Общая грамотность строителей и застройщиков в вопросах армирования фундаментов повышается, но вместе с тем, эта грамотность в большинстве случаев основана на слепом копировании примеров "как надо", без понимания сути происходящих процессов в конструкциях. А это часто ведёт к необоснованному росту себестоимости строительства.
В этой статье разберёмся с тем, как можно упрощать армирование МЗЛФ, основываясь на нормативных документах и расчётах.
Например, в сети предлагаются вот такие узлы, выполненные в целом в соответствии с действующими нормами:
Рис. 1. Армирование угла фундамента П-образными стержнями.
Или вот такой:
Рис. 2. Армирование угла Г-образными стержнями.
Основной аргумент такого армирования - длины анкеровки прямых стержней (позиция 1 на рис. 1 и 2) в примыкающих лентах недостаточно для надёжной её работы. И действительно, при расчёте по СП 63.13330.2018 для арматуры 12А500 и бетона В15 длина прямой анкеровки составит 696 мм.
Но при этом, там же, в СП 63.13330.2018 имеется следующий пункт:
Рис. 3. Конструктивное армирование согласно п.10.1.1 СП 63.133300.2018.
В данном СП имеется следующий пункт для расчётной длины анкеровки стержня:
Рис. 4. Выдержка из СП 63.13330.2018, п. 10.3.25.
Т.е. при соответствующем расчёте возможно изменение подходов к армированию углов фундамента. Рассмотрим примеры, какие это могут быть изменения:
Рис. 5. Армирование углов по Сажину В.С. из его книги "Не зарывайте фундаменты вглубь".
Как видим из рисунка 5, Сажин "не соблюдал" требования действующего на тот момент СНиП, который в целом копирует современный СП 63.133300.2018. Очевидно, что отход Сажина В.С. от нормативных требований был основан именно на расчёте работы конструкции, на который и имеется ссылка в п. 10.1.1 норм.
И действительно, в п. 10.3.25 допускается уменьшать при наличии расчёта до следующих величин:
Рис. 6. Выдержка из п. 10.3.25 СП 63.133300.2018.
Основанием для снижения является соотношение требуемого сечения рабочей арматуры и реального. Иными словами, снижение анкеровки расчётного числа стержней возможно за счёт большего количества стержней с меньшей анкеровкой. Т.е. если в конструкции гарантировано не возникают такие усилия на выров анкера, которые требуют нормативной длины анкера, эту длину можно уменьшить.
Типичные усилия, возникающие в МЗЛФ, отражены на следующем скрине расчёта балки сечением 350х600h длиной 10 м на упругом основании из пластичного суглинка с E=5МПа при нагружении этой балки равномерно распределённой нагрузкой 7.5 тн/м:
Рис. 7. Расчёт балки на упругом основании.
Если воспользоваться любым онлайн калькулятором для расчёта сечения арматуры балки по известному изгибающему моменту, то станет видно, что армирование в 2 стержня 12А500 в каждом уровне примерно в 20 раз превышает расчётную потребность в арматуре. Т.е. и усилия на выров анкеров будут минимальные. Это связано с тем, что соответствующие пункты СП 63.133300.2018 написаны для железобетонных конструкций в целом и не учитывают некоторые особенности работы МЗЛФ, в частности реальные силовые факторы, которые в них возникают.
В нашем случае из рис. 7 длина анкеровки по расчёту согласно п.10.3.25 должна быть примерно 40 мм, но исходя из условия минимальной длины анкеровки, она для арматуры 12А500 и бетона В15 составит 209 мм. Т.е. схема армирования по Сажину показывает свою работоспособность и отсутствие нарушения норм. Мы в своих проектах на основании расчёта часто используем такой узел армирования углов:
Рис. 8. Армирование углов по расчёту.
В заключении хочется прокомментировать вот такой рисунок:
Рис. 9. "Ошибки" в народном армировании.
Он взят из книги А.Дачника. Речь идёт об арматуре усиления у Сажина и её функции. Чтобы понять, как она работает, рассмотрим линии разрушения бетона при вырове анкера из американских норм по железобетонным конструкциям:
Рис. 10. Линии разрушения из американских норм.
Аналогичным образом можно построить такие же линии для МЗЛФ:
Рис. 11. Линии разрушения бетона при вырове анкера.
Как видим, стержень усиления по Сажину расположен именно таким образом, чтобы препятствовать образованию и раскрытию этих трещин, возникающих при вырове анкера. Причина появления этого стержня в том, что Сажин не использовал хомуты для поперечного армирования, а выполнял его отдельными стержнями.
При использовании хомутов и расположении их так, как показано на нашем узле на рис. 8, становится видно, что хомуты препятствуют образованию косых трещин аналогично стержню усиления по Сажину. Аналогично советуют и в иностранных нормах защищаться от таких видов разрушения:
Рис. 12. Горизонтальные и вертикальные хомуты воспринимают растягивающие усилия в узле и упрочняют узел в зоне анкеровки верхней арматуры (Еврокоды ACI).
Кроме этого, хомуты защищают от отслаивания защитного слоя бетона и проскальзывания анкера под ним:
Рис. 13. Скол защитного слоя бетона при вырове анкера.
Таким образом, при наличии понимания работы узлов фундамента и соответствующих расчётов можно существенно упростить конструкцию фундамента и армирование, снизить материало- и трудоёмкость конструкции, а значит и её себестоимость.