка на грунт передается точечно. Его строят из камней, кирпичей, свай или заливают бетоном, легко подготавливают и возводят.

    Колонна-лента. При таком типе фундамента основная нагрузка идет на столбы, а благодаря заливаемому сверху ленточному основанию она распределяется равномерно. В этом фундаменте ленточный цоколь заглубляется максимум на 20 см. Его строят из железобетонных или металлических свай, которые сверху укрепляют цементным раствором.

    Армирование фундамента

    Любой фундамент, кроме свайного типа, можно усилить, вкопав в землю специальные опоры.Такие опоры могут быть изготовлены из специальной древесины, труб и других материалов, придающих жесткость основанию. Этот способ очень популярен для создания ленточной основы. Опоры после специальной обработки закапывают в землю на глубину до 2 м с шагом 2–3 м.

    Если забор планируется из профнастила, то усиление фундамента обязательно. Трубы будут не только скреплять фундамент, но и удерживать на себе листы забора.

    Перед нанесением антикоррозионного состава на металлические усилители необходимо очистить их от ржавчины и любых других загрязнений.Если используются металлические трубы, то они должны быть покрыты влагостойкими составами не только снаружи, но и внутри. Еще одним вариантом защиты от влаги, содержащейся в связующих растворах, является установка на концах труб заглушек.

    Подготовительные работы

    Для заливки фундамента под забор необходимо закупить материалы и инструменты, а также подготовить территорию в зависимости от выбранного фундамента. Главное иметь план строительства с точными расчетами, которые облегчат строительные работы, и сэкономят деньги на покупке и переделке ошибок.

    Инструменты и материалы:

    • арматура диаметром 0,8 мм;
    • сварочный аппарат или вязальная проволока для арматуры;
    • металлические жерди диаметром 5 см и более для укрепления жердей;
    • трубы профилированные для забора из профлиста;
    • доски или другие материалы для опалубки;
    • рулетка;
    • колышки для разметки территории;
    • веревка, создает границы земляных валов, концы обвязываются вокруг колышков;
    • уровень, для проверки горизонтальности;
    • бетономешалка или строительный миксер с емкостью для приготовления раствора;
    • лопаты
    • , если траншея или котлован будут создаваться вручную.

    Строительство фундамента начинается с разметки. Для этого по периметру будущего фундамента устанавливаются колышки, по четыре на каждую стену, и между ними натягивается веревка. У вас должен получиться прямоугольник из веревки. Чтобы веревка не провисала, устанавливаются дополнительные колышки. Для столбчатого фундамента отметьте положение столбов, поставив колья по их углам, и закрепив веревки поперек предыдущего, чтобы получился квадрат размером с будущий столб.

    Для ленточного фундамента делается отступ с каждой стороны бордюра по 30 см для монтажа опалубки. Если фундамент смешанного типа, то траншея между ямками под будущие столбы делается глубиной 30-40 см.

    Если будет использоваться кирпичный фундамент, то необходимо предусмотреть не менее 2 м свободного пространства. Это необходимо и для столбчатого фундамента из кирпича.

    Если забор строится на склоне, то необходимо учитывать, что дно траншеи должно быть ступенчатым, а основание будет состоять из нескольких секций.Дно каждого фрагмента должно быть абсолютно ровным, а для предотвращения скольжения края соседних секций соединяются жердями.


    Создание фундамента ленточного типа

    На дно траншеи укладывается щебень от 10 см, после чего его необходимо выровнять. Поверх щебня насыпается 5 см песка, и утрамбовывается. После этого можно переходить к установке опалубки. Оптимальный вариант бетонирования под забор – съемная опалубка из досок.Они достаточно прочны и достаточно дешевы для частного строительства. Сначала нужно вмонтировать доски в щиты, которые будут стенками опалубки, затем опустить их в траншею и установить перемычки так, чтобы фундамент был одинаковой ширины. Создание упоров в стенках траншеи по всей длине опалубки.

    Перед заливкой бетона необходимо создать армирование. Арматура может быть приварена или стянута проволокой, на результат это особо не влияет.Готовая арматура должна содержать 4 горизонтальных стержня, по 2 снизу и сверху, а также вертикальные стержни с шагом 20 см. Арматура должна быть на 1,5-2 см меньше будущего фундамента, чтобы бетон полностью покрывал его, исключая попадание влаги. На место будущей калитки или калитки поверх арматуры приваривается ростверк для усиления несущей способности.

    Как правильно заливать ленточный фундамент под забор, можно посмотреть на видео

    Для предотвращения просачивания «бетонного молока» в грунт на дно опалубки укладывается плотная пленка или гидроизоляция в зависимости от средств выделено на строительство.Если этого не сделать, основание может стать хрупким и склонным к трещинам. При небольшом бюджете и невозможности использования утеплителя траншею увлажняют водой, чтобы земля не вытягивала ее из фундамента. Однако из-за времени высыхания бетонной смеси этот способ все же менее надежен.

    Заливка фундамента

    Смесь для фундамента создается в пропорциях 4:2:1, песок, щебень и цемент соответственно. Для однородной консистенции необходимо начать смешивание с цементом и водой, после получения однородного состава постепенно добавляют песок, а затем щебень.Если фундамент не секционный, то смесь желательно залить в течение 1 суток. Бетон заливается в опалубку на 5–10 см, после чего устанавливается арматура, и заливка продолжается. Арматуру лучше закреплять вверху до тех пор, пока бетонная смесь не достигнет ее верха, это предотвратит возможные перекосы, которые могут возникнуть из-за неоднородности бетона при заливке.


    При ступенчатом фундаменте то же самое делается только в секциях, причем арматура по краю нижней выступает так, чтобы быть продолжением верхней арматуры.После затвердевания нижней арматуры монтируют опалубку верхней секции и соединительной колонны и заливку повторяют. Благодаря такой конструкции достигается равномерность основания, что предотвращает возможные оползни забора.

    Прежде чем приступить к строительству забора, как и в фундамент дома, необходимо уложить теплоизоляционный материал. Самым доступным является рубероид.

    Отличие заливки столбчатого основания от ленточного только в конечном результате.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.