РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС Этот вопрос мы уже с Вами обсуждали выше. Решение я тогда принял, так что сейчас уже двигаюсь по выбранному пути.
Прикинул какие нагрузки со стороны грунта могут выдерживать стены внешнего стакана (толщина 5 см). Армирование выполнено дорожной сеткой с ячейкой 15*15 см и диаметром арматуры 4 мм по середине стены. У меня получилось, что такая монолитная стена может выдерживать момент 90 кг*м. Другими словами, если приложить в середине 2-х метровой стены нагрузку более 90 кг, то стена внешнего стакана не выдержит. Надо торопиться с заливкой внутреннего стакана. По предварительным расчетам стена внутреннего стакана со следующими характеристиками способна выдерживать момент 2 т*м или нагрузку в 2 т по середине 2-х метровой стены - толщина стены 15 см - бетон B20 - одна сетка армирования, расположенная на расстояниии 2.5 см от внутренней границы стены - армирования арматурой класса А500, - диаметр арматуры 10 мм - шаг вертикальной и горизонтальной арматуры 20 см По предварительным прикидкам расчетных нагрузок на стены от грунта, этого маловато. Увеличение диаметра арматура до 12 мм, увеличивает максимальный момент почти в 1.5 раз до 2.8 т*м.
Нашел пособие "Проектирование подпорных стен и стен подвалов". https://files.stroyinf.ru/data1/2/2702/#i121292 В этом документе есть глава 5 Давление грунта, в которой показано как рассчитывается давление грунта на стены подвала. На основе информации в этом документе нарисовал эпюры действующих сил для стены погреба. Желтым показан погреб. Бирюзовым - область возможного затопления грунтовыми водами. Зеленым - сектор действия нагрузки от фундамента гаража. На рисунке показана сторона погреба, максимально прижатая к стене гаража. Для это стороны плита гаража опирается на грунт только на полосу грунта 55 см. С еще одной стороны гаража погреб прижат к границе, так что плита опирается на полосу грунта 95 см. Я сделал следующие предположения: - давление от плиты гаража на полосу грунта равномерное (q гаража) - дополнительная нагрузка на поверхности рядом с гаражем распределена равномерно - возможно поднятие воды на уровень 1 метр от основания стены погреба Давление на стену погребу складывается из 5 составляющих: - давление от собственного веса грунта - дополнительное давление грунта из его насыщения грунтовыми водами - давление воды - давление от плитного фундамента гаража - давление от нагрузки (временной) на поверхности грунта Вертикальные стрелки сверху вниз - это нагрузки гаража и дополнительной нагрузки на поверхности. Горизонтальные стрелки слева направо - это силы горизонтального давления от различных нагрузок. Суммарное горизонтальное давление на стены погреба определяется путем горизонтального суммирования всех этих сил. Эпюры сил позволяют хорошо видеть область действия сил и их величин: - боковое давление от собственного веса грунта увеличивается от 0 на поверхности до значения Pгрунта в основании стены погреба - с глубины до которой поднимается вода, появляется дополнительное давление грунта из-за изменения его свойств при заполнении водой, это давление от нулевого значения линейно увеличивается до Pдоп. грунта в основании стены погреба - боковое давление воды нулевое на уровне 1 м от основания стены и увеличивается линейно в глубину до значения Pводы в основании стены погреба - боковое давление от гаража действует только в верхней части погреба (на рисунке зеленый треугольник), которая определяется углом Teta, который составляет 30-35 градусов (песок-глина) - боковое давление от гаража считается равномерным по всей поверхности действия - боковое давление от (равномерной) нагрузки на поверхности действует только с некоторой глубины, которая определяется расстоянием от стены погреба до границы гаража и углом Teta (30-35 градусов) - боковое давление от равномерной нагрузки на поверхности действует равномерно по всей глубине
Если рассматривать стену как балку с шарнирно закрепленными концами, можно посчитать следующие параметры: - максимальный момент силы, выдерживаемый сечением стены - максимальную равномерную нагрузку на стену со стороны грунта Для выполнения расчетов необходимо задаться следующими параметрами - марка бетона - марка арматуры - толщина стены - диаметр арматуры - защитный слой бетона - длина стены Взял бетон B20, арматуру А500, защитный слой бетона 25 мм. Посчитал максимальный момент и линейную нагрузку для различных комбинаций толщины стены и диаметра арматуры. Рассматривал варианты толщины стены 150 и 200 мм, а для диаметров рабочей арматуры 10 и 12 мм. Результаты приведены в таблице ниже: Линейная нагрузка от грунта на стену получается в пределах от 2 до 3 тонн. Для такой нагрузки подходят варианты 2 и 3 стены. Из таблицы видно, что варианты В2 и В3 практически идентичны. То есть стена толщиной 150 мм с арматурой 12 мм будет выдерживать нагрузку практически такую же как стена 200 мм и с арматурой 10 мм. Выбор между этими вариантами можно сделать исходя из цены или технологии заливки. Если заливать из миксера, мне кажется лучше сделать стену 200 мм с арматурой диаметром 10 мм. Если вручную, то лучше, чтобы бетона было меньше и арматура толще.
На скриншоте ниже программный код для расчета максимального момента в сечении и линейной нагрузки для бетонной стены, рассматриваемой в виде балки с шарнирно закрепленным концами, с опиранием на перпендекулярные стены. Этот код использовался для расчета значений в таблице из предыдущего поста.
Добавлю несколько таблиц, содержащих данные для расчета армирования бетона Расчетные сопротивления для арматуры Расчетные сопротивления бетона Таблица подбора диаметра и количества арматуры по площади в сечении
Продолжаю изучать вопрос расчета бетона и железобетона. Основной документ для изучения Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры http://www.docload.spb.ru/Basesdoc/46/46085/index.htm#i4006396 Из интересного... Осознал, что сопротивление бетона класса B25 на сжатие примерно равно сопротивлению на сжатие древесины вдоль волокон. R = 14 МПа = 14 Н/мм2 = 140 кг / см2 Другими словами и бетон и древесина способны выдерживать примерно одинаковую нагрузку на сжатие, равную 140 кг/см. Это значит, что если взять бетонный/деревянный столб 15*15 см для подпорки чего либо, то он способен будет выдержать нагрузку S*R = 15*15*140=31500 кг= 31.5 т. без смятия материала. Если добавить в бетонный столб 4 прута арматуры 12 диаметра (общая площадь сечения 4,52 см), то наряду с бетоном на сжатие начинает работать арматура. Сопротивление арматуры класса A500 на сжатие 400 МПа = 4000 кг/см2. Общее сопротивление 4 стержней арматуры диаматром 12 мм равно 4.52*4000= 18095 кг. Добавляем данное сопротивление к сопротивлению бетона столба, получаем примерно нагрузку 50 т., которую сможет выдержать бетонный столб.
Все больше прихожу к мысли, что мне нужно делать толщину стен внутреннего стакана 20 см, а не 15 см. Факторы, которые этому способствуют: - отсутствие крышки погреба, которая бы скрепляла стены погреба вверху стен - наличие давления от грунта от фундаментной плиты гаража на верхнюю часть стен погреба - желание заказывать бетон и заливать стену сразу на всю высоту, сделать это легче для стены в 20 см Вот такая у меня вырисовывается схема армирования - внутренняя сетка с защитным слоем бетона 30 мм - армирование рабочее горизонтальное из арматуры 10 см с шагом 20 см - вертикальная арматура конструктивная диаметром 8 мм с шагом 20 см - наружная сетка с защитным слоем бетона 30 мм только в углах стен - вертикальная арматура диаметром 8 мм - горизонтальная арматура диаметром 8 мм (в виде угольников) - перемычки между сетка из арматуры D=8 мм Рабочей является внутренняя горизонтальная арматура. В углах внутренняя сетка усилена угловой арматурой с концами 60 см. Наружная сетка из арматуры в углах (60 см от угла) добавлена для борьбы с растяжениями, которые возникают в углах при деформации стен внутрь. Думаю не делать наружное армирование по всей плоскости стены, так как по расчетам бетон на сжатие и сам справляется с нагрузками и сжимающей арматуры не нужно. Вертикальные стержни арматуры думаю устанавливать до бетонирования дна.
В итоге решил делать две сетки армирования по всей стене. То есть наружная сетка будет не только в углах, как написал выше. Сначала я рассматривал деформацию стен внутрь погреба только в горизонтальной плоскости. При данной деформации рабочей является горизонтальная арматура, прижатая к внутренней стороне стены. Потом сообразил, что также есть деформация стен по вертикали, приводящая к загибу верхней части стены внутрь погреба. Для данной деформации наружная сторона стены растягивается в вертикальном направлении, а внутренняя сжимается по вертикали. Для данной деформации необходимо ставить вертикальные стержни арматуры около наружной стороны стены (в области растяжения бетона). В результате для стен остановился на следующем армировании Наружная сетка армирования стен - вертикальные стержни из арматуры 10 мм с шагом 20 см (рабочая) - горизонтальные стержни из арматуры 8 мм с шагом 20 см (конструктивная) Внутренняя сетка армирования стен - вертикальные стержни из арматуры 8 мм с шагом 20 см (конструктивная) - горизонтальные стержни из арматуры 10 мм с шагом 20 см (рабочая) Конструктивную арматура 8 мм можно было бы поставить и через 30 см. Ставлю ее через 20 см исключительно для удобства вязки арматуры, чтобы были прямые просветы в арматуре через всю стену.
Напишу как планирую делать армирование вертикальных и горизонтальных углов. Вертикальные углы буду армировать следующим более сложным, но правильным образом, чем это обычно делают на практике. - Горизонтальные стержни наружной сетки (темно зеленые) прямые без загибов (это конструктивная арматура) - В угла наружной сетки ставятся углы со стороной 60 см - Горизонтальные стержни внутренней сетки с загибами 60 см на концах для анкеровки в бетон (это рабочая арматура) Армирование стен будет производиться до заливки дна, с анкеровкой вертикальных стержней сеток в плиту дна. - вертикальные стержни наружной арматуры с загибом 60 см будут устанавливаться на нижнюю конструктивную сетку арматуры дна - вертикальные стержни внутренней арматуры с загибом 60 см тоже будут устанавливаться на верхнюю сетку арматуры дна
Для армирования плиты дна решил использовать две сетки, хотя достаточно было бы и одной (верхней). Нагрузки от грунта, воды, стен приводят к прогибу плиты дна внутрь. Растянутая зона бетона будет внутри, а снаружи будет сжатая зона. Рабочая сетка устанавливается в растянутой зоне. Ставлю рабочую сетку 10 мм с шагом 20 см сверху плиты, прижимая ее к верхней стороне плиты. Защитный слой бетона 25 мм. Назначение нижней сетки - чисто конструктивное. Буду ее делать из арматуры 8 мм с не регулярным шагом. Нижняя сетка будет на стульчиках с опорой. Защитный слой бетона для нижней сетки 25 мм, так как снаружи бетона есть сплошная гидроизоляция и 5 см наружного стакана. Верхнюю сетку буду опирать на нижнюю с помощью лягушек, сделанных для опоры 2 прутков арматуры.
Для оптимального раскроя арматуры использую программу CuttingLine - на входе виды и количество деталей арматуры, размеры заготовок - на выходе раскладка деталей по заготовкам - а также отчет по раскладке (см. Раскрой арматуры. pdf)
Для наружной вертикальной рабочей арматуры расчета я не делал. Пока мне не очевидно как это сделать, а время поджимает. Для того, чтобы как-то себя проверить, что арматура М10 для этого подходит использовал бесплатную программу от ACCA Software под названием EdiLus https://www.accasoftware.com/en/structural-analysis-software/ Нарисовал погреб без крышки, окруженный грунтом и водой на 1 метр от основания стен. Задал свойства грунта. Задал равномерную нагрузку от фундамента гаража сверху стены (в соответствии с эпюрами сил, см. в ветке выше) - получил изображения давления грунта и воды на стены погреба до 3 т в основании (при плохой глине) - получил максимальный прогиб стены сверху 0.1 см - получил значения давления на грунт 0.66 кг/см2 (в красной зоне) - получил значения сил и моментов в различных сечениях бетона - получил расчет арматуры для наружной и внутренней сетки армирования стен. Для внутренней сетки получил арматуру 10 мм с шагом 20 см. Для наружной сетки получил арматуру 8 мм с шагом 20 см. По результатам расчета в EdiLus для вертикальных стержней наружной сетки достаточно и 8 м. Однако думаю более правильно делать из 10 мм арматуры только горизонтальные стержни внутренней сетки и вертикальные стержни наружной сетки, так как именно эти стержни работают в растягивающейся зоне бетона. Вертикальные стержни внутренней сетки и горизонтальные стержни наружной сетки делать из 8 мм арматуры, как конструктивные.
Купил EPDM мембрану толщиной 1 мм для сплошной гидроизоляции между стаканами. Размер 7.62 (ширина) * 7 (длина). Цена за 570 р/м3. Итого удовольствие вышло в 30400 руб. Решил брать EPDM мембрану, а не ПВХ пленку 1 мм, хотя это в 1.5 раза дороже Прочитал, что в ПВХ пленке есть добавки для эластичности. Эти добавки со временем разрушаются. Из-за этого срок эксплуатации ПВХ пленки - 15 лет. С EPDM мембраной таких проблем нет. Для нее срок заявленный срок эксплуатации 20-30 лет. В общем, решил перестраховаться, переплатив 10 т. р. Сейчас готовлюсь к раскладке мембраны внутри погреба. Предполагаю свернуть мембрану так, чтобы внутри погреба ее было удобно разворачивать. Пока предполагаю при разворачивании крепить мембрану к бетону с помощью двустороннего скотча. Правда не уверен, что скотч выдержит, так как мембрана достаточно тяжелая. Буду пробовать. Набросал схему сворачивания и разворачивания, см. в приложении