Расчет армопояса. Под междуэтажным перекрытием (за исключением монолитного ж/б перекрытия) в блочном/кирпичном доме необходимо устраивать армированный пояс из железобетона - армопояс. Основное предназначение армопояса под междуэтажным перекрытием - равномерно распределить нагрузку на стены. В некоторых частных случаях, армопояс может быть расположен непосредственно над оконными проемами и выполнять функции перемычек. Размеры поперечного сечения армопояса и диаметр рабочей арматуры должен быть определен по расчету ж/б конструкций. Диаметр вспомогательной арматуры, не должен быть менее 6 мм. Для примера рассчитаем частный случай, где армопояс расположен непосредственно над оконным проемом и выполняет функцию ж/б перемычки. Пример расчёта армопояса. Требуется рассчитать армопояс 250×200мм (высота×ширина) над оконным проемом шириной 2,1м; под облегченные плиты перекрытия ПНО размером 6280х990х160мм и весом 1500 кг. Расчёт. М = qL²/8, где q - распределенная нагрузка на каждый метр армопояса q = собственный вес армопояса + нагрузка от плит ПНО + эксплуатационная нагрузка q = 2500кг/м³×1м×0,2м×0,25м +1500кг/2 +400 кг/м²×6м/2 = 125 кг/м + 750кг/м + 1200 кг/м = 2075 кг/м h0 = 21см - расстояние от центра сечения арматуры до края сжатой зоны ж/б перекрытия Расчётное сопротивление сжатию для бетона класса В20 - Rпр (Rb) = 117 кгс/см2 (11,5 МПа). b = 0,2 м, тоже значение что и в моих предыдущих расчетах в группе построим свой дом. Расчетное сопротивление растяжению для арматуры класса А-III - Ra = 3600 кгс/см2 (355 МПа). М = 2075×2,1²/8= 1143,84 кг м А0 = M/b×h0²×Rпр = 1143,84 /(0,2×0,21²×1150000) = 0,1127 По вспомогательной таблице для расчёта изгибаемых элементов прямоугольного сечения, армированных одиночной арматурой (согласно "Пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелых и легких бетонов без предварительного напряжения арматуры (к СНиП 2.03.01-84)") находим η = 0,94 и ξ = 0,12. Требуемая площадь сечения арматуры: Fa = M/η×h0×Ra = 1143,84 /(0,94×0,21×36000000) = 0,000165 м2 = 1,61 см2. Основная рабочая арматура армопояса: 2 стержня Аlll d12мм, центр сечения арматуры находится на расстоянии 4 см от низа армопояса. Fa(факт)= 2,26см² Fa ≤ Fa(факт) 1,61 см² < 2,26см² Условие выполняется. Коэффициент армирования - μ = Fa/b×h, Процент армирования - μ% = 100×μ μ% = 100×2,26/25×20 = 0,452 % Проверка соблюдения граничных условий: ξ ≤ ξR ξR = ξ0/{1+σа/400(1+ξ0/1,1)} ξ0 = a - 0.008Rпр, где Rпр принимается в МПа; коэффициент а = 0.85 для тяжелого бетона и а = 0.8 для бетона на пористых заполнителях. ξ0 = 0.85 - 0.008 11,5 = 0,758 ξR = ξ0/{1+σа/400(1+ξ0/1,1)} ξR = 0.758/(1 + 365/400(1 + 0.758/1.1)) = 0,2984 0,12 < 0,2984 Граничное условие выполнено. Проверка прочности по касательным напряжениям. Так как арматуру в верхнем слое и поперечное армирование в армопоясе (хомуты или вертикальные стержни) мы не предусматривали, то следует проверить прочность армопояса по касательным напряжениям: Qmax ≤ 2.5×Rbt×b×ho , где Qmax - максимальное значение поперечной силы (определяется по эпюре поперечных сил). При нашей расчетной схеме Qmax = ql/2 = 2075 2,1/2 = 2178,75 кг; Rbt - расчетное сопротивление бетона растяжению, для класса бетона B20 Rbt = 9,18 кгс/см2; 2178,75 кг < 2,5×9,18×20×21= 9639 кг Q ≤ 1.5Rbt×b×h0²/с или Qmax ≤ 0.5Rbt×b×ho + 3ho×q , где Q - поперечная сила в конце наклонного сечения, начинающегося от опоры; значение с принимается не более сmax = 3ho. При нашей расчетной схеме значение Q на расстоянии 3×21 = 63 см или 0,63м от опоры составит Q = ql/2 - 0,63q = 2178,75 - 2075 0,63= 871,5кг; 871,5 кг < 1.5 9,18 20 21²/63 = 1927 кг Условия прочности по касательным напряжениям выполняется и в этом случае расчёта поперечной арматуры по сечениям, наклонным к продольной оси, не требуется. Однако это вовсе не означает, что арматура в верхней части ж/б армопояса и поперечная арматура совсем не нужны. Арматура верхнего пояса и поперечная арматура перераспределяет внутренние напряжения, а потому использование арматуры в верхнем поясе и поперечной арматуры необходимо, так как все возможные нагрузки и их сочетания предусмотреть невозможно. Диаметр стержней арматуры верхнего пояса и поперечной арматуры можно выбрать меньше диаметра рабочей арматуры.
После возведения стен дома из штучных материалов (кирпичей или блоков), следующей важной операцией обычно идет заливка армированного пояса. Особую важность этот элемент общей конструкции приобретает при строительстве домов из газосиликатных блоков – подобная верхняя обвязка нужна и для придания жёсткости всей «коробке», и для крепления мауэрлата, то есть в качестве своеобразного «ленточного фундамента» для последующего монтажа крыши.
Случается, что ведущие самостоятельное строительство хозяева участков, пытаясь сэкономить на всем, ищут способы, как можно обойтись без армопояса, какие есть технологии крепления мауэрлата прямо на блочную или кирпичную кладку. И хотя, да, такие методы теоретически существуют, назвать их абсолютно надежными – очень сложно. Поэтому – добрый совет: никогда не отказываться от армированного пояса, тем более, что в ряде случаев он и не потребует слишком больших финансовых и трудовых затрат.
А чтобы оценить масштаб предстоящей работы, используйте калькулятор количества бетона для заливки армопояса – он не только покажет количество раствора, но и даст «раскладку» по исходным ингредиентам для его самостоятельного приготовления.
Цены на бетономешалку
бетономешалка
Некоторые пояснения по проведению расчетов будут приведены ниже.
Необходимость создания армопояса под мауэрлат при сооружении крыши не всегда очевидна начинающим строителям. У них зачастую создается неверное представление об армированном укреплении основы для возведения кровли как о чем-то ненужном и излишнем. Однако, армопояс – важный посредник, распределяющий нагрузку крыши на стены здания. Рассмотрим, почему необходим армопояс под крышу, какие функции он выполняет и как выполнить его обустройство своими руками.
В этой статье
Необходимость армопояса
Начнем рассмотрение армированного основания под крышу с его основных функций.
Преобразование нагрузки
Стропильные ноги передают мауэрлату нагрузку, основное сосредоточение которой находится в местах опоры стропил на стены дома. Задача мауэрлата и армопояса преобразовать эту нагрузку, сделав ее равномерной. На мауэрлат воздействуют два типа нагрузок. Это вес самой крыши, скопившегося на ней снега, воздействие на кровлю порывов ветра и другие природные явления.
Другая нагрузка связана с распиранием стропилами стен здания. При повышении веса кровли она значительно возрастает. Современные материалы для строительства зданий, такие как керамзитобетон, газобетон, при ряде положительных характеристик не способны выдерживать подобную распирающую нагрузку. Перед монтажом на них мауэрлата в обязательном порядке необходимо создать армированный пояс.
Кирпичные стены обладают большей выдержкой к точечным нагрузкам, потому для монтажа на них мауэрлата достаточно применять анкера или закладные детали. Однако, эксперты рекомендуют использование армопояса и для кирпичных стен, если здание возводится в сейсмоопасном регионе.
Крепление кровли к дому
Важнейшая и основная задача мауэрлата – это прочное крепление кровли к дому. Таким образом, сам мауэрлат должен быть надежно смонтирован к зданию.
Основные задачи армированного основания под крышу можно свести к следующим пунктам:
- Удерживание строгой геометрии здания при любых ситуациях: сезонные колебания почвы, землетрясения, усадке дома и т. д.;
- Выравнивание стен в горизонтальной проекции, исправление неточностей и огрехов, допущенных при возведении стен;
- Обеспечение жесткости и стабильности всей конструкции строения;
- Равномерное и распределенное рассредоточение нагрузки крыши на стены здания;
- Возможность прочного крепления к армированному основанию важных элементов кровли, в первую очередь мауэрлата.
Расчет армированного основания под крышу
Процесс армирования основания под мауэрлат начинается с планирования и расчетов. Необходимо сделать расчет размеров армопояса. По строительным стандартам он должен быть шириной, равной ширине стены, и не менее 25 см. Рекомендуемая высота армированного основания находится в районе 30 см. Армопояс и уложенный на него мауэрлат должны опоясывать весь дом.
Если возведение стен производится из газобетона, то верхний ряд делается из камня в виде буквы U, который создает опалубку.
В нее необходимо заложить армирующие элементы и залить всю конструкции раствором цемента.
Перед началом собственно строительных работ необходимо также подготовить необходимый инструментарий и строительные материалы. Для создания армированного основания под крышу понадобится:
- Бетономешалка для качественного замешивания раствора цемента;
- Специализированный вибратор, который разгоняет цементный раствор в опалубке, не допуская создания в конструкции пустот из воздуха;
- Материалы для сооружения опалубки;
- Арматура.
Технология установки
Монтаж армопояса начинается после кладочных работ. Необходимо дождаться полного высыхания кладки.
Создание опалубки и укладка арматуры
Первым этапом ведется сооружение опалубки. В зданиях из газобетонных блоков крайний ряд кладки производится из блоков в виде буквы U. Если таковых не имеется в распоряжении, то наружная часть опалубки создается из распиленных 100 мм блоков, а внутренняя – из досок. Монтаж производится при строгом соблюдении горизонтального уровня.
В опалубку закладывается каркас из арматуры. Его продольная часть формируется из 4 прутьев арматуры с диаметром от 12 мм. Поперечные крепления делаются из прутов 8 мм диаметра при соблюдении шага не больше 25 см. В проекции каркас выглядит как квадрат или прямоугольник. Детали каркаса монтируются с нахлестом до 20 см. Места соединения соединяются вязальной проволокой. В растворе подобный армированный каркас существует как монолитный.
Укладка каркаса предусматривает соблюдение определенных правил:
- Толщина бетона от каркаса до опалубки не меньше 5 см;
- Чтобы соблюсти это правило под каркас подкладывают подставки из брусков нужной высоты.
Важной частью работ является укрепление каркаса опалубки. Если этого не сделать, то ее разопрет от тяжести бетона. Это можно выполнить различными методами:
Установка крепежных элементов для мауэрлата
После работ с опалубкой и укладки арматуры можно приступить к установке крепежа для мауэрлата. Рекомендуем использовать резьбовые шпильки. Удобно приобрести шпильки диаметра 12 мм. Длина шпилек рассчитывается с учетом того, что их низ крепится к каркасу, а верх выступает над мауэрлатом на 2-2,5 см.
Установка шпилек производится с учетом:
- Между двумя стропилами есть минимум одна шпилька;
- Максимальный шаг установки – не более 1 метра.
Заливка цементным раствором
Главная особенность армированного основания под мауэрлат – его прочность. Достигнуть ее возможно только при заливке бетонного раствора за один раз.
Для создания бетонной смеси применяется бетон не меньше М200. Наилучшая смесь для залития пояса готовится по следующим пропорциям:
- 1 часть цемента М400;
- 3 части промытого песка и столько же щебня.
Повысить прочность и скорость затвердевания смеси поможет применение пластификаторов.
Так как для создания армопояса требуется сразу много смеси, то целесообразно использовать бетономешалку и специальный насос для подачи раствора. При отсутствии оборудования потребуется помощь нескольких человек для приготовления и непрерывной подачи готовой смеси.
После заливки бетона в опалубку важно выгнать весь воздух из возможных воздушных карманов. Для этого может использоваться специальный прибор вибратор и простая арматура, которой смесь протыкается по всему периметру.
Монтаж мауэрлата
Снятие опалубки с армопояса возможно как только бетон достаточно затвердеет, а к монтажу на конструкцию мауэрлата можно приступить не ранее, чем спустя 7-10 дней после залития армопояса.
Перед укладкой детали мауэрлата должны быть специальным образом подготовлены:
- Брус мауэрлата обрабатывается антисептиками;
- Соединения его отдельных элементов выполняются методом прямого замка или косой прирубкой;
- Мауэрлат прикладывается к армопоясу и отмечаются места для шпилек. Отверстия под крепления просверливаются.
Укладке мауэрлата предшествует укрытие армированного основания слоем рулонной гидроизоляции, как правило, для этих целей используется рубероид.
Мауэрлат крепится большой шайбой и гайкой, для подстраховки используются контргайки. После затяжки всех крепежных элементов оставшиеся верхушки шпилек срезаются болгаркой.
Подведем итоги
Армированное основание под мауэрлат – скорее необходимость, чем роскошь. Кровельная конструкция оказывает довольно большое воздействие на стены дома, которое хотя и распределяется равномерно благодаря мауэрлату, но может негативно сказаться на прочности всего здания.
Создание армопояса необходимо в строениях из газо– и керамзитобетона из-за непрочности данных материалов, в зонах с высокой сейсмической активностью. Также укрепление стен под мауэрлат целесообразно проводить при создании тяжелых кровельных сооружений.
Выполнение армирования верхней части стен не является сложной работой, требующей привлечения специалистов. При соблюдении ряда правил и привлечении помощников ее можно выполнить собственными силами.
длина пролёта (м) - 2,3
вес плиты перекрытия (кг/м2) - 330
стяжка (кг/м2) + мебель и т.д. - 270
Стена (по формуле - 1900*0,38*(длина пролёта/2)*1,2(отделка)(кг/м.п.) - 996
Кровля (+снег и т.д.) (кг/м.п.) - 1000
Ширина перемычки (м) - 0,38
h (по формуле (h01+h02)/2) (м) - 0,17
Собственный вес перемычки (кг/м) - 279,68
Длина плиты ((5+4,8)/2)(м) - 4,9
Расчетная нагрузка на погонный метр составит (кг/м.п.) - 7176,04
Максимальный изгибающий момент для такой балки составит (М макс./1,5) (кгм) - 3163,437633
(Здесь разделил на 1,5, т.к."Если балка - часть армопояса, значит ее следует рассматривать как жестко защемленную балку. Т.е. максимальный момент будет на опорах и будет в 1.5 раза меньше, чем для шарнирно-опертой балки. И работать на опорах будет именно верхняя арматура.")
А0 - 0,198659727
По таблице? - 0,89
По таблице ξ - 0,22
Коэф. качества обжатия бетоном арматуры (качество вибрации), Ко - 0,8
Требуемая площадь сечения арматуры (см2) (Здесь умножил на Ко) - 7,259853568
На данный момент в армопоясе заложено сечение (3 вверху + 3 внизу)* 1,5386(площадь арматуры Ø14 мм) = 9,2316
Верны мои расчёты? Достаточно ли запаса прочности, чтобы я мог спать спокойно:)?
20-07-2015: Доктор Лом
Ваша старательность достойна всяческих похвал, но и ошибок вы наделали достаточно. Думаю, запаса прочности хватит, хотя и пересчитать с учетом (или не учетом) следующих ошибок стоит:
1. Нагрузка на плиту принята с хорошим запасом, но я это только приветствую.
2. При таких размерах вашего проема и при условии, что простенки с каждой стороны проема не менее 0.8-0.9 м расчетную нагрузку от вышележащей стены принимают меньшего значения, подробности смотрите в статье "Расчет металлической перемычки для несущих стен". Да и нагрузка от кровли в этом случае уйдет на простенки.
3. Для упрощенного расчета следует использовать только ho1. Если вы хотите учесть наличие арматуры в сжатой зоне, то методика подобного расчета изложена в статье "Расчет ж/б балки с арматурой в сжатой зоне".
4. Формула для определения момента на опорах М = ql^2/12.
20-07-2015: Владимир
Спасибо за быстрый ответ.
Просчитал ещё раз по методике вычисления площади сечения арматуры, уложенной в один ряд, для нижней части балки и получил значение 3,05 см2. У меня заложено 3 нитки 14-й арматуры, что составляет 4,62 см2. Получается что запас есть.
Но у меня два ряда, значит в нижнем ряду площадь сечения арматуры должна быть меньше, чем полученные 3,05 см2. Считаем по методике приведенной в статье "Расчет ж/б балки с арматурой в сжатой зоне". В статье рассматривается ситуация, когда условие am < aR не выполняется.
При моих данных условие am < aR выполняется, т.е. нет необходимости использовать арматуру в сжатой части. Если продолжить вычисления то имеем отрицательное значение A"s=-9,2 см2. Если и дальше продолжить вычисления, то As=ξRRbbho/Rs + A"s и равняется 7,79 см2. Получается что при условии am < aR по приведенным формулам рассчитывать площадь сечения нельзя. Как же мне зная площадь сечения в сжатой зоне найти необходимую площадь сечения в растянутой зоне?
21-07-2015: Доктор Лом
Если у вас согласно расчетам даже в растянутой зоне арматура заложена с хорошим запасом, то усложнять расчеты учетом арматуры в сжатой зоне не имеет смысла, так как арматура в сжатой зоне еще больше увеличит запас прочности, другими словами ваша конструкция выдержит еще большую нагрузку.