Виктор Алексеев - Универсальный справочник строителя

При проектировании строительства жилого дома, коттеджа необходимо знание математики и физики (конкретно-строительной). В частности, очень важно знать, какое количество монтажной арматуры (стальной марки 35 ГС) необходимо при выполнении железобетонной конструкции для заливных бетонных фундаментов ленточного типа или блочно-столбового. Для этого применяют формулу:

где µ – коэффециент армирования;

F a – общая площадь поперечного сечения рабочих стальных арматуных стержней класса А-III ст/ 35 ГС;

F b – расчетная площадь сечения бетона. Например, общая площадь поперечного сечения рабочих стержней диаметром 20 мм составляет 32 см 2, а расчетная площадь сечения бетона – 400 см 2(ширина умноженная на высоту фундамента). Таким образом F a = 32 см 2, а F b = 400 см 2, получаем:

Итак, для выполнения железобетонного фундамента сечением 400 см 2необходимо сделать каркас арматурный с применением 8 стержней диаметром 20 мм из стали марки А-III 35 ГС (ребристой). В таком варианте стержни укладываются по 2 штуки в 4 ряда и свариваются между собой (или связываются между собой проволокой) и вертикальными стержнями (стальными, диаметром не менее 10 мм). В итоге арматурный каркас составляется изгоризонтальных и вертикальных арматурных стальных стержней. Арматура подразделяется на рабочую, распределительную, монтажную и хомуты.

Рабочая арматурарассчитывается в большинстве случаев на восприятие растягивающих усилий, возникающих в железобетонной конструкции от внешних нагрузок, собственного веса бетона и стали. Но в некоторых конструкциях, например в колоннах (в частности, когда фундамент делается не сплошной, ленточный, а в виде нескольких колонн), рабочая арматура рассчитывается на сжимающие усилия.

Распределительная арматура(в виде каркаса) служит для равномерного распределения нагрузок между рабочими стержнями и обеспечения их совместной работы, для чего стержни распределительной арматуры соединяются со стержнями рабочей арматуры посредством сварки или вязки стальной мягкой проволокой Ф 3–4 мм. Монтажная арматура служит только для сборки отдельных стержней в арматурный каркас (см. рис. 9).

Рис. 9. Арматурный каркас

На восприятие усилий она не рассчитывается. Хомуты служат для предохранения от разрушения бетона по косым трещинам в балках около железобетонных опор, а также для образования каркасов из отдельных стержней. Распределительная арматура и хомуты сохраняют расчетное расстояние между рабочими стержнями, а в сварных металлических конструкциях улучшают также анкеровку рабочей арматуры в бетоне. Арматурная сталь и бетон обладают близкими по величине коэффициентами линейного расширения, поэтому изменения температуры железобетонной конструкции не приводят к нарушению сцепления арматуры с бетоном и не оказывают влияния на прочность конструкции. В то же время бетон, обладающий меньшей теплопроводностью, чем сталь, защищает ее от резких колебаний температуры: предохраняет арматуру от коррозии (ржавления), так как создает вокруг стержней слой, защищающий сталь от воздействия влаги и вредных газов (см. рис. 10). Часто для выполнения фундаментов при строительстве домов и других сооружений используются фундаментные блоки заводского изготовления (ФБС-3, 4, 5). На эти блоки изготовителем выдается сертификат качества, в котором указывается предельная нагрузка (в тоннах на блок). Вышеприведенная формула дает ориентировочный расчет. Точные расчеты по арматурным работам (а также по строительным вообще) намного сложнее. Например, для арматурной стали, применяемой в строительстве, наиболее характерна работа под действием растягивающих нагрузок, поэтому очень важно знать прочность ее растяжения. Прочность арматурных сталей на растяжение характеризуется временным сопротивлением разрыву и пределом текучести.

Рис. 10. Железобетонная конструкция: а) общий вид конструкции; б) металлическая опалубка разъемная; в) фрагмент арматуры в разрезе

Перед выполнением фундаментов любого вида обязательно делаются расчеты, в которых определяется общая нагрузка (вес сооружаемого здания с учетом функционального назначения), потому что в процессе эксплуатации вес будет увеличиваться за счет заполнения помещений различными предметами, бытовыми приборами (холодильниками, морозильниками, шкафами, кроватями и пр.).

Для расчета высоты конька крыши используется таблица тангенсов (см. табл. 4).

Расчет ведется по формуле:

где H – высота конька крыши; S – ширина дома.

Таблица 4. Таблица коэффициентов

Пример: ширина дома 20 м, угол уклона кровли 30°.

Для определения длины строительной ноги берется около 1/cosα. В данном примере она будет равна:

В указанных расчетах используется величина половинной ширины пролета.

На стропила обычно используются брус или бревна, толщина которых зависит от веса кровли, расстояния между стропильными фермами, ветровых нагрузок, а также от длины стропильных ног, причем древесина для стропил используется только первого сорта, с минимальным количеством сучков. Сечения стропильных ног подбираются по специальным таблицам (в частности, по таблице 5).

Таблица 5. Построение фундамента

Математические расчеты ведутся по всем видами строительных работ. Подсчитывают: количество кирпича (при строительстве кирпичного дома), его общий вес (для определения нагрузки на фундамент), количество цемента, песка, различных добавок, количество бетонных фундаментных блоков (и определяют их марку при заводском изготовлении).