Какую арматуру выбрать для ленточного фундамента: 8 советов, какую арматуру использовать для фундамента

Какую арматуру лучше использовать для конкретного типа фундамента

Важной составной частью железобетонных конструкций, к которым также относится множество типов фундаментов, является арматура. Именно благодаря этому элементу плиты, ленты, буронабивные сваи – все отдельные составляющие оснований постройки наделяются способностью противодействовать растягивающим нагрузкам. Арматура для фундамента – все равно, что скелет для человеческого тела. Без нее бетонная конструкция не может похвастаться долговечностью и надежностью, не говоря уже о безопасности. В этой статье мы рассмотрим типы используемой в строительстве арматуры, рассмотрим ситуации, в которых лучше использовать тот или иной тип арматуры, дадим некоторые рекомендации по правильному армированию фундамента и затронем еще целый ряд вопросов.

Арматура – что, как, почему

Арматура представляет собой прочные изделия круглого гладкого или периодического (ребристого) профиля. Чаще всего прутья арматуры производят из стали, но в последнее время не редко можно услышать об изделиях из стеклопластика которые, как утверждают производители, превосходят аналоги по показателям прочности более чем в два раза. Важной характеристикой арматуры является ее диаметр. В продаже можно встретить изделия диаметром 5,5, 6, 8…32 мм. Как правило, чем больше диаметр прута, тем более высокие требования предъявляются к его прочностным характеристикам. В индивидуальном строительстве, а именно им мы и занимаемся, чаще всего используют арматуру диаметром 8-16 мм. Причем, арматурный каркас для фундамента одного типа, например, ленточного, требует использования прутов одного диаметра, а каркас буронабивного свайного – другого. Впрочем, об этом мы поговорим подробнее ниже.

Если вы интересовались покупкой арматуры, то успели обратить внимание на то, что одни образцы имеют ребристую поверхность, а другие – гладкую. Какой тип прута лучше подходит для вашего фундамента? Материал, который будет непосредственно воспринимать растягивающие нагрузки, должен иметь ребристую поверхность. Это позволит ему более прочно сцепиться с бетонным раствором (о бетоне для фундамента читайте здесь) за счет увеличенной площади соприкосновения. В свою очередь пруты с гладкой поверхностью (как правило, имеющие небольшой диаметр) целесообразно применять в качестве конструктивного, а не функционального элемента скелета. Попросту говоря, гладкая арматура нужна лишь для того, чтобы должным образом сориентировать в пространстве ребристую.

Соединение арматуры

Самым простым способом укладки арматуры в фундамент является сварка прутьев в единый каркас. Такая технология отличается еще и высокой скоростью. Вот только при этом большая часть изделий (прутьев) в месте сваривания теряет свои прочностные характеристики. Поэтому мы не рекомендуем использовать сварку, а приберечь ее для совершенно безвыходных ситуаций.

Другим вариантом конструирования каркаса является так называемая вязка арматуры, которая подразумевает создание проволочного соединения в каждом пересечении прутьев «скелета». Данный процесс является достаточно трудоемким, но если приноровиться, то на каждое соединение будет уходить не более 5 секунд. Последовательность вязки изображена на рисунке ниже. Все вышеперечисленные операции лучше проводить перед тем, как установлена опалубка для фундамента.

Обращаем ваше внимание на то, что более 50% всех пересечений прутов должны быть соединены. Это относится, в первую очередь, к угловым частям каркаса.

Армирование при возведении ленточного фундамента

Одной из особенностей ленточного монолитного основания является то, что независимо от высоты при его возведении достаточно использовать всего 2 пояса армирования – сверху и снизу. Чаще всего используют прутья диаметром от 10 до 14 мм – в зависимости от нагрузки. Чем капитальнее постройка, тем больше диаметр используемой арматуры. Каждый армирующий пояс состоит из пары продольных ребристых прутов. Они соединяются посредством перемычек из гладких прутков диаметром 8 мм, расположенных с шагом 500 мм в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Важно, чтобы все элементы каркаса впоследствии были покрыты защитным слоем бетона – около 50 мм (для защиты от влаги). Одновременно нужно учитывать то, что продольно ориентированные пруты должны быть максимально приближены к горизонтальной поверхности, играя роль балки, устойчивой к растяжению. Именно по этой причине не стоит увлекаться и прятать пояс глубже. Вертикальные конструктивные элементы устанавливают на предварительно подготовленное основание – 30 мм подбетонку. Это позволяет уберечь металл от коррозии, которая неминуемо возникла бы в иных ситуациях из-за воздействия влаги.

Также отметим необходимость изгиба арматуры на углах – не стоит укладывать пруты под прямым углом друг к другу, т.к. это сведет на нет все старания по созданию монолитной конструкции. Пруты размещают внахлест не менее 250 мм и прочно связывают проволокой.

Армирование при строительстве буронабивного основания

При усилении буронабивной сваи используют ребристые пруты диаметром 10 мм. Их может быть 2, 3, 4 или более – в зависимости от диаметра используемой формы заливки. Как правило, в качестве последней используют асбестоцементную трубу диаметром 200 мм. В этом случае можно использовать 3-4 прута арматуры, соединенные вместе так, как показано на рисунке ниже. Важно, чтобы элементы каркаса отступали от трубы не менее чем на 50 мм. Так же нужно учитывать, чтобы нижние части прутов упирались на заранее подготовленную бетонную площадку (см. статью о буронабивных сваях).

Армирование для плитного фундамента

Плитное основание является одним из самых надежных и при этом самых дорогостоящих решений. Цена арматуры для фундамента, которую придется заплатить за нулевой цикл при таком строительстве, может составить до 20% от общей стоимости постройки.

При возведении такого типа основания используют ребристую арматуру диаметром 10-16 мм в зависимости от пучинистости грунта и величины нагрузки от будущего здания. Чем сложнее условия строительства, тем больше диаметр стальных прутьев. Укладывается два пояса, причем таким образом, чтобы образовались клетки со сторонами 200 мм.

Загрузка…

Какая арматура нужна для ленточного фундамента: какую лучше использовать

Применяемая арматура для фундамента

Перед тем, как определиться с выбором арматуры при обустройстве ленточной фундаментной основы, стоит уяснить, какими характеристиками она должна обладать.

Бетон считается прочным материалом, но он не является стойким к деформациям растяжения. Бетонный ленточный фундамент отлично выдерживает различные нагрузки, не подвергается деформации и не имеет разрывов, для этого его и укрепляют арматурой.

Ленточный фундамент укрепляют не только горизонтальной арматурой. Здесь используют еще и арматурные прутки, которые обеспечивают прочность фундамента в любой ситуации. Эти пруты располагают вертикально. Поскольку при таком виде основы, нагрузки на срез незначительны, вертикальные прутья арматуры предназначены больше для удержания поясов горизонтальной арматуры.

Прутья для ленточной основы

Схема армирования углов ленточного фундамента

Какую арматуру необходимо использовать в случае возведения ленточной основы? Рабочим типом арматуры для данного типа фундаментных основ используют прутья класса А 2, то есть те, что имеют маркировочные обозначения А 300, А 3 – А 400, А 5 – А 800 или А 6 – А 1000. Это пруты с поверхностью, похожей на косичку.

Благодаря такой внешней форме, арматура хорошо сцепляется с бетоном. Для дополнительного варианта вертикальной арматуры, используют горячекатаные гладкие стержни. Подходит здесь арматура маркировки А 240. Возможно в данном случае, использование арматуры ребристой формы. Она тоже помогает максимально соединить арматуру с бетоном.

У ленточного фундамента зона наибольшего растяжения расположена на поверхности, потому арматура в бетон не углубляется. Основные пруты имеют диаметр 1− 1,4 см. Для тяжелых строений подойдут 2,2 см. Дополнительные арматурные пруты обычно имеют диаметр от 4 до 10 мм.

Процесс арматурного усиления

Правильная вязка арматуры для фундамента

Рассмотрим, как монтируют прутки перед началом установки арматуры:

1. Вдоль вырытого котлована делают опалубку, а затем вбивают вертикальные прутки. На вертикальные пруты навязывают два параллельных горизонтальных пояса. Эта арматура является основной.
2. Арматура не теряет свою форму по окончании укладки бетона, и сможет задержать его разрушение, что и обуславливает невероятную прочность такого фундамента. Если ширина основания 40 см и менее, то достаточно для армирования двух прутов внизу и стольких же вверху.
3.  Если фундамент в ширину более 40 см, то в горизонтальных линиях вяжут по три прутка так, чтобы один из них шел по центру. Крайне редко допускают до четырех в поясах.
4. Выбор прутков, которые вбиваются вдоль края фундамента, должен соответствовать его высоте. Соединять пруты лучше так, чтобы вертикальные прутья не выступали выше 8 − 10 см.
5. Уделяется внимание углам при таком армировании . Ведь на углы действуют силы, вызывающие сжатие и растяжение. Если ошибиться при укреплении углов арматурой, то каркас утратит цельность конструкции, а это может повлечь появление трещин.

Армирование углов ленточного фундамента (схема)

Прутья недопустимо класть под 90 градусов один относительно другого. Их желательно изогнуть. Параллельные пруты поясов объединяют в единую систему лент.

Перекрывающее расстояние между прутьями на углу фундамента, должно быть не менее 25 см. При таком нахлесте каркас, залитый бетонным раствором, не прогнется и будет удерживать форму при деформации.

Укладывают арматуру не на грунт, а на специальную бетонную подушку, залитую на дно траншеи. Высота подушки должна быть примерно 6 см. Это проводится перед началом привязки или приваривания нижнего пояса к вертикально располагающимся прутьям.

Главную нагрузку несут четыре горизонтальных прута. Они и защищают фундамент от растяжения. Поперечные прутья перемычек испытывают меньшие нагрузки и меньше деформируются.

Решая проблему, какие потребуются арматурные пруты для ленточного основания, можно использовать и прутья меньших диаметров для образования перемычек. Это поможет немного снизить траты на подобные материалы.

Довольно много дискуссий идет по вопросам, какую арматурную проволоку применять. Из желания сэкономить, нередко выбираются именно прутья с гладкой поверхностью, поскольку они дешевле.

Но, с рифленой формой поверхности, арматура дает более качественный уровень сцепления армирования с бетоном, потому для продольного армирования стоит остановить свой выбор на применении именно ее.

Для образования бетонных перекрытий проемов в основе, вполне допустимо использование гладких прутьев. Но перед расчетом количества арматуры для ленточного фундамента, стоит подумать о том факте, что в условиях некрупного строительства здания, экономия получится небольшой, а вот снизить несущую способность фундамента (замена рифленых прутьев на гладкие изделия) сможет запросто. Не нужно экономить на этом, лучше все же применять именно рифленые прутья арматуры.

Проволока для вязания

Проволока применяемая для вязания арматуры

Количество материала на одну вязку обычно составляет 30 см. Всего вязок в одном соединении должно быть четыре, умножая на полное количество соединений, а их 61, получается 73,2 м проволоки для вязания.

При изготовлении каркаса используется стальная проволока. Это прибавляет долговечности фундамента. При такой вязке нельзя использовать сварку. Сварка может повлечь коррозию металла в местах соединения арматуры. Вязку в этом случае выполняют затягиванием, а затем скручиванием с помощью плоскогубцев.

Оптимальное количество арматурных прутов

Простая схема армирования ленточного фундамента

Ленточный фундамент с монолитной опорой в виде подошвы, применяют для строительства деревянных коттеджей на нетвердых грунтах.

Какую арматуру для этого нужно использовать и сколько, рассчитать не сложно. Для этого нужно вычислить периметр будущей постройки, добавить к нему сумму длин внутренних стен, под которыми будет опора, и умножить полученную сумму на количество прутков в арматурном коробе.

Увязка армирующего каркаса

Основной выбор шага установки перемычек должен определяться вычислениями. Но чаще всего застройщики используют опыт других. Это расстояние обычно равно 30 − 80 см. Но когда предполагается серьезное строительство, лучше обратиться к специалисту для расчетов.

Соединять элементы каркасной конструкции стоит только с помощью стальной проволоки, применение сварки недопустимо. Дело в том, что сварочные работы приводят к локальному нагреву арматуры в местах соединения, а это меняет физические свойства прутка. Кроме того, получаемое соединение будет жестким, и при воздействии растягивающих усилий возможно разрушение каркаса.

Рассчитывая, сколько надо арматурного материала на ленточный фундамент, следует определить и необходимое количество вязальной проволоки.

Какая арматура нужна для ленточного фундамента

Ленточный фундамент — сплошная железобетонная конструкция в виде ленты, которая проходит по периметру строения и полностью принимает нагрузку здания. Этот вид основания отличают высокая прочность и надежность, долговечность. Он прекрасно подходит для влажных почв, пучинистых и слабых грунтов, высокого уровня грунтовых вод. За счет свойств конструкция выдерживает высокие нагрузки и уменьшает глубину промерзания почвы, что положительно влияет на теплоизоляцию. Ленточный фундамент выбирают для домов с подвалом, цокольным или подземным этажом.

Монтаж ленточного фундамента достаточно простой, но при этом трудоемкий. Кроме того, он требует большое количество строительных материалов, в том числе и арматуры. Отметим, что армирование обязательно используется при строительстве данного типа основания, поэтому без арматуры здесь не обойтись. Давайте рассмотрим, какая арматура нужна для ленточного фундамента.

Технология установки ленточного фундамента

Прежде чем определить, какую арматуру использовать для фундамента дома, нужно понять, как правильно устанавливать ленту. Сначала расчищают и выравнивают участок, делают разметку с помощью колышков и веревки. На подготовленном месте выкапывают траншею или котлован, причем рыть начинают с самой низкой точки участка. Для небольших домиков или бани достаточно глубины в 40 сантиметров. Если вы еще не выбрали проект загородного дома, много интересных готовых вариантов дач и коттеджей, вы найдете в каталоге “МариСруб”.

В траншею укладывают песчаную подушку с гравием высотой 15 сантиметров, поливают прохладной водой и трамбуют. Песок с гравием используются, чтобы равномерно распределить вес дома на площадь подошвы фундамента. Затем укладывают гидроизоляцию, для этого подойдет специальный текстиль или пленка, обычный рубероид. В завершении делают опалубку из досок, брусков или фанеры.

После проделанных работ приступают к армированию. Металлическая арматура для ленточного фундамента защищит бетон от разрывов при дальнейшей эксплуатации конструкции. Она увеличивает прочность материала и помогает справиться с нагрузкой. Подробности, как правильно делать армирование, читайте ниже.

После установки армированной сетки в опалубку заливают бетонную смесь и оставляют до полного высыхания. После того, как бетон застынет, опалубку снимают, основание покрывают гидроизоляцией и при необходимости утепляют. Мы узнали основные этапы монтажа ленточной конструкции, а теперь рассмотрим расчет арматуры для ленточного фундамента.

Как рассчитать арматуру

Расчет количества арматуры для ленточного фундамента проводят в зависимости от размеров основания. Для этого длину стороны основания умножают на количество лент и на число прутьев в поясах сетки. Как правило, для укладки арматуры используют два пояса по две штуки в каждом. Однако при слабых грунтах лучше делать по 3-4 прутка в каждом ряду. А число лент зависит от количества несущих стен.

Например, для ленточного фундамента 10х10 с двумя внутренними стенами количество арматуры рассчитывают так:

длина стороны в 10 метро Х 6 (4 основные и 2 внутренние стены-ленты) Х 4 (по два прутка в двух поясах) = 240 метров.

Для установки армированной сетки также потребуется вспомогательная вертикальная арматура, которую рассчитывают в зависимости от ширины и высоты фундамента. Вертикальное армирование обеспечивает жесткость конструкции и предотвращает появление трещин на стенах основания. Для расчета общую длину ленты умножают на 5,4.

Например, для фундамента с шириной ленты в 40 см и двумя несущими внутренними стенами по 10 см количество дополнительной вертикальной арматуры рассчитывают так:

общая длина ленты 60 метров (40+2х20) Х 5,4 = 324 метра.

Для связывания арматуры в сетку используют специальную проволоку. Сварочный аппарат применять нельзя, так как в местах сварки со временем появится коррозия! Для армирования выбирают стальную вязальную проволоку с диаметром 0,8-1,2 мм. Для одного соединения применяют четыре связки длиной по 0,3 метра. Таким образом, для одного соединения потребуется 1,2 метра вязальной проволоки. Рассчитав нужное количество соединений, узнаете общую длину требуемой проволоки.

Какую арматуру выбрать

Для строительства ленточного фундамента обычно используют стальную арматуру класса А2, которая имеет маркировку А300. Кроме того, подходят материалы класса А3 (А400), А5 (А800) и А6 (А1000). Такая арматура за счет рифленой поверхности хорошо сцепляется с бетоном и эффективно усиливает фундамент.

Основную арматуру выбирают только с рифленой поверхностью, а дополнительные прутья можно брать и с гладкой. Рассчитать диаметр материалов нужно по параметрам конструкции ленты. Но обычно диаметр арматуры для ленточного фундамента составляет 12-14 мм, вспомогательной — варьируется в пределах 4-10 мм.

Сегодня производители предлагают арматуру из стеклопластика. Это современные материалы с высокой прочностью и надежностью, но весят они гораздо меньше, поэтому количества арматуры потребуется больше. Поэтому эксперты рекомендуют выбирать традиционные материалы из стали. Мы определили, какую арматуру использовать для ленточного фундамента, а далее рассмотрим технологию установки и вязки.

Схема армирования

Для частного загородного дома используют две схемы армирования, которую выполняют четырьмя или шестью стежками. Второй вариант используют для фундамента шириной более 0,5 метров.

В грунт траншеи забивают прутья арматуры длиной, равной глубине фундамента. На дно опалубки выкладывают гидроизоляционные материалы и кладут кирпичи. Сверху устанавливают армированную сетку или каркас. Для вязки каркаса стержни арматуры связывают в квадратные ячейки, которые связывают проволокой.

Длина стороны ячейки составляет 30-60 см. Сетку устанавливают в 50-70 мм от краев траншеи. Сетку укладывают в два ряда по две-три нитки. Ряды крепят к вертикальным штырям с помощью вязальной проволоки. После армирования не забудьте сделать вентиляционные и канализационные отверстия, лишь затем заливайте опалубку бетоном.

Мастера “МариСруб” подберут подходящий тип фундамента, выполнят армирование и монтаж конструкции, рассчитают количество строительных и расходных материалов, установят вентиляционные и канализационные системы. Качественно и надежно строим деревянные дома из бревна и бруса под ключ или под усадку!

Какую арматуру использовать для фундамента: советы и рекомендации

Арматурный каркас в обязательно порядке заливается в фундамент абсолютно любого типа. Надежность и долговечность основания здания от этого элемента зависит напрямую. Поэтому вопрос о том, какую именно арматуру стоит использовать для фундамента загородного строения, безусловно, очень важен.

Особенности конструкции каркаса

Арматурные каркасы, служащие для повышения прочности бетонных лент и плит на растяжение, всегда имеют продольные, вертикальные и поперечные элементы. Основная нагрузка приходится на первые. Следовательно, к их прочности предъявляются особые требования. Поперечные прутья необходимы только для придания жесткости самому каркасу. Поэтому они обычно отличаются небольшой толщиной.

Выбор продольных прутьев

Расчет прочности продольных элементов производится с учетом следующих факторов: материал стен, особенности грунта на участке, этажность будущей постройки, марка бетона и т. д. Согласно нормативам СНиП, толщина продольных прутьев арматуры для фундамента не должны быть меньше 10 мм. Тонкий 10 мм вариант применяется лишь при возведении оснований под легкие каркасно — щитовые дома и бани либо хозяйственные постройки. Под бревенчатые и брусчатые, а также под дома из пено — и газоблоков, арматуру часто вяжут из 12 мм прута. Под тяжелые монолитные и кирпичные стены применяется материал еще большего диаметра (14-17 мм). Вертикальные и поперечные прутья, используемые при заливке бетонных лент и монолитного фундамента, в большинстве случаев имеют толщину 8-10 мм.

Виды стальной арматуры

Каркас для бетонных лент и плит собирается из двух основных типов прутков:

• Гладких. Это обычный материал цилиндрической формы.
• Рифленых. Такая арматура имеет на поверхности расположенные под углом серповидные вертикальные ребра.

Последний вариант для конструкций, эксплуатируемых в постройках под значительными нагрузками, считается более предпочтительной. Дело в том, что ребра значительно усиливают связку с бетоном.

Класс стали

Задавшись вопросом о том, какую металлическую арматуру стоит использовать для заливки фундамента здания, следует учитывать и такой параметр, как качество стали. Производиться пруток может из металла разных классов. Сделать правильный выбор поможет представленная ниже таблица.

Маркировка

При выборе арматуры следует обращать внимание, в том числе и на маркировку:

• Буквой «Т» отмечается термически упроченный материал;
• «В» — более надежный вариант, дополнительно упроченный вытяжкой. Используется в основаниях, испытывающих большие нагрузки.

Выбираем современную арматуру для фундамента

В последнее время очень популярным становится и еще один, принципиально новый, вид арматуры – пластиковая. Как и железная, она может быть гладкой и ребристой. К основным ее достоинствам относят:

• схожий с бетоном коэффициент расширения;
• небольшой вес;
• устойчивость к коррозии;
• невысокую стоимость.

Обходится арматура ПВХ гораздо дешевле стальной, по рабочим же характеристикам практически ничем от нее не отличается. Для фундамента дома наиболее предпочтительным вариантом считается прочная рифленая разновидность.

Таким образом, подходящую в том или ином случае арматуру выбирают, обращая внимание в первую очередь на такие параметры, как архитектурные особенности самого здания и степень устойчивости грунта. Произвести же расчет этого элемента жесткости фундамента проще всего, воспользовавшись онлайн-калькулятором.

Видео:

Арматура для фундамента – какую лучше использовать? + Видео

Арматура для фундамента — это важный элемент основания дома. На него воздействуют всевозможные нагрузки. Именно поэтому для заливки фундамента используется железобетон (бетон с каркасом из арматуры).

1 Типы арматуры, используемой в фундаменте

Для заливки фундамента используется бетон. Но этот материал хоть и отличается высокой прочностью и долговечностью, является довольно хрупким. Поэтому дополнительно он укрепляется арматурой. Раньше в основном использовались только металлические прутья, однако современные технологии расширили выбор.

Сегодня для укрепления фундамента применяются 2 основных вида арматуры:

1. Металлический. Представляет собой стальные прутья. Наиболее часто используются стрежни, имеющие круглую форму сечения. Для улучшения прочностных характеристик прутки имеют ребристую винтовую поверхность.
2. Стеклопластиковый. Композитные прутки были изобретены еще в конце 70-х гг. XX века, однако стали использоваться при строительстве фундамента сравнительно недавно. Постепенно начали вытеснять металлический тип. Изготовлены они из прочного стеклопластика. Главное преимущество таких стержней заключается в стойкости к коррозии, чего не скажешь о стальных прутках.

Арматура для фундамента

Какая арматура лучше: металлическая или стеклопластиковая? Каждый вариант имеет свои преимущества и недостатки. Кроме того, второй вариант появился недавно, и на практике пока не доказаны его долговечность и прочность.

Основным параметром арматуры является ее сечение (диаметр). Металлические прутки выпускаются диаметром от 5 до 32 мм, стеклопластиковые — от 4 до 20 мм. Благодаря этому можно подобрать оптимальный вариант под строительство любого здания или сооружения, обеспечивая при этом необходимую прочность основания.

При возведении частных домов используются стальные стержни диаметром 8-16 мм. То, какую арматуру использовать при заливке фундамента, зависит и от его типа. Для ленточного, плитного, свайного оснований стальные стержни подбираются отдельно.

Использование стальных стержней при возведении домов

Кроме того, металлическая арматура подразделяется на 2 вида: с ребристой или гладкой поверхностью. Первый вариант используется в зонах, на которые приходятся растягивающие нагрузки. Гладкие стержни применяются, как правило, в качестве соединительных перемычек. И на них не оказывают воздействие основные нагрузки.

Различается арматура для фундамента и по марке стали. Для изготовления прутков может применяться углеродистая и низколегированная сталь. Марка материала выбирается потребителем либо указывается непосредственно самим заводом-изготовителем.

То, какая арматура нужна для фундамента, зависит от множества факторов. Необходимо учитывать тип грунта, сезонные деформации, мощность строящегося здания и все нагрузки. Не меньшее значение в выборе типа прутков имеет и вид основания (ленточное, плитное, буронабивное).

2 Сборка металлического каркаса

Арматура в фундаменте устанавливается по-разному. Как правило, изначально собирается металлический каркас из арматуры, который затем устанавливается в опалубку. Способ сборки каркаса тоже может быть различным.

Сборка металлического каркаса

При промышленном строительстве зданий и сооружений металлические прутки собираются в каркас при помощи точечной сварки. Это позволяет быстро собирать металлическую конструкцию. Однако такой способ имеет свои нюансы. Во-первых, сварить каркас можно только из тех стержней, которые имеют в маркировке букву «С». Во-вторых, с помощью сварки получается жесткое соединение, что относится к недостаткам. Постоянное воздействие нагрузки требует наличия люфта в местах соединения, что исключается при сварке. В-третьих, в месте сваривания прутки теряют свою первоначальную прочность.

Вторым популярным способом создания каркаса является вязка стальных стержней. Для выполнения процесса используется специальная вязальная проволока. С ее помощью создаются и закручиваются петли в местах пересечения стальных стержней.

Вязка стальных стержней

Обвязка фундамента, в отличие от сваренного каркаса, имеет люфт, что оставляет небольшую свободу движения. Изготавливать ее можно из любой арматуры, а прочность прутков сохраняется на первоначальном уровне.

3 Армирование фундамента

Укладка стержней в фундамент зависит от его типа. Для каждого отдельного вида схема различна. Для ленточного основания используются прутки диаметром 10-14 мм. Выбор зависит от нагрузки: чем мощнее строящееся здание, тем толще должна быть арматура.

Ленточное основание, какой бы высоты оно ни было, требует устройства только 2 армирующих поясов: один располагается сверху, второй — снизу. Каждый пояс выполняется из 2 продольных ребристых стержней, соединенных перемычками из гладкой арматуры диаметром 8 мм.

Армирование ленточного основания

Важно знать, что стержни должны быть полностью утоплены в бетон, никаких концов выглядывать не должно. Это обеспечивает долговечность и надежность каркаса.

Армирование плитного фундамента требует значительных вложений, как и устройство самого основания. Плитный фундамент — это самый надежный и прочный, но в то же время и наиболее дорогостоящий тип основания.

Для усиления плитного основания применяются прутки с ребристой поверхностью диаметром 10-16 мм. Диаметр стержней выбирается, исходя из типа грунта и мощности здания. Чем сложнее условия строительства, тем толще стержни.

Усиление плитного фундамента

Армирование заключается в укладке 2 стальных поясов, которые имеют клетки со сторонами размером 20 см.

Для усиления буронабивного основания используются стержни диаметром 10 мм. В одну сваю устанавливаются 2-4 прутка. Иногда устанавливается большее количество стержней. Количество зависит от диаметра заливаемой сваи. Прутки должны располагаться не менее чем за 50 мм от стенок сваи и устанавливаться на специально подготовленную площадку. Для связки используется поперечная гладкая арматура сечением 6 мм.

4 Сколько нужно арматуры?

Прежде чем покупать арматуру для усиления фундамента, необходимо рассчитать требуемое количество. Для каждого вида основания количество определяется индивидуально. Правила подсчета регламентируются нормативными документами.

Для ленточного фундамента, согласно СНиП 52-01-2003, относительное содержание продольных стержней должно быть свыше 0,1% от общей площади сечения железобетонного объекта. То есть учитывается соотношение общей площади сечений прутков и площади ленты.

Стержни в ленточном фундаменте

Сколько арматуры нужно для плитного фундамента? Определение количества проводится аналогично его расчету при заливке ленточного основания.

Арматура в плитном основании

О количестве требуемой арматуры при строительстве буронабивного фундамента сказано выше. Расчет провести несложно, учитывая количество прутков в одной свае и общее количество самих свай.

Естественно, арматуры не должно быть меньше чем положено. От этого зависит прочность фундамента. А это, в свою очередь, сказывается на надежности здания в целом и на безопасности его использования.

Таким образом, арматура играет важную функцию в создании прочного, надежного и долговечного основания.

При этом необходимо правильно рассчитать количество используемых прутков, подобрать оптимальный диаметр и тип прутков.

Какую арматуру использовать для фундамента дома

Для заливки фундамента в современных домах применяется железобетон, представляющий собой бетон, укрепленный арматурным каркасом. При правильном подборе и расчете материалов удается получить действительно прочное и надежное основание.

Арматура каких типов может быть использована при заливке фундамента 

Ни для кого не секрет, что фундамент заливается из цементного состава – бетона. И несмотря на высокую долговечность и прочность данного материала, он является весьма хрупким, а потому для его упрочнения используется специальная арматура. Еще на этапе проектирования специалисты определяют класс арматуры для фундамента. 

Если ранее при заливке фундаментов использовались исключительно металлические прутки, то сегодня это далеко не единственный вариант. В качестве укрепления фундаментной подошвы в наши дни используется два вида арматуры:

·         Металлическая — классический вид арматуры, представляющий собой прутья, изготовленные из стали. Их самым распространенным вариантом являются стержни с круглым сечением. Чтобы улучшить прочностные характеристики таких прутков, на их поверхность наносится винтовая ребристая поверхность.

·         Относительно недавно стали изготавливать арматуру из стеклопластика. Несмотря на то, что изобретение композитных прутков относится к 70-м годам прошлого века, активно использоваться они стали лишь в последние годы. И сегодня такие изделия отличаются постепенным вытеснением своих металлических аналогов. Их изготавливают из высокопрочного стеклопластика, что обеспечивает основные преимущества таких прутков, заключающиеся в надежной коррозионной стойкости.

Какой вид арматуры лучше 

С появлением стеклопластикового аналога многие люди стали задаваться вопросом: какая арматура лучше? На самом деле, идеального варианта пока еще не изобрели, а потому однозначно ответить на этот вопрос не представляется возможным: оба вида прутков имеют свои недостатки. И одним из основных минусов стеклопластиковой арматуры является относительно недавнее начало ее применения. Поэтому пока сложно говорить о ее прочности и долговечности.

Решая, какую выбрать арматуру, необходимо в первую очередь обратить внимание на диаметр прутков:

1.       Для металлических вариантов сечение может составлять в пределах 5-32 мм;

2.       Стеклопластиковые прутки обычно изготавливаются в диаметре 4-20 мм.

Для обеспечения сооружению необходимых прочностных характеристик следует подобрать правильный диаметр арматурных прутьев. При этом нужно учесть размеры и вес здания, тип фундамента, наличие сезонных деформаций, тип грунта и т. д.

Для частного дома чаще всего выбираются стальные пруты, диаметром 10-16 миллиметров. Такие прутки обладают достаточной прочностью, чтобы выдержать нагрузку, оказываемую зданием в один-два этажа.

Металлические прутки могут иметь как гладкую, так и ребристую поверхность. Стержни первого типа используются чаще всего в роли соединительных перемычек, а потому они не испытывают основные нагрузки от здания. Ребристые варианты предназначены для зон, в которых присутствуют растягивающие нагрузки.

Также при выборе арматуры следует учитывать и разницу в марке стали. К примеру, прутки могут быть изготовлены из низколегированной или углеродистой стали.

Варианты сборки металлического каркаса 

Прутья используются не по отдельности, а из них формируется общая конструкция – арматурные каркасы для фундамента, обеспечивающий дополнительную прочность бетона. Такой система подлежит сборке, после чего устанавливается в опалубку. Процесс сборки может предусматривать различные варианты:

1.       Точечная сварка. Этот вариант используется при промышленном строительстве, позволяя быстро и надежно скреплять прутья в общую конструкцию. Но у данной методики присутствуют свои нюансы. К примеру, сварке подлежат лишь те стержни, у которых имеется маркировка «С». Помимо этого, сварка обеспечивает жесткий тип скрепления, что является недостатком конструкции, поскольку при постоянных нагрузках необходимы незначительные люфты в соединениях, которые будут сглаживать деформацию. При сварке это исключается, к тому же, первоначальная прочность прутков также несколько снижается.

2.       Избежать вышеописанных недостатков позволяет технология вязки. Такое армирование фундамента арматурой предполагает использование специально предназначенной вязальной проволоки. Посредством нее создаются специальные петли, которые закручиваются на пересечении стержней. В отличие от первого варианта, такие арматурные каркасы получаются с люфтом, что является лучшим вариантом. К тому же, такие прутки не теряют прочностных характеристик. Изготавливать подобные конструкции можно не только из металлических, но и из стеклопластиковых стержней.

Как армируется фундамент

Технология укладки прутьев зависит от типа фундамента, выбранного изначально. Поэтому схема для каждого вида может быть различной. Рассмотрим более подробно нюансы выбора арматуры и конструкций каркаса в каждом конкретном случае.

Особенности арматуры для ленточных оснований 

Это наиболее популярный тип основания, поскольку стоимость ленточного фундамента является ниже плитного, но при этом он позволяет обустроить цокольный этаж. Ленточный фундамент должен быть рассчитан таким образом, чтобы его высота значительно превышала длину. В сравнении с плитами лента является менее подверженной изгибам и деформациям, а потому прутья для ленточного фундамента можно выбирать с меньшим сечением. Обычно для подобного типа основания используется армирование с сечением в 10-12 миллиметров.

Независимо от высоты ленты, ее обустройство осуществляется с использованием двух армирующих поясов. При этом размещать каркас необходимо на расстоянии около 50 миллиметров от поверхности бетона. Это позволит арматуре принять на себя максимальную нагрузку, появляющуюся при деформациях основания.

Поскольку вертикальные стержни и поперечины нагрузки не несут, а необходимы лишь для скрепления конструкции, то для них может использоваться более тонкая арматура с гладкой поверхностью.

Если лента имеет в ширину 40 см, то достаточно будет установить два продольных прута сверху и столько же снизу по всей поверхности ленты. Если же речь идет о слабых почвах с большой подвижностью, то в таких случаях арматура для ленточных фундаментов должна использоваться в большем количестве, в среднем 3-4 прутка.

Армирование плитного фундамента

Строительство плитного фундамента – это наиболее дорогостоящий вариант, поскольку он предусматривает наибольшее количество стройматериалов. В то же время, именно плитный фундамент является наиболее прочным и надежным вариантом.

В данном случае используются стержни, имеющие диаметр 12-16 миллиметров и ребристую поверхность. Окончательный диаметр выбирается, исходя из мощности здания и типа грунта, на котором оно будет построено. Следует помнить, что чем в более тяжелых условиях проходит строительство, тем толще должны быть стержни.

Процесс армирования предусматривает укладку двух стальных поясов, созданных посредством скрепления арматурных стержней под прямым углом. Таким образом получается ячеистая конструкция, каждая клетка которой имеет размер 20 см.

Свайный фундамент 

Свайный фундамент цена которого является наиболее приемлемой, является отличным решением для каркасно-щитовых зданий, одноэтажных построек и коттеджей с мансардой. Для изготовления столбчатых оснований обычно используются пруты, диаметром 10-12 мм. При этом их поверхность должна быть ребристой. В качестве горизонтальных перемычек можно использовать прутки, толщиной 4-6 мм. На них не будет приходиться давления, они необходимы лишь для того, чтобы создать единую конструкцию.

В зависимости от диаметра столба, форма может предполагать использование 2-4 прутьев. В некоторых случаях количество стержней может быть увеличено. По длине они должны строго соответствовать высоте самого столба. Прутья следует располагать таким образом, чтобы они находились не ближе 5 см к стенке сваи.

Какое количество арматуры необходимо для создания надежного фундамента

Прежде, чем начать армирование арматурой, необходимо закупить ее в нужном количестве. И каждый вид основания требует определенного количества данного стройматериала. Все правила подсчета прописаны в соответствующих нормативных документах.

Какую арматуру используют для ленточного фундамента? Пнормам СНиП относительное содержание несущих продольных стержней должно превышать 0,1% от общей площади сечения всей железобетонной конструкции. Говоря простым языком, здесь сопоставляется площадь ленты и общая площадь сечения стержней.

Для определения количества арматуры для плитных оснований используются те же нормы расчета. Лучше всего доверить эту работу профессионалам, ведь при недостаточной прочности ленточного фундамента или другого вида основания под угрозой находится все здание.

Профессиональные работы по заливке ленточных и других фундаментов и строительству домов 

Если вас интересует строительство фундамента в Подмосковье, то вам следует обратить свое внимание на компанию ИнноваСтрой. Наши специалисты уже не первый год занимаются выполнением подобных работ, а потому способны провести их на высшем уровне.

ИнноваСтрой – это компания, в которой работают высококвалифицированные специалисты различных областей. Опытные проектировщики смогут создать проект здания с нуля или же подобрать для вас оптимальный типовой вариант.  Мы сможет произвести расчет прочности ленточного фундамента или другого типа конструкции, учитывая все соответствующие факторы, что позволит построить по-настоящему надежный и долговечный дом.

Специалисты ИнноваСтрой способны выполнить весь спектр проектировочных и строительных работ, начиная от создания проекта и заканчивая строительством жилья под ключ.

Арматура для ленточного фундамента. Какую выбрать?

Ленточный фундамент неспроста пользуется популярностью в строительном мире. Главная особенность данной конструкции – универсальность. Ленточный фундамент подходит для капитального строительства и для возведения зданий в частном порядке. Кроме этого подобный вид основы дома может использоваться практически на всех типах грунта. Целостность фундамента обеспечивает его правильно армирование. А его долговечность и износостойкость зависят от того, насколько правильно выбрана арматура для ленточного фундамента.

Марка арматуры для монолитной, ленточной основы здания

Для обустройства основы строения используют несколько видов армирования:

1. Продольная обвязка — стальные прутья укладываются вдоль направления железобетонного изделия. Главная задача системы – противодействовать нагрузкам на растяжение.
2. Вертикальное и поперечное армирование – практически не участвует в процессе распределения нагрузок.

Эти два вида обвязки необходимы для сохранения целостности конструкции и первоначального положения продольных прутьев. Они также выступают защитой при действии на конструкцию непредусмотренных усилий – усадка бетона или его температурная деформация.
Какая марка арматуры для ленточного фундамента подойдет лучше всего? Практика показывает, что прутки периодического профиля А-III (А400) – оптимальный марка для организации основы. Это изделие имеет круглое сечение с продольными и поперечными выступами. Последние необходимы для увеличения площади соприкосновения изделия с бетоном, в результате чего улучшается степень сцепления материалов. Данная марка арматуры для ленточного фундамента обладает пределом текучести, равным 390 Н/мм². Это позволяет прутку растягиваться до 25 мм, не теряя своей целостности. Благодаря высокому пределу текучести, фундамент, армированный сталью марки А400, проявляет свою долговечность.
Однако согласно европейским стандартам, оптимальным вариантом для усиления железобетонного изделия выступает арматура класса А500С. Ее предел текучести приравнивается 500 Н/мм². Даже если толщина арматуры для ленточного фундамента марки А500С будет равной поперечному сечению прутка класса А400, последний позволит сэкономить до 10% стали.

Совет! Соединять прутки между собой при помощи сварки категорически запрещается, так как в результате температурной обработки изменяется структура стали – она рушится. Как следствие – со временем обвязка и сама теряет свою целостность.

Какую арматуру используют для ленточного фундамента в качестве поперечного и вертикального армирования? Это стальные прутки из стали, которые имеют ровную поверхность. Их диаметр зависит от длины стены, где они будут закладываться, и будут ли они входить в состав вязанных, изгибаемых каркасов.

Толщина и расход арматуры для укладки ленточного фундамента

Большое значение при закладке основы дома играет не только то, к какому классу относится арматура для ленточного фундамента. Диаметр изделия также занимает в данном вопросе не последнее место.
Нормы расхода арматуры при ленточном фундаменте определяются СНиПом 52-01-2003. Здесь указывается относительное содержание продольной арматуры в железобетонном изделии и оно приравнивается 0,1% от поперечного сечения фундамента. То есть, в фундамент, высотой 1 м и шириной 50 см должно входить 500 мм² арматуры.

Цена на армирующий материал для железобетонной основы дома ленточного типа

Ни для кого не секрет, что в основу дома должна ложиться качественная арматура для ленточного фундамента. Цена в данном случае не является решающим фактором. При покупке изделия в первую очередь нужно обратить внимание на наличие сертификата качества. Только он может гарантировать высококлассность изделия. Кроме этого нужно учесть, что арматура на ленточный фундамент, цена которой зависит от страны-производителя, продается не погонными метрами, а килограммами. Отдавая предпочтения отечественному производителю, следует знать, что большие предприятия по выпуску армирующих прутов обязательно должны руководствоваться положениями ГОСТа 5781-82, где указывается точная масса одного м² изделия.
Итак, закладывая в основу дома ленточный фундамент, используются три основных вида армирования. Согласно ныне существующим строительным нормам для каждого вида армирования предназначена своя марка стального изделия. Прежде чем приступать к непосредственной организации основы, нужно провести точный расчет расхода арматуры и определить ее толщину. Покупая материал, нужно ориентироваться не на его длину, а на вес одного м² выбранного типа арматуры.

Видео по теме:

Bentley — Документация по продукту

MicroStation

Справка MicroStation

Ознакомительные сведения о MicroStation

Справка MicroStation PowerDraft

Ознакомительные сведения о MicroStation PowerDraft

Краткое руководство по началу работы с MicroStation

Справка по синхронизатору iTwin

ProjectWise

Справка службы автоматизации Bentley

Ознакомительные сведения об услуге Bentley Automation

Сервер композиции Bentley i-model для PDF

Подключаемый модуль службы разметки

PDF для ProjectWise Explorer

Справка администратора ProjectWise

Справка службы загрузки данных ProjectWise Analytics

Коннектор ProjectWise для ArcGIS — Справка по расширению администратора

Коннектор ProjectWise для ArcGIS — Справка по расширению Explorer

Коннектор ProjectWise для ArcGIS Справка

Коннектор ProjectWise для Oracle — Справка по расширению администратора

Коннектор ProjectWise для Oracle — Справка по расширению Explorer

Коннектор ProjectWise для справки Oracle

Коннектор управления результатами ProjectWise для ProjectWise

Справка портала управления результатами ProjectWise

Ознакомительные сведения по управлению поставками ProjectWise

Справка ProjectWise Explorer

Справка по управлению полевыми данными ProjectWise

Справка администратора геопространственного управления ProjectWise

Справка ProjectWise Geospatial Management Explorer

Ознакомительные сведения об управлении геопространственными данными ProjectWise

Модуль интеграции ProjectWise для Revit Readme

Руководство по настройке управляемой конфигурации ProjectWise

Справка по ProjectWise Project Insights

ProjectWise Plug-in для Bentley Web Services Gateway Readme

ProjectWise ReadMe

Матрица поддержки версий ProjectWise

Веб-справка ProjectWise

Справка по ProjectWise Web View

Справка портала цепочки поставок

Услуги цифрового двойника активов

PlantSight AVEVA Diagrams Bridge Help

Справка по мосту PlantSight AVEVA PID

Справка по экстрактору мостов PlantSight E3D

Справка по PlantSight Enterprise

Справка по PlantSight Essentials

PlantSight Открыть 3D-модель Справка по мосту

Справка по PlantSight Smart 3D Bridge Extractor

Справка по PlantSight SPPID Bridge

Управление эффективностью активов

Справка по AssetWise 4D Analytics

AssetWise ALIM Web Help

Руководство по внедрению AssetWise ALIM в Интернете

AssetWise ALIM Web Краткое руководство, сравнительное руководство

Справка по AssetWise CONNECT Edition

AssetWise CONNECT Edition Руководство по внедрению

Справка по AssetWise Director

Руководство по внедрению AssetWise

Справка консоли управления системой AssetWise

Анализ мостов

Справка по OpenBridge Designer

Справка по OpenBridge Modeler

Строительное проектирование

Справка проектировщика зданий AECOsim

Ознакомительные сведения AECOsim Building Designer

AECOsim Building Designer SDK Readme

Генеративные компоненты для Building Designer Help

Ознакомительные сведения о компонентах генерации

Справка по OpenBuildings Designer

Ознакомительные сведения о конструкторе OpenBuildings

Руководство по настройке OpenBuildings Designer

OpenBuildings Designer SDK Readme

Справка по генеративным компонентам OpenBuildings

OpenBuildings GenerativeComponents Readme

Справка OpenBuildings Speedikon

Ознакомительные сведения OpenBuildings Speedikon

OpenBuildings StationDesigner Help

OpenBuildings StationDesigner Readme

Гражданское проектирование

Дренаж и коммунальные услуги

Справка OpenRail ConceptStation

Ознакомительные сведения по OpenRail ConceptStation

Справка по OpenRail Designer

Ознакомительные сведения по OpenRail Designer

Справка по конструктору надземных линий OpenRail

Справка OpenRoads ConceptStation

Ознакомительные сведения по OpenRoads ConceptStation

Справка по OpenRoads Designer

Ознакомительные сведения по OpenRoads Designer

Справка по OpenSite Designer

OpenSite Designer ReadMe

Инфраструктура связи

Справка по Bentley Coax

Справка по PowerView по Bentley Communications

Ознакомительные сведения о Bentley Communications PowerView

Справка по Bentley Copper

Справка по Bentley Fiber

Bentley Inside Plant Help

Справка конструктора OpenComms

Ознакомительные сведения о конструкторе OpenComms

Справка OpenComms PowerView

Ознакомительные сведения OpenComms PowerView

Справка инженера OpenComms Workprint

OpenComms Workprint Engineer Readme

Строительство

ConstructSim Справка для руководителей

ConstructSim Исполнительный ReadMe

ConstructSim Справка издателя i-model

Справка по планировщику ConstructSim

ConstructSim Planner ReadMe

Справка стандартного шаблона ConstructSim

ConstructSim Work Package Server Client Руководство по установке

Справка по серверу рабочих пакетов ConstructSim

Руководство по установке сервера рабочих пакетов ConstructSim

Справка управления SYNCHRO

SYNCHRO Pro Readme

Энергетическая инфраструктура

Справка конструктора Bentley OpenUtilities

Ознакомительные сведения о Bentley OpenUtilities Designer

Справка по подстанции Bentley

Ознакомительные сведения о подстанции Bentley

Справка подстанции OpenUtilities

Ознакомительные сведения о подстанции OpenUtilities

Promis.e Справка

Promis.e Readme

Руководство по установке Promis.e — управляемая конфигурация ProjectWise

Руководство по настройке подстанции

— управляемая конфигурация ProjectWise

Руководство пользователя sisNET

Геотехнический анализ

PLAXIS LE Readme

Ознакомительные сведения о PLAXIS 2D

Ознакомительные сведения о программе просмотра вывода 2D PLAXIS

Ознакомительные сведения о PLAXIS 3D

Ознакомительные сведения о программе просмотра 3D-вывода PLAXIS

PLAXIS Monopile Designer Readme

Управление геотехнической информацией

Справка администратора gINT

Справка gINT Civil Tools Pro

Справка gINT Civil Tools Pro Plus

Справка коллекционера gINT

Справка по OpenGround Cloud

Гидравлика и гидрология

Справка по Bentley CivilStorm

Справка Bentley HAMMER

Справка по Bentley SewerCAD

Справка Bentley SewerGEMS

Справка Bentley StormCAD

Справка Bentley WaterCAD

Справка Bentley WaterGEMS

Управление активами линейной инфраструктуры

AssetWise ALIM Linear Referencing Services Help

Руководство администратора мобильной связи TMA

Справка TMA Mobile

Картография и геодезия

Справка карты OpenCities

Ознакомительные сведения о карте OpenCities

OpenCities Map Ultimate для Финляндии Справка

OpenCities Map Ultimate для Финляндии Readme

Справка по карте Bentley

Справка по мобильной публикации Bentley Map

Ознакомительные сведения о карте Bentley

Проектирование шахты

Помощь по транспортировке материалов MineCycle

Ознакомительные сведения по транспортировке материалов MineCycle

Моделирование мобильности и аналитика

Справка по подготовке САПР LEGION

Справка по построителю моделей LEGION

Справка по API симулятора LEGION

Ознакомительные сведения об API симулятора LEGION

Справка по симулятору LEGION

Моделирование и визуализация

Bentley Посмотреть справку

Ознакомительные сведения о Bentley View

Анализ морских конструкций

SACS Close the Collaboration Gap (электронная книга)

Ознакомительные сведения о SACS

Анализ напряжений в трубах и сосудов

AutoPIPE Accelerated Pipe Design (электронная книга)

Советы новым пользователям AutoPIPE

Краткое руководство по AutoPIPE

AutoPIPE & STAAD.Pro

Завод Проектирование

Ознакомительные сведения об экспортере завода Bentley

Bentley Raceway and Cable Management Help

Bentley Raceway and Cable Management Readme

Bentley Raceway and Cable Management — Руководство по настройке управляемой конфигурации ProjectWise

Справка по OpenPlant Isometrics Manager

Ознакомительные сведения об OpenPlant Isometrics Manager

Справка OpenPlant Modeler

Ознакомительные сведения для OpenPlant Modeler

Справка по OpenPlant Orthographics Manager

Ознакомительные сведения об OpenPlant Orthographics Manager

Справка OpenPlant PID

Ознакомительные сведения о PID OpenPlant

Справка администратора проекта OpenPlant

Ознакомительные сведения для администратора проекта OpenPlant

Техническая поддержка OpenPlant Support

Ознакомительные сведения о технической поддержке OpenPlant

Справка по PlantWise

Ознакомительные сведения о PlantWise

Выполнение проекта

Справка рабочего стола Bentley Navigator

Моделирование реальности

Справка консоли облачной обработки ContextCapture

Справка редактора ContextCapture

Файл ознакомительных сведений для редактора ContextCapture

Мобильная справка ContextCapture

Руководство пользователя ContextCapture

Справка Декарта

Ознакомительные сведения о Декарте

Структурный анализ

Справка OpenTower iQ

Справка по концепции RAM

Справка по структурной системе RAM

STAAD Закройте пробел в сотрудничестве (электронная книга)

STAAD.Pro Help

Ознакомительные сведения о STAAD.Pro

Программа физического моделирования STAAD.Pro

Расширенная справка по STAAD Foundation

Дополнительные сведения о STAAD Foundation

Детализация конструкций

Справка ProStructures

Ознакомительные сведения о ProStructures

ProStructures CONNECT Edition Руководство по внедрению конфигурации

ProStructures CONNECT Edition Руководство по установке — Управляемая конфигурация ProjectWise

Несущая способность ленточного фундамента по песку, армированному георешеткой

Эффективность ленточного фундамента с армированием георешеткой для различных типов грунтов в Мосуле, Ирак

PLoS One. 2020; 15 (12): e0243293.

, курирование данных, формальный анализ, расследование, методология, ресурсы, программное обеспечение, визуализация, написание — первоначальный проект, ¹ , концептуализация, формальный анализ, получение финансирования, расследование, методология, администрирование проекта, ресурсы, программное обеспечение, надзор, проверка, Написание — обзор и редактирование, ^{1, *} , Концептуализация, Исследование, Методология, Визуализация, Написание — обзор и редактирование, ¹ , Концептуализация, Формальный анализ, Исследование, Методология, Надзор, Написание — обзор и редактирование, ¹ , Формальный анализ, получение финансирования, администрирование проекта, написание — обзор и редактирование, ¹ и, концептуализация, методология, проверка, написание — просмотр и редактирование ²

Нур Ибрагим Хасан

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Aizat Mohd Taib

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Селангор, Малайзия

Нур Шазвани Мухаммад

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Muhamad Razuhanafi Mat Yazid

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Azrul A.Муталиб

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Selangor, Malaysia

Dayang Zulaika Abang Hasbollah

²
Школа гражданского строительства, инженерный факультет, Universiti Teknologi Malaysia, Скудаи, Джохор, Малайзия

Цзянго Ван, редактор

¹
Факультет инженерии и искусственной среды, Universiti Kebangsaan Malaysia, Bangi UKM, Селангор, Малайзия

²
Школа гражданского строительства, Инженерный факультет, Universiti Teknologi Malaysia, Скудаи, Джохор, Малайзия

Китайский горно-технологический университет, КИТАЙ

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Поступила в редакцию 17.06.2020; Принято 2020 ноября 19 ноября.

Это статья в открытом доступе, 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. Эта статья процитирована. другими статьями в PMC.

Реферат

Основная причина проблемного разрушения грунта при определенной нагрузке — низкая несущая способность и чрезмерная осадка.В связи с растущим интересом к использованию неглубокого фундамента для поддержки тяжелых конструкций важно изучить методы улучшения почвы. Техника использования геосинтетического армирования широко применяется в последние несколько десятилетий. Целью данной статьи является определение влияния использования георешетки Tensar BX1500 на несущую способность и осадку ленточного основания для различных типов почв, а именно Аль-Хамедат, Башика и Аль-Рашидия в Мосуле, Ирак. Расчет армированных и неармированных грунтовых оснований проводился 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 на участке Аль-Рашидиа была песчаной и показала лучшее улучшение, чем почвы на двух других участках (глинистые почвы). Оптимальная ширина георешетки ( b ) в пять раз превышала ширину основания ( B ), в то время как оптимальное число георешетки ( N ) не было получено.Наконец, численные результаты предельной несущей способности были сопоставлены с аналитическими результатами, и сравнение показало хорошее соответствие между результатами анализа и оптимальным диапазоном, опубликованным в литературе. Значительные результаты показывают, что усиление георешетки может способствовать улучшению грунтового основания, однако напрямую не зависит от ширины и количества только георешетки. Различные свойства почвы и размер основания также влияют на значения BCR и SRR, подтвержденные расчетами коэффициента улучшения.Таким образом, полученные результаты дополнили выгоду от эффективного применения укрепленных грунтовых оснований.

Введение

Методы улучшения грунта с помощью геосинтетических материалов были широко разработаны за последние несколько десятилетий, особенно в области строительства дорожных покрытий и фундаментов. Хотя было проведено множество экспериментальных исследований для определения эффекта геосинтетического армирования, анализ отличается в отношении свойств геотекстиля, таких как форма и размеры, расстояние и толщина [1–13].Кроме того, в исследованиях также анализируется влияние различных типов грунтов и конструкций основания. Что касается поведения грунта с классификацией песчаных грунтов, многочисленные аналитические исследования внесли свой вклад в изучение взаимодействия грунта и конструкции, проведенного несколькими исследователями в отношении несущей способности оснований из грунта, армированного георешеткой [13–17]. Кроме того, бесчисленные численные модели, позволяющие сэкономить время и средства, были выполнены для исследования несущей способности и осадки армированного грунта [9, 18–29].Концепция армированного грунта как строительного материала, основанная на существовании взаимодействий между грунтом и арматурой за счет прочности на растяжение, фрикционных и адгезионных свойств арматуры, была впервые введена французским архитектором и инженером Анри Видалем в 1960-х годах [29]. С тех пор этот метод широко используется в инженерно-геологической практике. Геосинтетические материалы, которые используются в армированных грунтах, бывают разных типов, включая геосетки, геотекстиль, геомембраны, геосинтетические глиняные облицовки, геосетки и геоячейки [30].Георешетка — один из строгальных геосинтетических материалов, обычно изготавливаемых из полимеров; В настоящее время различные разновидности геосеток изготавливаются из полипропилена или полипропилена высокой плотности (HDPP), что способствует эффективному использованию различных геотекстильных материалов.

Фундамент с армированным грунтом называется фундаментом с армированным грунтом (РГП). иллюстрирует типичный геосинтетический армированный грунт фундамент и описание различных геометрических параметров. Параметры армирования георешеткой включают расстояние между верхними слоями ( и ), расстояние по вертикали ( s или h ), количество слоев армирования ( N ), общую глубину армирования ( d ) и ширину арматуры ( б ).Как указано в литературе, оптимальное значение для параметров ( u / B ) и ( h / B ) составляет 0,33 (где B — ширина основания). Во многих исследованиях были выбраны разные размеры основания и георешетки, но все результаты указывают на различное поведение в зависимости от классификации почвы. Можно понять, что разные географические районы имеют разные типы почвы и условия, поэтому правильная конструкция используемой георешетки важна для улучшения грунтовых оснований.Более того, фундаменты из армированного грунта могут быть экономичной альтернативой обычным фундаментам мелкого заложения с большими размерами фундамента, которые, в свою очередь, увеличивают осадку фундамента из-за увеличения глубины зоны влияния под фундаментом или замены слабых слоев грунта подходящими материалами [31] .

Фундамент, армированный георешеткой [32].

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 использование арматуры может значительно увеличить несущую способность и уменьшить осадку грунтовых оснований [33]. Чен и Абу-Фарсах и др. . В работе [34] для оценки преимуществ фундамента с усиленным грунтом использовались две концепции, например коэффициент несущей способности (BCR) и коэффициент уменьшения осадки (SRR). BCR определяется как отношение несущей способности фундамента из армированного грунта к несущей способности фундамента из неармированного грунта, тогда как SRR определяется как отношение уменьшения осадки основания на основе армирования к осадке основания из неармированного грунта при постоянном поверхностном давлении [ 35].BCR представлен как:

Где:

( q _ult ) _r — предельная несущая способность фундамента с усиленным грунтом.

( q _ult ) _u — предельная несущая способность неармированного грунтового основания.

И SRR определяется как:

Где:

s _R — осадка армированного грунтового основания.

s ₀ — осадка неармированного грунтового основания.

Многие из этих исследований были направлены на изучение параметров и переменных, которые будут влиять 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], Хаджезаде и др. . [38], Joh и др. .[39], Чик и др. . [40], Ли и др. . [41], Азриф и др. . [42] и Zhanfang et al . [43] работают. Гвидо и др. . [1] провели экспериментальное исследование земляных плит, армированных геотекстилем. Их модельные испытания проводились с использованием квадратного фундамента на песке. Они показали, что BCR снижается при увеличении u / B ; улучшение несущей способности было незначительным, когда количество армирующих слоев было увеличено до трех, что соответствовало глубине воздействия 1 . 0B для u / B , h / B и b / B соотношения 0,5, 0,25 и 3. Незначительное улучшение BCR наблюдалось при увеличении отношения длин ( b / B ) армирования сверх трех с двумя армирующими слоями и отношениями u / B и h / B , равными 0,25 и 0,25, соответственно. Кроме того, Ли и др. . [44] провели испытание лабораторной модели с использованием жесткой ленточной опоры, опирающейся на плотный песок, покрывающий мягкую глину, со слоем геотекстиля на границе раздела.Они обнаружили, что слой армирования на границе раздела песок-глина привел к дополнительному увеличению несущей способности и уменьшению осадки основания; Эффективная ширина арматуры, которая привела к оптимальным характеристикам основания, оказалась примерно в пять-шесть раз больше ширины основания.

Кроме того, исследование методом конечных элементов, проведенное Курианом и др. . [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 начальной стадии процесса нагружения. Возможное объяснение этого явления дано Курианом и др. . [45] было то, что нормальная нагрузка была слишком мала, чтобы мобилизовать достаточное трение между почвой и арматурой. Относительное движение между грунтом и арматурой увеличивалось с увеличением нагрузки и уменьшалось с увеличением глубины армирования.Максимальное напряжение сдвига на границе раздела грунт-арматура произошло 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. арматуры. С другой стороны, Махарадж [19] выполнил численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом армированной глиной, с использованием модели грунта Друкера – Прагера. Он пришел к выводу, что в случае однослойной арматуры оптимальное соотношение расстояния между верхними слоями ( u / B ) оказалось около 0.125 из армированной глины. Он также обнаружил, что эффективное соотношение длины ( b / B ) арматуры было около 2,0, глубина воздействия зависела от жесткости арматуры, а увеличение геосинтетической жесткости уменьшило оседание основания.

Несмотря на то, что многие исследования показали много интересных особенностей механизма взаимодействия грунт-геосинтетика, методы, используемые для проектирования геосинтетических грунтовых систем, все еще различаются и в большинстве случаев озадачивают инженеров.В основном использовался расчет системы армированного грунта с использованием методов предельного равновесия, который считался очень консервативным [46–48]. В последнее время внедрение метода конечных элементов для моделирования и анализа системы армированного грунта обеспечило соответствующие проектные характеристики, низкую стоимость и скорость, с использованием различных систем армирования грунта и граничных условий [49]. Однако необходимость численного и аналитического исследования, учитывающего 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 программы конечных элементов Plaxis. и сравнивается 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 рассчитывают только предельную несущую способность для данного осадки.Поскольку осадки не могут быть получены с помощью этих методов, поэтому осадки, полученные в результате численного анализа, были использованы в теоретическом методе.

Механизм усиления георешетки

Во многих случаях при строительстве неглубокие фундаменты возводятся поверх существующего слабого грунта, что приводит к низкой несущей способности и чрезмерным проблемам осадки. Недостатки могут вызвать структурное повреждение, снижение срока службы и ухудшение уровня производительности [50].В этих условиях методы улучшения почвы использовались в течение долгого времени для решения проблемы, связанной с этими типами почв. Несколько исследователей разработали различные методы улучшения почвы для повышения прочности почвы с помощью различных методов стабилизации. Для решения вышеупомянутых проблем с почвой было разработано несколько типов методов улучшения почвы, включая цементацию, вертикальные дренажи, замену почвы, укладку свай и геосинтетическое армирование [51–54]. Полимерная природа геосинтетического материала делает геосинтетические изделия долговечными в различных условиях грунта и окружающей среды.Общие применения геосинтетических материалов в области инженерно-геологической инженерии включают повышение прочности и жесткости подземного грунта, подчеркнутого на неглубоких основаниях и тротуарах, обеспечение устойчивости грунтовых подпорных конструкций и откосов, обеспечивая безопасность плотин, как описано в Han et al . [55] и Ван и др. . [56] работают. Георешетка 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 основаниями.Высокая растягивающая способность геосеток позволяет слоям армирования принимать на себя значительную часть растягивающих напряжений, возникающих в массиве грунта из-за действия внешней нагрузки. Таким образом, георешетки действуют как армирующие элементы и усиливают нагрузочно-деформационные характеристики армированного грунтового массива.

В ходе некоторых экспериментальных исследований Бинке и Ли [14] оценили несущую способность грунта, армированного металлическими полосами; Результаты испытаний показали, что несущая способность может быть улучшена в 2–4 раза за счет усиления грунта.Результаты их испытаний также показали, что арматура, размещенная ниже глубины воздействия, которая составляла приблизительно 2B , оказала незначительное влияние на увеличение несущей способности и размещение первого слоя на ( u / B = 0,3) ниже основание фундамента привело к максимальному улучшению. Акинмусуру и Акинболаде [57] исследовали влияние использования канатных волокон в качестве армирующих элементов на песчаную почву; их результаты показали, что предельная несущая способность может быть увеличена до трех раз по сравнению с неармированным грунтом; Оптимальное расстояние между верхними слоями ( и ) было определено равным 0 . 5B , и они показали, что улучшение несущей способности было незначительным, когда количество армирующих слоев было увеличено до трех, что соответствовало глубине воздействия 1 . 75Б . Сакти и Дас [2] провели экспериментальное исследование фундамента из глинистого грунта, армированного геотекстилем. Результаты их испытаний показали, что большинство преимуществ геотекстильного армирования было получено при соотношении расстояний между верхним слоем ( u / B ), равном 0.От 35 до 0,4. Для u / B 0,33 и h / B 0,33, BCR увеличился с 1,1 до 1,5, когда количество слоев увеличилось с 1 до 3, и после этого оставался практически постоянным. Глубина воздействия при укладке геотекстиля была определена как 1,0 B . Наиболее эффективная длина геотекстиля равнялась четырехкратной ширине ленточного основания.

Чжоу и Вэнь [58] провели экспериментальное исследование, чтобы изучить влияние использования одного слоя песчаной подушки, армированной геоячейками, на мягкий грунт.Результаты показали, что произошло существенное уменьшение осадки нижележащего мягкого грунта, а коэффициент реакции земляного полотна K30 был улучшен на 3000%; деформация уменьшилась на 44%. Более того, Рафтари и др. . [24] провели численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом усиленным откосом, с использованием модели грунта Мора – Кулона. Результаты испытаний показали, что осадка фундамента на неармированном склоне более сильная, чем на усиленном.Так как осадка в армированной ситуации с тремя слоями арматуры уменьшилась примерно на 50%. Они сообщили, что для достижения наименьшей осадки оптимальное вертикальное расстояние между георешетками ( х ) должно быть эквивалентно ширине фундамента ( B ). Хинг и др. . [5] провели серию модельных испытаний на ленточных фундаментах, поддерживаемых песком, армированным георешеткой. Результаты испытаний показали, что размещение георешетки на глубине ( d / B ) больше 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, рассчитанный при ограниченном коэффициенте осадки ( s / B ) 0,25, 0,5 и 0,75, составил примерно 67 % –70% от окончательного BCR.

Адамс и Коллин [11] выполнили несколько серий крупномасштабных полевых испытаний. Испытания проводились в бетонном боксе с четырьмя квадратными опорами различных размеров.Для испытаний был выбран мелкодисперсный песок для бетонного раствора с плохой сортировкой. Результаты испытаний показали, что три слоя армирования георешеткой 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%) и могла быть неприемлемой для некоторых фундаментов. Результаты также показали, что положительные эффекты армирования при низком коэффициенте осадки ( s / B ) могут быть максимально достигнуты, когда расстояние между верхними слоями меньше 0.25 В . В качестве альтернативы, Arab et al . [27] провели численный анализ на ленточном основании, поддерживаемом песчаным грунтом, с использованием модели затвердевающего грунта. Они сообщили, что для геометрических параметров u / B = h / B = 0,5 и b / B = 4, эффект увеличения количества слоев георешетки ( N ) на несущую способность армированных георешеткой грунтов увеличили несущую способность и немного увеличили общую жесткость армированного песка.Увеличение жесткости георешетки также привело к увеличению BCR. Несмотря на то, что исследования грунтового основания, армированного георешеткой, проводились широко, поведение грунта не отражено полностью, особенно с учетом оптимизированного применения георешетки. Численное моделирование в этом исследовании способствует более глубокому пониманию грунтового основания за счет определения арматуры в моделях грунта.

Численное моделирование

Численное моделирование поведения армированного и неармированного грунтового основания проводилось с использованием программного обеспечения Plaxis.Plaxis — это программа конечных элементов, специально разработанная для анализа деформации и устойчивости в инженерно-геологических задачах [59]. В этом исследовании процесс тестирования включает в себя полное моделирование грунта, усиления георешетки, установки фундамента и приложения нагрузки, как показано на рис. Реальные сценарии можно смоделировать с помощью модели плоской деформации, которая используется в текущей задаче. Модель плоской деформации подходит для реализации с относительно однородным поперечным сечением, схемой нагружения и большой протяженностью модели в направлении, перпендикулярном плоскости модели, где нормальные напряжения полностью учитываются, но смещения и деформации принимаются равными нулю. .

Анализ моделей

В Plaxis доступны различные конститутивные модели почвы. С помощью моделирования методом конечных элементов в данной работе была рассмотрена модель упруго-идеально пластичного грунта Мора – Кулона. Конститутивная модель Мора-Кулона широко используется в большинстве инженерно-геологических задач, поскольку исследователи показали, что комбинации напряжений, приводящие к разрушению в образцах грунта при трехосных испытаниях, соответствуют контуру разрушения по критерию Мора-Кулона (шестиугольная форма) Гольдшейдера [60].При использовании конститутивной модели Мора-Кулона в качестве входных данных требуются пять параметров [61]. Эти пять параметров могут быть получены путем анализа основных испытаний грунта, и они состоят из двух параметров жесткости: эффективного модуля упругости ( E ′) и эффективного коэффициента Пуассона ( v ′) и трех параметров прочности: эффективного сцепления ( c ′), Эффективный угол трения ( φ ′) и угол расширения ( ψ ). В 2D-пространстве огибающая разрушения символизирует прямую или слегка изогнутую линию, касающуюся круга Мора или точек напряжения.В диапазонах напряжений в пределах области текучести почвенный материал эластичен. По мере развития критического сочетания напряжения сдвига и эффективного нормального напряжения точка напряжения будет совпадать с зоной разрушения, и предполагается идеально пластичное поведение материала с непрерывным сдвигом при постоянном напряжении. После достижения идеально пластичного состояния материал никогда не сможет вернуться к полностью эластичному поведению без каких-либо необратимых деформаций. Ленточный фундамент моделируется как жесткая плита и в анализах считается очень жестким и грубым.

Детали армированных георешеткой грунтов, рассмотренных в модельных испытаниях, показаны в. В Plaxis армирование георешетки представлено применением специальных натяжных элементов (пятиузловых элементов георешетки). Георешетки имеют только нормальную жесткость и не имеют жесткости на изгиб, которая может выдерживать только растягивающие усилия. Единственное свойство материала георешетки — упругая осевая жесткость EA . Чтобы смоделировать взаимодействие элементов георешетки с окружающей почвой, часто бывает удобно комбинировать эти элементы георешетки с интерфейсами.Назначенные границы раздела почва – георешетка показаны на. Каждому интерфейсу присвоена виртуальная толщина, которая представляет собой воображаемый размер, используемый для определения свойств материала интерфейса. Модель упруго-идеально пластическая используется для описания поведения границ раздела при моделировании взаимодействия грунт-георешетка. Кулоновский критерий используется для различения упругого поведения, при котором небольшие смещения могут происходить в пределах границы раздела, и пластического поведения границы раздела, когда происходит постоянное скольжение.Параметры границы раздела рассчитываются из параметров окружающей почвы с использованием коэффициента взаимодействия R _inter , определяемого как отношение прочности на сдвиг границы раздела к прочности почвы на сдвиг [59]. В этом исследовании используются 15-узловые элементы грунта, а прочность границы раздела установлена ​​вручную. Для реального взаимодействия грунт-конструкция граница раздела слабее и гибче, чем связанный грунт, что означает, что значение R _inter должно быть меньше 1.Следовательно, R _inter предполагается равным 0,9 в настоящем исследовании.

Интерфейсы, георешетки, опоры, точечная нагрузка и стандартные фиксаторы, доступные в Plaxis.

Таблица 1

Подробная информация о программе испытаний модели.

После того, как геометрическая модель полностью определена и свойства материала назначены слоям почвы и конструктивным объектам, сетка применяется для расчетов методом конечных элементов (КЭ).Plaxis включает в себя процедуру полностью автоматического создания сетки, в которой геометрия дискретизируется на элементы типа базового элемента и совместимые структурные элементы, как показано на. Основным типом элемента в сетке, используемой в настоящем исследовании, является треугольный элемент со средним размером от 0,5 до 2 м, который обеспечивает точный расчет напряжений и разрушающих нагрузок. Plaxis предлагает пять различных плотностей ячеек, от очень крупной до очень мелкой. Предварительные расчеты проводились с использованием пяти доступных уровней глобальной грубости сетки, чтобы получить наиболее подходящую плотность сетки и минимизировать влияние зависимости сетки на моделирование методом конечных элементов.В ходе анализа количество треугольных элементов и точек напряжения в модели для каждого участка было изменено в зависимости от плотности сетки и расположения арматуры. показывает изменение количества элементов и точек напряжений в зависимости от плотности сетки моделей трех участков для случая пяти слоев георешетки. Как видно на рисунке, размер сетки оказывает минимальное влияние на результаты после примерно 240 элементов для сайта Башика и 400 элементов для сайтов Аль-Хамедат и Аль-Рашидиа. Для Ba’shiqa это соответствует крупной сетке с уточнением вокруг элементов георешетки и фундамента модели, где ожидаются большие концентрации напряжений, и средней сетке с уточнением как для Аль-Хамедат, так и для Аль-Рашидиа.

Конечноэлементная сетка армированного грунта.

Изменение коэффициента несущей способности в зависимости от плотности сетки (грубости сетки).

Таблица 2

Изменение количества элементов и точек напряжений в зависимости от плотности сетки.

Точки напряжения 909

9329

9031 9031 9329 9031 9031

909

909 909

909 31 17664

Смоделированные граничные условия предполагались такими, что вертикальные границы были свободными по вертикали и ограничены по горизонтали, в то время как нижняя горизонтальная граница была полностью фиксированной, как показано на.Рассматриваемые вертикальные границы сетки находились на расстоянии 10 м от центра фундамента с каждой стороны, в то время как нижняя горизонтальная граница находилась на 20 м ниже основания фундамента, так что эти границы не влияют на напряжения и деформации, возникающие в массиве грунта. В исследовании использовалась точечная нагрузка. Конструкция моделировалась с увеличивающейся величиной нагрузки до тех пор, пока почва не достигла невозможности исследовать оседание под действием приложенной нагрузки. После создания геометрической модели и создания сетки конечных элементов необходимо указать начальное напряженное состояние.Начальные условия состоят из двух различных режимов: один режим для создания начального давления воды, а другой режим для задания начальной геометрической конфигурации и создания начального эффективного поля напряжений. Поскольку слои почвы для Аль-Хамедат и Башика сухие, а уровень грунтовых вод на участке Аль-Рашидиа достаточно глубок, чтобы не влиять на поведение фундамента, состояние грунтовых вод было принято как незначительное. Начальные напряжения в грунте генерируются с использованием формулы Джаки, выраженной уравнением 3 (в программном обеспечении Plaxis процедура создания начальных напряжений грунта часто известна как процедура K ₀ ).

где K ₀ — коэффициент бокового давления грунта, а φ — угол внутреннего трения грунта.

Георешетка полимерная экструдированная двухосная типа BX1500 [62].

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. Для проведения анализа упругопластической деформации следует выбрать пластический расчет.Этот тип расчета подходит для большинства практических геотехнических приложений. В инженерной практике проект делится на фазы 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 в себя усиление георешетки и приложение нагрузки на внешние линии.

При расчете методом конечных элементов анализ становится нелинейным, если задействован пластический расчет, что означает, что каждый этап расчета должен решаться в этапах расчета (этапах нагрузки).Размер шага и алгоритм решения важны для нелинейного решения. Если шаг вычисления подходящего размера, то количество итераций, необходимых для достижения равновесия, будет небольшим, примерно 5–10, а если шаг большой, то количество требуемых итераций будет чрезмерным, и решение может отличаться. Итерационные параметры в программном обеспечении: желаемый минимум и максимум в первую очередь предназначены для определения того, когда расчет должен включать большие или меньшие шаги. Если расчет может решить шаг нагрузки (следовательно, сходиться) за меньшее количество итераций, чем желаемый минимум, который по умолчанию равен 4, он начинает использовать шаг нагрузки, который в два раза больше.Если, однако, для вычисления требуется больше итераций, чем желаемый максимум, который по умолчанию равен 10 для схождения, вычисление решит выбрать шаг вычисления только половинного размера. Для пластического анализа изменение желаемого минимума или желаемого максимума не влияет на результаты. Пока расчет сходится на каждом шаге, неважно, использует ли расчет много маленьких шагов с несколькими итерациями или ограниченное количество больших шагов с большим количеством итераций на шаг.

Существует несколько процедур для решения задач нелинейной пластичности. Все процедуры основаны на автоматическом выборе размера шага в зависимости от применяемого алгоритма. Предельный уровень продвижения нагрузки — одна из таких процедур, которая используется в текущем анализе. Процедура автоматического определения размера шага используется в основном для этапов расчета, на которых необходимо достичь определенного предельного уровня нагрузки. Процедура завершает расчет при достижении заданного уровня нагрузки или при обнаружении разрушения грунта.Количество дополнительных шагов установлено на 1000, чтобы процесс расчета продолжался до конца до того, как будет достигнуто количество дополнительных шагов. В этой процедуре итерационные параметры установлены на стандартные 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, желаемая минимальная и максимальная итерация была установлена ​​на 4 и 10 соответственно, и, наконец, было активировано управление длиной дуги, что важно для сходимости вычислений и точного определения нагрузки при отказе, иначе расчет будет повторяться и нагрузка при отказе будет переоценен.Поэтапная конструкция была выбрана в качестве варианта ввода нагрузки, где можно определить значение и конфигурацию нагрузки, а также состояние отказа, которое необходимо достичь. Поскольку поэтапное строительство выполняется с использованием процедуры предельного уровня увеличения нагрузки, оно контролируется общим множителем (∑Mstage). Этот множитель обычно начинается с нуля и достигает конечного уровня 1,0 в конце фазы расчета. Временной интервал фазы расчета считается нулевым, поскольку анализ модели является пластическим и не включает консолидацию или использование модели ползучести мягкого грунта.

Свойства материала

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. Возле реки Тигр расположены три уровня накопленных террас аллювиальных почв. Большая часть почвы в этом районе умеренно экспансивного типа. Плоские участки между антиклиналями покрыты слоистыми наносами стока, которые включают глину, песок, ил, а иногда и покрыты рассыпным гравием.показывает механические и физические свойства почвы, а в таблице S1 показаны пределы Аттерберга и размер зерна для каждого задействованного участка. В данном исследовании использовался бетонный ленточный фундамент шириной B = 600 мм. Свойства фундамента показаны в. Показанные на рисунке двухосные георешетки (Tensar BX1500) использовались для укрепления почвы на всех трех участках. Различные свойства армирования георешеткой, использованные при моделировании методом конечных элементов в данном исследовании, показаны на рис.

Таблица 3

Свойства почвы трех участков по результатам лабораторных испытаний.

γ Насыщенный вес устройства γ насыщенный (кН / м ³ )

0,9935

Таблица 4

Свойства бетонного основания, используемые в численном анализе.

Таблица 5

Физико-механические свойства георешетки, использованной в этом исследовании.

5 (1,2)

Предельная несущая способность неармированного грунтового основания

Мейерхоф [63] предложил метод оценки предельной несущей способности ленточного фундамента, включая коэффициент глубины ( D _f ) как:

qu = cNcFcd + qNqFqd + 0.5γBNγFγd

(4)

Коэффициенты несущей способности могут быть заданы следующими соотношениями [63]:

Nq = tan2 (45 + φ2) eπtanφ

(5)

Где:

F _cd F _qd F 70 глубина

Meyerhof [63] коэффициенты глубины могут быть выражены как:

Fcd = 1 + 0.2DfBtan (45 + φ2)

(8)

Fqd = Fγd = 1 + 0,1DfBtan (45 + φ2)

(9)

Используя приведенные выше соотношения, можно рассчитать теоретическую предельную несущую способность неармированных грунтов. .

Предел несущей способности фундамента из армированного грунта

В этом исследовании была принята новая формула несущей способности, разработанная Ченом и Абу-Фарсахом [17] для оценки предельной несущей способности фундамента из армированного грунта. Этот метод учитывает как ограничивающее, так и мембранное влияние арматуры на увеличение предельной несущей способности.Анализ устойчивости предельного равновесия RSFs был выполнен на основе предложенного механизма разрушения. В этом новом методе они рассмотрели механизм разрушения, основанный на предыдущих исследованиях Чена [34], и разрушение при сдвиге при штамповке, за которым следует общее разрушение при сдвиге. Соответствующие формулы можно выразить следующим образом:

qu (R) = qu (UR) + Δqp + Δqt

(10)

qu (UR) = cNC + γ (Df + Dp) Nq + 12γBNγ

(11)

Δqp = 2caDpB + γDp2 (1 + 2DfDp) KstanφB − γDp

(12)

Δqt = ∑i = 1Np (2Tixtanδ + 2TisinαB) + ∑i = Np + 1N (4Tix (u + (i − 1) h − Dp) B2) + ∑ i = Np + 1NT (2TisinξB)

(13)

Tix = [Ticosαi≤NpTisin (π4 + φ2 + β − ξ) sin (π4 + φ2 + β) i> Np]

(14)

β = [0u + (i − 1) h≤Dp + B2tan (π4 + φ2) θu + (i − 1) h≤Dp + B2tan (π4 + φ2), r0eθtanφ = u + (i − 1) hcos (π4 − φ2 − θ). )]

(15)

Применяя вышеуказанные соотношения, можно рассчитать теоретическую предельную несущую способность укрепленного грунтового основания.

Результаты и обсуждения

Результаты, полученные от Plaxis для определения предельной несущей способности и осадки основания, представляли собой кривые осадки под нагрузкой усиленного и неармированного грунта трех упомянутых участков, а результаты аналитического анализа Уравнение Мейерхофа [63] и метод, полученный Ченом и Абу-Фарсахом [17], были значениями BCR для этих грунтов с усилением георешеткой.

Неармированный грунт

Три моделирования МКЭ были проведены с использованием программного обеспечения Plaxis для оценки предельной несущей способности неармированного грунта для каждого участка.показана деформированная сетка (в масштабе до 15 раз) грунта под действием разрушающей нагрузки. По краям основания можно увидеть небольшой пучок грунта и осадку 57,43 мм, что свидетельствует о разрушении грунта при сдвиге. На фигурах и показаны полученные вертикальное напряжение и вертикальное смещение неармированного грунта, соответственно, при приложении разрушающей нагрузки. На рис. И показаны значения вертикального напряжения и вертикального смещения, соответственно, внутри профиля грунта из-за приложения нагрузки полосы [64].Однако вертикальное напряжение и вертикальное смещение уменьшались с увеличением глубины, как показано на этих рисунках значениями штриховки контуров. Соответствующие напряжения и перемещения в горизонтальном направлении представлены на рис. И соответственно. Максимальные горизонтальные напряжения были сосредоточены непосредственно под основанием на глубине B и по горизонтали шириной B ; кроме того, по штриховке горизонтальных напряжений было ясно, что грунт разрушился под действием местного сдвига.

Деформированная сетка из неармированного грунта при приложении разрушающей нагрузки.

Вертикальное эффективное напряжение, возникающее в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Вертикальное смещение, возникающее в неупрочненном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Горизонтальные эффективные напряжения, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Горизонтальное смещение, возникающее в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Максимальная часть представленного горизонтального смещения приходилась на поверхность почвы, и это было причиной вспучивания почвы на краях подошвы. Однако эти горизонтальные напряжения и смещения значительно повлияли на поведение георешетки, как будет обсуждаться позже в разделе с усиленным грунтом. Напряжения сдвига и деформации, связанные с разрушением, показаны на рис. И соответственно. Обратите внимание, что максимальные касательные напряжения и деформации или зона сильного сдвига были расположены под краями фундамента и почти распространялись на глубине 2 B по горизонтали на расстоянии B от краев фундамента и значительно уменьшались на нижние глубины.Однако местное разрушение при сдвиге было почти очевидно из штриховки касательных напряжений, показанных на рис. представляет точки пластичности или точки пластичности разрушения, образовавшиеся в массиве грунта под действием разрушающей нагрузки. Пластическая точка — это точка, соответствующая необратимому напряжению и деформации, которая расположена на огибающей Мора-Кулона разрушения (огибающая является функцией угла внутреннего трения сцепления грунта).

Сдвиговые напряжения, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Деформации сдвига, возникающие в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

Точки пластика и растяжения, образовавшиеся в неармированном грунте из-за приложения разрушающей нагрузки.

также показывает точки растяжения (точки с черным цветом) на поверхности почвы, которые соответствуют трещинам растяжения (участки напряжений растяжения). Однако эти точки натяжения указывали на то, что грунт разрушился под действием растяжения, а не сдвига.Теоретическая предельная несущая способность неармированного грунта была получена с помощью уравнений (4) — (9). Параметры прочности на сдвиг (c и φ ) и удельный вес ( γ ), используемые в следующих уравнениях, показаны на.

Участок Аль-Хамедат:

Nq = tan2 (45 + 202) eπtan20 = 6,4

Nc = cot20 (6,4−1) = 14,83

Nγ = (6,4−1) tan1,4 * 20 = 5,39

FcdFqdFγd = 1 глубина стопы (Df = 0)

qu = 40 * 14,83 * 1 + 0 + 0,5 * 17 * .6 * 5,39 * 1 = 620 кН / м2

Площадка в Башике:

Nq = tan2 (45 + 252 ) eπtan25 = 10.66

Nc = cot25 (10,66−1) = 20,72

Nγ = (10,66−1) tan1,4 * 25 = 10,88

FcdFqdFγd = 1 глубина стопы (Df = 0)

qu = 15 * 20,72 * 1 + 0 + 0,5 * 15 * 0,6 * 10,88 * 1 = 359 кН / м2

Участок Аль-Рашидия:

Nq = tan2 (45 + 282) eπtan28 = 17,81

Nc = cot25 (10,66−1) = 31,61

Nγ = (10,66−1) tan1,4 * 25 = 13,7

FcdFqdFγd = 1asthefootingdepth (Df = 0)

qu = 0 * 31,61 * 1 + 0 + 0,5 * 16 * .6 * 13,7 * 1 = 65KN / m2

Результаты неармированного грунтового основания, полученные с помощью численного анализа, и теоретическая предельная несущая способность, полученная Мейерхофом [63], показаны на рис.Здесь можно увидеть, что числовые значения несущей способности были больше, чем 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 зависимости давления от осадки из численного анализа неармированных грунтовых оснований трех площадок показаны на рис. Кроме того, эти цифры показывают метод, используемый для определения предельной несущей способности по кривым нагрузки – осадки; он представляет собой консервативное и наиболее реальное состояние отказа.Этот метод представляет собой метод касательных пересечений, разработанный Траутманном и Кулхави [65].

График зависимости давления от оседания и определение предельной несущей способности площадки Аль-Хамедат.

Кривая зависимости давления от оседания и определение предельной несущей способности площадки Башика.

Таблица 6

Расчетная и теоретическая предельная несущая способность грунтов трех участков.