Правила выбора материала
От типа арматуры и качества сборки армирующего каркаса напрямую зависит срок службы плитного основания. В задачи инженера при проектировании фундамента входит выбор материала арматуры, а также ее типа и размера сечения. Между стальными и композитными прутьями эксперты советуют делать выбор в пользу первых изделий, поскольку технология их использования достаточно изучена и проверена временем.
Композитные аналоги начали использовать при закладке плитных фундаментов не так давно, при этом производители гарантируют высокие прочностные характеристики изделий, несмотря на их легкий вес. Особого внимания заслуживает стеклопластиковая арматура с поперечными надсечками, прочность которой, согласно заявленным качествам, в 10 раз превышает стальные стержни.
Металл
Основные преимущества стали доказаны временем, поэтому большинство строителей отдают предпочтение этому варианту. Качество металлопроката регламентируется правилами ГОСТ 5781-82.
- Рифленые прутки – за счет наличия выпуклых элементов, расположенных под углом, поверхность металла надежно схватывается с бетоном.
- Гладкие прутки – изделия имеют одинаково круглое сечение по всей длине.
По способу изготовления арматура может быть напрягаемой и ненапрягаемой. В первом случае в процессе изготовлены арматуру подвергают предварительному растяжению. Это позволяет частично или полностью устранить растягивающее напряжение от нагрузки.
При проектировании основания сооружения уточняют состав и класс стали. Так, рифленую ненапрягаемую арматуру класса Alll используют в качестве продольных элементов каркаса. При монтаже силовой конструкции напрягаемую гладкую арматуру класса Al применяют в качестве поперечных и П-образных конструктивных элементов.
Помимо класса, учитывают марку арматуры, которая может быть от С1 до С8. Увеличение марки свидетельствует о росте прочностных характеристик за счет добавления легирующих компонентов в состав стали.
Диаметр прутков выбирают, исходя из проектных нагрузок:
- от 10 до 12 мм – при проектировании каркасно-щитовых, деревянных сооружений и домов из пенобетона;
- от 14 до 16 мм – при возведении тяжеловесных конструкций.
Композит
Композитный материал состоит из волокон различного происхождения, которые связаны в одну структуру за счет полимерной пропитки.
По типу задействованного сырья арматура для фундамента может быть таких типов:
- стекловолоконной;
- базальтопластиковой;
- углеводородной;
- арамидной и т.д.
Поверхность композитной арматуры может быть двух типов:
- условно гладкой – с нанесением мелкозернистого кварцевого песка;
- периодической – с обмоткой стержня полимерным канатам с последующим покрытием термореактивной смолой.
Арматура – залог прочности ленточного фундамента
Название этого типа фундамента определяет его суть. Ленточный фундамент представляет собой ленту – как бы продолжение стен здания вниз. Внутреннее пространство ленточного фундамента иногда занимает грунт (он попросту не вынимается), а иногда занимается всевозможными вспомогательными помещениями и техническими этажами.
Бетон своеобразный материал. Его прочностные характеристики сильно отличаются в зависимости от приложения вектора силы. Данный материал прекрасно выдерживает сжимающие нагрузки, но из рук вон плохо – нагрузки растягивающие. Ещё хуже бетон сопротивляется изгибу. Так прочность бетона на растяжение в 15 раз меньше прочности на сжатие.
Проблему решают добавлением бетону каркаса (скелета) из стальной арматуры. Закалённая сталь превосходно, в отличие от бетона, держит растягивающие нагрузки.
Располагая в цементной массе стальную арматуру по линиям предполагаемых растягивающих нагрузок, изготовитель получает материал с совершенно новыми свойствами – железобетон. В отличие от простого бетона железобетон хорошо выдерживает нагрузки на растяжение, железобетонные балки и стержни отлично справляются с изгибающими нагрузками, сносно работают также на скручивание.
Основным элементом арматуры в частном строительстве является пруток. Со времён СССР изготовление прутка регламентируется ГОСТ 5781-82.
Прут в основном изготавливается ребристым (периодический профиль) реже гладким. Рёбра прутка предназначены для лучшего сцепления с бетонной массой. На заводах пруток нарезают на отрезки 6 или 12 метров.
В последнее время на рынке активно продвигается арматура из различных полимеров. В чём разница со стальным материалом? Если вкратце, то полимерная арматура хороша для конструкций с умеренными нагрузками, она долговечнее стальной, так как не подвержена коррозии. Однако ни одно производство плит перекрытия или лестничных пролётов не перешло пока на использование пластиковой арматуры. Надёжность и прочность нового материала пока близко не догнала «классику».
Вот таблица с характеристиками распространённых в строительстве диаметров стальной ребристой арматуры.
| Диаметр арматуры в миллиметрах | Один погонный метр арматуры весит кг | В одной тонне арматуры погонных метров | Площадь сечения прутка, м2 |
| 6 | 0,222 | 4 505 | 0,0000283 |
| 8 | 0,395 | 2 532 | 0,0000503 |
| 10 | 0,617 | 1 621 | 0,0000785 |
| 12 | 0,888 | 1 126 | 0,0001131 |
| 14 | 1,120 | 826 | 0,0001539 |
| 16 | 1,580 | 633 | 0,0002011 |
| 18 | 2,000 | 500 | 0,0002545 |
| 20 | 2,470 | 405 | 0,0003142 |
| 22 | 2,980 | 336 | 0,0003801 |
| 25 | 3,850 | 260 | 0,0004909 |
| 28 | 4,830 | 207 | 0,0006158 |
| 32 | 6,310 | 158 | 0,0008042 |
| 36 | 8,000 | 125 | 0,0010179 |
| 40 | 9,870 | 101 | 0,0012566 |
Армирование углов
В конструкции ленточного фундамента самое слабое место — углы и примыкание простенков. В этих местах соединяются нагрузки от разных стен. Чтобы они успешно перераспределялись, необходимо арматуру грамотно перевязать. Просто соединить ее неправильно: такой способ не обеспечит передачу нагрузки. В результате через какое-то время в ленточном фундаменте появятся трещины.
Правильная схема армирования углов: используются или сгоны — Г-образные хомуты, или продольные нитки делают длиннее на 60-70 см и загибают за угол
Чтобы избежать такой ситуации, при армировании углов используют специальные схемы: пруток с одной стороны загибают на другую. Этот «захлест» должен быть не менее 60-70 см. Если длины продольного прутка на загиб не хватает, используют Г-образные хомуты со сторонами тоже не менее 60-70 см. Схемы их расположения и крепления арматуры приведены на фото ниже.
По такому же принципу армируются примыкания простенков. Также желательно арматуру брать с запасом и загибать. Также возможно использование Г-образных хомутов.
Схема армирования примыкания стен в ленточном фундаменте (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)
Обратите внимание: в обоих случаях, в углах шаг установки поперечных перемычек уменьшен в два раза. В этих местах они уже становятся рабочими — участвуют в перераспределении нагрузки
Виды фундаментной арматуры
Наличие арматуры для фундамента в бетонной заливке позволяет значительно увеличить прочностные характеристики конструкции. Связано это с наличием внутренних элементов жесткости, прочно связанных между собой. В настоящее время в строительстве нашли применение следующие виды арматуры:
Разновидности арматуры
- Пластиковая – современный аналог, активно распространяющийся на строительном рынке. Отсутствие длительного опыта использования не позволяет однозначно судить о преимуществах и недостатках этого материала. Ниже остановимся на них подробнее.
- Стальная – традиционный вариант, прошедший испытание временем и веками эксплуатации, которые и выявили основные преимущества данного материала. В свою очередь, данный вид подразделяется на два подвида:
- Гладкая арматура представляет собой стальные стержни круглого сечения с гладкой цилиндрической поверхностью;
- Рифленая отличается наличием на поверхности прута выпуклых элементов, располагающихся под углом к продольной оси детали. Их наличие обеспечивает лучшую связку с бетоном и придает надежность всей конструкции фундамента.
Гладкая и пластиковая арматура
Каждый материал имеет свои преимущества и недостатки. Для сравнения аналогов рассмотрим их эксплуатационные качества.
Стальная арматура
Сталь является достаточно прочным черным сплавом, что позволяет в конечном итоге получить высокую прочность ленточного фундамента и других видов оснований дома. Применение прутков достаточного диаметра гарантирует нивелирование отрицательного воздействия вертикальных деформаций почвы, возникающих в межсезонье или при изменении уровня грунтовых вод. Наибольшее применение получила арматура 12 для фундамента с рифленой поверхностью.
https://youtube.com/watch?v=1IdvRHXUfEk
Наличие в сплаве железа оказывает негативное воздействие на химическую стойкость материала. Особенно это проявляется при контакте арматуры с водой, что приводит к коррозионному разрушению. Чтобы стальная арматура для фундамента дольше сохраняла свою механическую прочность, при укладке необходимо обеспечивать зазор от нее до опалубки не менее 50-60 мм. Слой бетона предотвратит контакт с водой и образование ржавчины.
Пластиковая арматура
Достаточно новый материал на российском строительном рынке, еще не получивший широкого признания. Строителей и инженеров настораживает высокий коэффициент продольного удлинения материала. Гибкая арматура для фундамента, в отличие от стальной предшественницы, может растягиваться. Это негативно сказывается и на прочности всего основания дома.
Из положительных аспектов арматуры из стеклопластика можно выделить следующие:
- Значительное снижение расходов на перевозку благодаря намотке в бухты;
- Высокая стойкость к воздействию влаги и различных реагентов;
- Низкая масса.
По общему мнению, такой вид арматуры можно применять лишь для малонагруженных фундаментов, например под каркасными строениями. Под домами из бруса, бревна, блоков и особенно кирпича инженеры-проектировщики опасаются устанавливать такие стержни.
Технология армирования фундамента
Рассмотрим влияние на расчет арматуры способов ее укладки и
крепления в зависимости от вида арматуры
Определиться с тем, какая арматура нужна для ленточного
фундамента поможет понимание способов ее укладки и вязания. Материал для сайта moydomik.net
Укладка арматуры
Что касается технологии укладки арматуры по ровным прогонам,
то для стальной и для стеклопластиковой расход будет одинаковым.
Угловая укладка арматурыА вот с углами могут быть проблемы. Дело в том, что по технологии недопустимо, чтобы узел связки приходился на угол фундамента.
Нужен изгиб, сделать который из композитной арматуры невозможно.
Напротив, стальной прут относительно легко согнуть под нужным углом и обеспечить главное правило углового монтажа – края прутов должны заходить в смежные стороны фундамента.
Угловое соединение для стеклопластиковой арматурыВ принципе, угловое соединение для стеклопластиковой арматуры можно реализовать, воспользовавшись специальными уголками.
Вязка арматуры для фундамента
Для стальной арматуры подходят следующие способы вязания:
Сварка (стыковка, соединение) арматуры
Сварка (стыковка, соединение) арматурыЭто наиболее привычный способ крепежа. Он производит впечатление наиболее надежного. Однако, его недостатки в том, что сваривать прутья диаметром 20 мм. невозможно. А из-за высокой температуры сварочной дуги теряется прочность закаленного стержня арматуры. В тоже время, расход материала при этом виде соединения сокращается, поскольку нет необходимости обеспечивать длинный нахлест арматуры при вязке.
Полезно знать. Сварка недопустима при устройстве мелкозаглубленного фундамента на пучинистых (рыхлых) грунтах. Это обусловлено
тем, что грунт может просесть, а жесткая конструкция приведет к перекосу
фундамента и всего дома.
Вязка арматуры проволокой
Вязка арматуры проволокойВ данном случае два прута накладываются (стыкуются) друг на друга и крепятся обычной проволокой. В числе требований – надежная проволока.
Длина нахлеста арматуры составляет от 500 до 1 000 мм. При этом расход
проволоки на один узел составляет 200 мм.
Вязка арматуры пистолетом
Вязка арматуры пистолетомВ пистолет закладываются специальные проволочные скобы, которые быстро крепят стержни между собой. Нахлест не менее 500 мм обязателен.
Как вязать стеклопластиковую арматуру?
Вязка композитной арматуры пластиковыми хомутами
Вязка композитной арматуры пластиковыми хомутамиПринцип действия тот же, что и связывание проволокой.
Нахлест не менее 500 мм обязателен.
Для того, чтобы работать с арматурой было удобнее, используют пластиковые фиксаторы – бобышки.
Зависимость количества стержней от схемы армокаркаса
Расчет потребности в стальном прокате проводится исходя из особенностей выбранной пространственной конструкции. При определении используемого типа и параметров арматура в фундаменте и как закладывать ее учитываются следующие моменты:
- Продольные (рабочие) стержни. Предназначаются для восприятия изгибающих нагрузок и при ширине ленты более 15 см располагаются в несколько слоев обычно в два или три. Диаметр прутка нижнего уровня каркаса всегда больше или равен нижнему (в случае незначительных нагрузок).
- Поперечные горизонтальные. Позволяют связать конструкцию в единое целое и обеспечивают равномерное перераспределение нагрузок на все продольные стержни.
- Вертикальные (хомуты). Используются при толщине фундамента дома более 15 см для сопряжения верхней и нижней частей стального каркаса.
Особое внимание уделяется армированию углов ленточной опорной конструкции здания, на которую не должно приходятся стыков. Стержни для этой части каркас изгибаются с использованием специальных приспособлений
При выполнении работ по вязке углов арматуры для фундамента допускается применение вертикальных хомутов увеличенного диаметра. Это позволяет значительно повысить несущую способность наиболее нагруженной зоны основания постройки.
Диаметр и расположение
Устройство силового каркаса опорной конструкции здания предполагает использование прутков определенного профиля. Диаметр рабочих стержней, применяемых для армирования ленточного фундамента шириной 40, 45 или 50 см, зависит от длины несущей или самонесущей стены:
- до 3 м – не менее 10 мм;
- от 3 до 6 м – не менее 12 мм;
- свыше 6 м – 14 мм и более.
Основную нагрузку воспринимает продольная арматура и в ленточном фундаменте ее расположение должно соответствовать действующим строительным нормативам. Несущая способность основания в значительной мере определяется правильным распределением стержней между верхним и нижним слоями каркаса. На последнюю приходятся большая часть изгибающих нагрузок.
При армировании ленточного фундамента здания следует учитывать, что расположение продольных стержней внутри каркаса позволяет избежать разрушающих деформаций основания. Эта особенность конструкции свойственна как основным лентам, так и местам их сопряжения
Важно правильно армировать углы, которые должны состоять только из цельных стержней. Рабочие и поперечные прутки связывают между собой едиными вертикальными хомутами
В результате образуется исключительно прочная и устойчивая пространственная конструкция.
Продольные отрезки
Рабочая арматура в мелкозаглубленном ленточном фундаменте воспринимает наибольшие изгибающие нагрузки. Согласно СНиП 52-01-2023 пункт 7.3.6 номер профиля и тип стержней подбираются таким образом, чтобы обеспечить их эффективное взаимодействие с бетоном. Продольная арматура в большинстве случаев закладывается в два слоя, с целью обеспечения равномерного перераспределения напряжений и деформаций по всей площади поперечного сечения основания.
Как правильно расположить рабочие стержни в каждом из слоев в зависимости от ширины каркаса и основания? При малых и средних нагрузках на опорную конструкцию продольная арматура размещается на расстоянии 5-7 см от ее края в два ряда. Тем самым ей обеспечивается достаточная прочность и жесткость. В случае если нагрузки высоки и близки к предельным, количество рядов рабочей арматуры увеличивается и она равномерно распределяется по всей ширине каркаса.
Вертикальные и поперечные прутки
Для того чтобы правильно армировать ленточный фундамент необходимо выполнить требование СНиП 52-01-2003. Пункт 7.3.7 определяет шаг поперечных прутков, обеспечивающий наилучшее восприятие нагрузок железобетоном. Минимальное расстояние между такими стержнями не должно превышать половины высоты каркаса и не более 300 мм. Вязка арматуры при этом осуществляется в каждом пересечении, в углах при необходимости дублируется.
В ходе работ по устройству фундамента своими руками вертикальные стержни подбираются с учетом его высоты. В случае если глубина заложения опорной конструкции не более 800 мм минимальный диаметр прутка должен быть не менее 6 мм, при больших показателях – 8 мм и более. При закладке углов ленточного фундамента допускается использование арматуры, диаметр которой больше основной. Такое решение обеспечивает локальное усиление наиболее нагруженных частей конструкции.
Как рассчитать бетон для фундамента
Чтобы не совершать покупку лишних строительных материалов, важно произвести точный расчет кубатуры фундамента. Для расчета кубатуры важно учесть два фактора: вид фундамента и сложность его конструкции
Для удобства читателей рассмотрим расчет различного вида фундамента отдельно.
Расчет кубатуры ленточного основания
Рассчитать кубатуру ленточного фундамента проще всего. Для этого необходимо сложить длину, ширину и высоту. Пусть ширина будет 50 см, высоту мы уже рассчитывали выше 1,5м. Длина высчитывается по периметру 5+ (8+5)х2=45 м. Кубатура рассчитывается: 0,5х45х1,5 = 33,75 м3. Округляем эти данные и прибавляем 10% (запас), получается 37 кубов бетона.
Расчет кубатуры столбчатого основания
Столбчатый фундамент может иметь различную форму (круг, квадрат и т.д.). Рассчитаем для примера кубатуру круглых столбов. Для этого нужны значения: диаметр, поперечное сечение, высота столба. Площадь высчитывается умножением числа Пи на радиус х 2. Поперечное сечение для столба с радиусом 15 см: 3, 14х0,075м = 0,2355 м. Зная радиус и высоту можно высчитать объем: 0,2355х1,5 =0, 353 м3. Это число нужно умножить на количество столбов в фундаменте.
Расчет кубатуры для плиточного основания
Для расчета монолитной прямоугольной плиты нужно знать ее площадь и толщину. Планируемый дом имеет размер 5 х 8, следовательно площадь плиты будет 40 м2. Специалисты рекомендуют использовать монолит толщиной 10-15 см. Высчитываем кубатуру при 10 см толщины: 40х10=400 м3.
На монолитном фундаменте по периметру делают ребра жесткости. Для расчета их площади необходимо знать их длину и ширину. В конструкции 5х8 ребра жесткости монтируют через 2,5 м. По ширине таких ребер будет 3, по длине 4. Общая длинна будет ровна: (5х3)+(8х4) = 47 м.
Теперь высчитываем кубатуру. Ширина ребра ровняется толщине плиты- 10 см. Значит площадь одного ребра ровно 0,1 х 0,1=0,01 м2. Умножаем площадь на длину 47=0,47 м3.
