Изготовление арматурных каркасов для фундамента

Принцип работы арматурного каркаса

Качество каркаса влияет на свойства фундамента При строительстве в промышленных масштабах за правильностью закладки армокаркаса следят достаточно строго. Добросовестность выполнения армирования в фундаментах с железобетонным каркасом в данном случае проверяется специальными комиссиями, на «вооружении» которых имеются специально разработанные для этого случая сборники строительных нормативов и правил.

Однако при строительстве частного дома своими руками застройщик не всегда с полной ответственностью подходит к армированию железобетонного фундамента. Как результат – деформация и преждевременное разрушение основания здания, что часто влечёт за собой также и разрушение всей постройки.

Свойства бетонных конструкций

Чтобы лучше понять всю необходимость армирования основания, нужно слегка углубиться в такой непростой предмет как сопромат. На любой фундамент здания действует несколько разнонаправленных сил, причём эти силы не постоянны, а с течением времени меняют свою величину, направление и место приложения.

Прежде всего, на бетонное основание давит масса возводимой постройки, и эта сила давления не везде одинакова. Как бы вы не старались равномерно распределить массу дома по всей площади фундамента, сделать этого не удастся – в каких-то местах давление будет сильнее.

Если дом стоит на влагонасыщенном грунте, на зимой бетонное основание снизу давят деформирующие силы «пучения». Расширяясь при замерзании, почва начинает выпирать на поверхность в виде бугров, поднимая и выдавливая вверх элементы фундамента. При оттаивании грунта в этих местах могут наоборот образовываться болотистые ямы, и целые участки фундамента могут попросту зависать в воздухе.

Бетон, являясь довольно прочным материалом, совершенно не эластичен — отлично справляясь с сжатием, он не может работать на растяжение и изгиб. Так , устойчивость бетона к сжатию в 50 раз больше, чем к разрыву. В большей мере это проявляется в конструкции ленточного основания: благодаря большой его протяжённости в нём может быть несколько зон изгиба или растяжения. Как результат, бетон неизбежно лопается и растрескивается, а основание здания разрушается.

Технические особенности железобетона

Железобетонный фундамент соединяет в себе лучшие качества металла и бетона Во избежание этих существенных недостатков бетонных конструкций и был изобретён железобетонный фундамент. Улучшения технических характеристик удалось добиться за счёт объединения лучших качеств двух строительных материалов – бетона и металла. Внутри опалубки монтируется несущий каркас из стальной или стеклопластиковой арматуры, который затем заливается бетоном.

В результате армирование даёт возможность перенести нагрузки растяжения и изгиба на каркасную арматуру, которая значительно лучше бетона справляется с ними.

Армированный каркас

Полностью закончив работу по возведению армированного каркаса, можно приступать к его заливке. Но учитывайте, что каркас не должен лежать прямо на грунте, расстояние от него до поверхности стяжки должно равняться примерно 50 см.

Можно использовать специальные тарельчатые фиксаторы, но это не единственный вариант. Создайте своими руками опоры-распорки, используйте рельсы или другие направляющие. В общем, вариантов много, самое главное – не укладывать каркас прямо на стяжку. Лучше всего создавать каркас уже на месте.

Установив и закрепив каркас, самое время вспомнить о коммуникациях, и только проведя все необходимые работы, можно приступать к заливке фундамента, для крепости и надежности которого обязательно нужно использовать вибратор для бетона.

Вязка арматурного каркаса для фундамента

Связать прутья между собой можно двумя способами:

• Вручную. Этот вариант достаточно сложный, требует много сил и времени. Прутья связываются в местах их перекрещения, обычно при помощи проволоки, сечение которой должно быть в пределах 0,8 — 1,2 мм. Для ручной работы необходимы плоскогубцы или специальный крючок для вязки. Концы проволоки необходимо прочно скрутить между собой, что сделать самостоятельно не всегда просто.
• Наполовину автоматизированная система предусматривает использование специального вязального пистолета. Это устройство позволяет справиться с соединением прутьев между собой в считаные секунды, при этом гарантируя качество каркаса. Обычно такое оборудование используется на больших строительных объектах, так как имеет высокую стоимость.

Вязка прутьев арматурного каркаса имеет большое значение для прочности и долговечности всего основания здания. Можно выполнить работу самостоятельно, но необходимо приложить большие физические усилия и потратить немалое количество времени.

Установка арматуры по всему периметру ленточного фундамента

Опалубка готова, теперь можно переходить к самому ответственному процессу – армированию фундамента своими руками. Используют стальную и стеклопластиковую арматуру, мы остановимся на первом варианте, поскольку так будет намного дешевле. Нам потребуется приобрести следующие материалы:

• продольная арматуры толщиной 14-18 мм (среднее значение, ваш проект может быть другим);
• поперечные и вертикальные прутья диаметром 10-12 мм;
• вязальная стальная проволока;
• хорошие плоскогубцы или пассатижи для манипуляций с проволокой (или очень крепкие руки).

Важно: крепить арматуру необходимо именно вязальной стальной проволокой, поскольку она имеет низкий коэффициент растягивания и достаточно прочная. Это существенно упростит сбор конструкции, но на прочность фундамента проволока не влияет, она только фиксирует арматуру до заливки фундамента. ШАГ 1: делаем расчёты и закупаем материалы

ШАГ 1: делаем расчёты и закупаем материалы

Высчитать, сколько надо материалов, очень легко. Поперечные прутья кладутся на расстоянии около 30 сантиметров (небольшие погрешности не страшны), продольная парная арматура через каждые 40 сантиметров высоты (не забываем первый раздел), а вертикальная – через 60 см. Длину стены делим на количество поперечин и количество «ярусов» продольной арматуры. Рассмотрим на примере фундамента 10х10 метров и высотой 120 см:

ШАГ 1: делаем расчёты и закупаем материалы. Высчитать, сколько надо материалов, очень легко. Поперечные прутья кладутся на расстоянии около 30 сантиметров (небольшие погрешности не страшны), продольная парная арматура через каждые 40 сантиметров высоты (не забываем первый раздел), а вертикальная – через 60 см. Длину стены делим на количество поперечин и количество «ярусов» продольной арматуры. Рассмотрим на примере фундамента 10х10 метров и высотой 120 см:

• 1000 см: 30 см = 33 (количество поперечных прутьев на 1 ярусе);
• 33 х 3 = 99 (количество поперечных прутков на 1 сторону);
• 99 х 4 = 396 (все прутки на 4 стороны).

Теперь 396 умножаем на ширину фундамента (пусть он будет у нас 70 см): 396 х 70 = 27720 см. 277 метров прутков надо купить. Аналогичные расчёты проводим для продольной арматуры:

• 1000 х 2 = 2000 (один ярус);
• 2000 х 3 = 6000 (сторона);
• 6000 х 4 = 24000 см (необходимо приобрести 240 метров).

И, конечно же, вертикальные элементы. Их будем ставить с обеих сторон фундамента с частотой через одну поперечную перемычку, то есть, через 60 см:

• 2 х 17 = 34 (штук на 1 сторону);
• 34 х 4 = 136 (штук на все основание);
• 136 х 120 см = 16320 см или 163 метра.

Подставляем параметры вашего строения в пример и получаем правильный расчет элементов для армирования ленточного фундамента дома. Не забудьте 5-8% на «всякий пожарный».

ШАГ 2: У вас на дне траншеи уже есть 5-6 см бетона для выравнивания? Пропускайте этот шаг. Если же нет, засыпаем 15 см песка, затем 5 см бетона, выравниваем все, не забываем о коммуникациях и месте под них. Если нет желания возиться, можно просто на дно положить плотную ПВХ пленку. Основная задача этого шага – выровнять землю и задержать немного воду, которая появится после заливки бетона.

ШАГ 3: вязка арматуры для ленточного фундамента. Делать ее можно в траншее или рядом, если там неудобно разворачиваться либо сама траншея слишком узкая по проекту. При «удаленной» сборке сразу необходимо будет продумать способы опускания металла вниз, чтобы не повредить структуру. Рассмотрим, как сделать армирование фундамента своими руками:

1. Начинаем с нижних поперечин. Выкладываем их с шагом 30 см, сверху на них кладем 2 продольные арматуры, на «перекрестках» вяжем их между собой проволокой.
2. Переходим на вертикальные перемычки. Вертикальный элемент ставим через 1 поперечный, связываем.
3. Крепим еще 2 яруса, отступая 40 см вверх.

Примеры неправильной вязки арматуры

Важно: оставляйте по 20 см после каждого соединения, поскольку арматура может немного двигаться при заливке фундамента под его нагрузкой. Не обязательно намертво зажимать вязальную проволоку, можно оставить ее, чтобы немного «играла», так будет правильнее. 

4

4

Каркас опускаем в траншею (если сборка была не в ней), отступив по 5 сантиметров от опалубки, фиксируем его любым удобным способом

4. Каркас опускаем в траншею (если сборка была не в ней), отступив по 5 сантиметров от опалубки, фиксируем его любым удобным способом.

Правильная схема армирования фундамента и примеры вязки арматуры

У вас получится 4 «блока», которые будут на длину и ширину одной стороны минус 5 см со всех сторон. Далее рассмотрим, как правильно их крепить между собой и армировать углы, на которые припадает большая часть всей нагрузки.

Особенности укладки

Арматурный каркас для ленточного фундамента

Поскольку существует несколько типов фундамента, каркас для каждого из них имеет свои характерные особенности.

Существуют следующие варианты укладки:

Для ленточного фундамента. В зависимости от высоты плиты применяются балки, уложенные в один, два и более ряда. Высота каждого фрагмента в 2-3 раза превышает его ширину

Особое внимание уделяется углам армокаркаса для ленточного фундамента, где соединение проводится внахлест или фасонными деталями с дополнительным усилением перемычками или рамками. Для свайного фундамента

Армокаркасы для буронабивных свай изготавливаются с треугольным или квадратным сечением. Опускание в колонну производится в пустую скважину или после ее заполнения раствором путем вдавливания. Удобнее сначала устанавливать арматурные каркасы для свай, а затем заполнять ствол бетоном, уплотняя его вибратором. Для плиточного фундамента. Плита перекрытия испытывает значительные нагрузки по всей площади, особенно посередине. Для предотвращения провисаний всегда делается объемная конструкция из двух решеток, соединенных рамками или перемычками. Усиление не используется.

Изготовление арматуры для буронабивных свай

Свайную опору можно армировать как с помощью отдельных прутов, так и с помощью готового каркаса

Для армирования буронабивных свай понадобятся рифленые стальные стержни сечением 10-12 мм. Их количество зависит от диаметра возводимых опор и может варьироваться от 2 до 4 штук.

Длину прутьев делают такой же, как и у буронабивной сваи, а при последующей возможной обвязке ростверком из железобетона добавляют 300‑500 мм на выпуски арматуры. Чтобы избежать сдвигов элементов каркаса их соединяют, применяя круглые или треугольные хомуты.

Для снижения трудоемкости армирование буронабивных свай делают, используя конструкции заводского производства. Они имеют треугольное сечение и применяются для монолитных балок. При заливке бетона металлические прутья должны быть скрыты раствором.

Указания по сборке и сварке стержней арматуры

При сборке арматурных каркасов должна строго соблюдаться соосность стержней. Смещение не должно превышать 0,1d, а перелом в месте стыка — не более 3о. Размеры фланговых швов: высота h=0,25d, но не менее 4 мм, ширина b=0,5d, но не менее 10 мм.

Для сварки стержней из стали всех классов, кроме A-I, применяют электроды марки УОНИ 13/55У или аналогичные:

• арматуру диаметром до 36 мм сваривают электродами диаметром 4-5 мм
• арматуру диаметром 40 мм и выше — электродами диаметром 5-6 мм

Сварку выполняют без перерыва до полной заварки стыка, обязательно заплавляя кратеры. Затем заваривают фланцевые швы. Сила тока при ручной сварке колеблется от 220А при d=20 мм до 330А при d=40 мм.

Длина выпусков арматуры из тела бетона между стыкуемыми стержнями должна быть не менее 150 мм при нормальных зазорах и 100 мм при использовании вставки. При увеличенных зазорах между стыкуемыми стержнями допускается применение одной вставки из арматуры того же класса и диаметра.

Инструменты для вязки арматурных прутьев

Скреплять арматуру проволокой вручную, то есть просто усилиями пальцев, практически невозможно, поэтому для проведения этого процесса были созданы специальные инструменты, как ручные, так и механические. Эти приборы и приспособления не только ускорят работу, но и существенно повысят качество связок арматурных элементов.

Итак, вязка прутьев в армирующую конструкцию под фундамент, может осуществляться такими инструментами:

— ручными вязальными крючками, заводского изготовления или самодельными;

— инерционным вязальным крючком полуавтоматического действия;

— специальным вязальным пистолетом;

Кроме этого, для процесса вязки научились применять обычную электрическую дрель (которая переключается на малые обороты) или шуруповерт со специальной самодельной насадкой-крючком.

Вязальный пистолет

Самое качественное скрепление получается при использовании специализированного вязального пистолета. Но это достаточно дорогой инструмент, и для того, чтобы изготовить только один фундамент, его редко кто приобретает. В основном его в комплекте своих инструментов имеют профессиональные строители, так как, переходя от объекта к объекту, они не могут терять много времени на и без того довольно длительную и трудоёмкую операцию увязки каркаса.

Как армировать фундамент ленточного типа

Основной компонент фундамента – бетон – прочный и надежный строительный материал. Но глыба из него, сколь бы качественный цемент не использовался для изготовления, быстро раскрошится. Усиливают бетонную конструкцию металлическими прутьями или стеклопластиковой добавкой. Этот процесс, без которого устройство ленточного фундамента теряет всякий смысл, называется армированием.

Технология не требует фундаментальных научных знаний, но базовые строительные навыки потребуются. Нюансов укрепления основы дома много, их нужно внимательно изучить:

• расположение и размер стальных стержней,
• расстояние между ними и способы крепления,
• составление схемы и сметы,
• оборудование и стройматериалы.

Требования к фундаменту и арматуре

В зданиях живут и работают люди. Жилье должно быть безопасным и комфортным, поэтому СНиП (строительные нормы и правила) и СП (строительные правила) предъявляют к домам жесткие технические требования. Они относятся к конструкции, коммуникациям, пожарной безопасности и фундаментам – основе здания. Последний принимает на себя вес постройки, перераспределяет его, передает на твердые пласты земли.

Главные требования, предъявляемые к фундаменту:

• обладает прочностью, долговечностью, морозостойкостью;
• должен сопротивляться годичным температурным колебаниям;
• устойчив к грунтовым и агрессивным водам;
• не должен опрокидываться вокруг одной из граней и скользить в плоскости подошвы.

Такая фундаментная база выполняется как непрерывная лента под всеми капитальными стенами здания либо в виде перекрестных ж/б балок под колоннами. Свойства ленточных нулевых циклов обеспечиваются армировкой – силовым поясом.

Какие требования к арматуре:

• Под одноэтажные постройки берут стальной прут сечением 10-24 мм. Материал большего сечения экономически не оправдан – его качества не будут максимально использованы.
• Выбирают круглый рифленый профиль, который лучше соединяется с цементно-песчаной смесью. Прут без рифления используют только как поперечные перемычки.
• Если на стройплощадке грунт однородный, допустимо сечение арматуры 10-14 мм. При разных почвах нагрузка на фундаментную базу увеличивается – пруты берут до 16-24 мм в диаметре.

Арматура с рифлением обеспечивает долгий срок службы конструкции. Рассчитать арматурный каркас для ленточного фундамента сложно. Часто застройщики поручают это специалистам, а вязку арматуры и заливку бетона выполняют самостоятельно.

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.

Схема армирования плиты

Чтобы конструкция была максимально прочной и «не гуляла», армирование фундаментной плиты должно производиться строго по правилам, согласно технологической схеме.

Итак, самые важные моменты:

• В схеме армирования плиты фундамента обязательно должны быть учтены места наибольшей нагрузки. Это так называемые «зоны продавливания». Там располагаются несущие перегородки и колонны. Эти точки должны быть усилены дополнительно.
• Если толщины плиты составляет не более 15см, то достаточно одного слоя арматуры. При большей высоте производится каркасное армирование фундаментной плиты.
• После заливки арматура должна быть утоплена в бетон на глубину не менее чем 3см с каждой из сторон. Это необходимо, чтобы защитить ее от процессов коррозии и дальнейшего разрушения.

Составление проекта каркаса

Перед тем как приступить к работе по монтажу каркаса следует произвести ряд математических вычислений. Прежде всего, следует определиться с диаметром стальных прутков и их количеством.

При создании армо-каркаса для ленточного фундамента здания чаще всего используется стальная арматура из периодического профиля класса А-400. Данный прокат имеет особую конструкцию, оснащённую по бокам выступами, спирально опоясывающими металлический прут по всей длине. Такая конструкция была специально разработана для лучшего сцепления армирующего каркаса с бетоном.

Стеклопластиковая арматура

В последнее время в качестве материала для каркаса всё чаще применяется стеклопластиковая арматура. Среди основных плюсов стеклопластика по сравнению со сталью можно назвать:

• малая масса;
• устойчивость к коррозии;
• меньшая стоимость.

Среди минусов следует отметить худшие показатели устойчивости к разрыву, нежели у стандартного стального армирования.

При создании объёмного каркаса ленточного основания схема армирования выглядит следующим образом: горизонтально, вдоль будущих стен, идут нити из рифлёного проката. Они располагаются в несколько рядов: как по горизонтали, так и по вертикали. Между ними идут поперечные прутки из круглого проката, соединяющие продольные горизонтальные нити между собой.

Порядок расчета необходимого количества арматуры

Чтобы точно рассчитать необходимое количество арматуры, нужно будет опять-таки обратиться к сборнику строительных нормативов. Согласно ГОСТу, совокупная площадь сечения продольных нитей каркаса к площади сечения бетонного основания должна соотноситься, как 1:1000. Для примера рассмотрим ленточный фундамент здания размером 10 на 10 м с одной внутренней капитальной стеной.

Сечение стандартного бетонного основания примем за 0,5 кв. м. (1 м высота от основания до верха и 0,5 м ширина). Допустим, по проекту мы планируем использовать для создания каркаса периодический («ребристый») стальной пруток диаметром 10 мм. сечение арматуры

Схема зависимости площади сечения металлического прутка от его диаметра.

Зная минимально допустимое соотношение сечений, получаем, что общая площадь сечения каркаса в нашем случае должна быть порядка 5 кв. см. Далее берём схему из СНиП, регламентирующую число нитей арматуры для создания металлического каркаса и с её помощью вычисляем количество нитей в нашем каркасе. Обзор композитной и металлической арматуры смотрите в этом видео:

Как видим, площадь сечения одного прутка диаметра 10 мм равна 0,78 кв. см. Разделив общую площадь сечения армо-каркаса 5 кв. см на 0,78, получаем приблизительно 8. То есть, объёмный каркас из 10-й арматуры для ленточного фундамента высотой 1 м и шириной 0,5 м должен иметь не менее восьми продольных нитей.

Следующим шагом нужно сделать расчёт общего количества периодического проката, необходимого для армирования нашего здания. Берём периметр (10 м х 4 стены) и прибавляем к нему пятую внутреннюю стену. В итоге получаем, что общая длина нашего ленточного фундамента составляет 50 м. Умножаем полученную общую длину основания на количество нитей: 50 х 8 = 400 м.

Именно столько рифлёной арматуры понадобиться, чтобы сделать армо-каркас для пятистенка размером 10 на 10 метров. Поскольку цена почти на весь металлический прокат исчисляется исходя из его массы, то погонные метры нам будет нужно перевести в тонны. Воспользуемся для этого ещё одной схемой, показывающей соотношение длины проката к его массе.

Как видим, 1 м арматуры диаметром 10 мм весит 0,61 кг. Таким образом, общая масса рифлёного прутка в нашем каркасе составит около 350 кг. А зная цену тонны проката, можно без труда вычислить сметную стоимость нашего каркаса.

Правда, для этого следует по такой же схеме вычислить количество поперечных прутков, соединяющих основные нити в объёмный каркас.

Как сделать армирование фундамента своими руками

Создать армопояс для основания под дом можно в несколько этапов. На каждом из которых есть свои нюансы и правила.

Опалубка и подушка

Приступать к армированию фундамента следует только после того, как будет сформирована песчано-щебенная подушка и опалубка. Для последней потребуются деревянные, фанерные или листы из OSB. Чем выше будет основание, тем плотнее и прочнее должны быть листы. После заливки им придется выдержать достаточно мощное распирающее усилие бетона.В готовой конструкции не должно быть зазоров, превышающих 0.3 см. Это позволит избежать деформации конструкции опалубки. По периметру траншеи обязательно устанавливают распорки, длина которых должна в два раза превышать высоту основы. Располагают их — на уровне в 70 % от общей высоты основания (от низа).

Внутреннюю поверхность деревянных лесов смазывают маслянистой жидкостью (отработкой). Это поможет сохранить целостность плит опалубки и легко отсоединить их от массы бетона. Частные застройщики часто используют эти элементы на других этапах строительства.

Песчаная подушка должна быть высотой до 200 мм, утрамбованной и ровной. Для того, чтобы избежать прямого контакта арматуры и песка, по всей длине прутка под него укладывают половинки кирпича — через каждые 100 см.

Армирование

Связывать арматуру в сетку можно прямо в опалубке или рядом с ней. Затем готовые кассеты помещают в желоб. Вязка скелета поэтапно:

1. Выложить стрежни, которые должны формировать поперечный каркас, на 10 см короче, чем общая ширина бетонной ленты.
2. Выложить два нижних хлыста для формирования первого уровня пояса, соединить с соблюдением длины нахлеста. Связать арматурные стержни проволокой или хомутами.
3. Установить вертикальные опорные элементы в местах соединения с перпендикулярными прутками — на 10 см короче, чем высота готовой конструкции основы.
4. Сформировать элементы верхнего пояса. Соединить его с вертикальными прутками.

Если части сети собирают рядом с опалубкой для фундамента, связать их нужно будет прямо в желобе.

Края арматуры не должны доходить до края бетонной конструкции на 500-600 мм. Такой зазор формирует бетонный слой, который защитит прутки от коррозии и механического повреждения. Делать углубление больше не рекомендовано. В таком случае металлический скелет перестанет выполнять свою основную функцию.

Выбор арматуры

От выбора арматуры зависит прочность каркаса.

Существует два основных вида:

• cтальная (металлическая);
• композитная (стеклопластиковая)

Последняя разновидность возникла в 50-х годах прошлого столетия, но не нашла широкого распространения в индивидуальном строительстве, несмотря на то, что она имеет ряд преимуществ по сравнению с металлической.

Стальная арматура, в свою очередь, может быть:

• стержневая;
• проволочная.

Для выполнения армирующих работ на ленточном фундаменте используется стержневая арматура периодического профиля, как рабочая (другое название — продольная) и гладкая (поперечная) в качестве вспомогательной.

Продольная арматура должна обеспечивать хорошее крепление к бетону. Поэтому чаще всего выбирают периодические рифленые профили. Она отличается и по классам прочности. В советские времена в соответствии с ГОСТ, в частном строительстве чаще всего применялся класс A-3 , что, как указывается в современной строительной литературе, соответствует маркировке- A400.

Для монтажа деталей каркасов в поперечном направлении используются стальные стержни класса A-1, или ее современный аналог- A240. Но большой разницы между ними нет.