Армирование ленточного фундамента
Сталь и бетон – основные несущие строительные материалы. Свойства материалов различаются между собой. Сравнительная таблица свойств некоторых материалов:Наименование Нормативное сопротивление на сжатие, МПа. Нормативное сопротивление на растяжение, МПа.
Бетон М 200 (В 15) 11,0 1,1
Арматура АI 210,00 240,00
Как видим, сталь намного прочнее и надежнее бетона, но в то же время бетон в 80 раз дешевле стали. Поэтому появился композитный материал железобетон. Так как бетон неплохо работает на сжатие, то расположение стали в железобетонных конструкциях — в местах, подверженных растяжению и изгибу.
Многие считают, что основание работает только на сжатие и армирование ленточного фундамента – выброшенные на ветер деньги. Это правильно, если фундамент расположить на скальных грунтах. Но в большинстве случаев грунт не представляет собой прочный монолит. Существует множество факторов, заставляющих работать основание на изгиб:
Неоднородность грунта. Разная плотность слоев приводит к неравномерной усадке.
Размыв почвы атмосферными осадками или подземными водами.
Подвижность поверхностных слоев почвы.
Морозное пучение. Близкое расположение грунтовых вод и отрицательная температура заставляет глинистые грунты увеличиваться в размерах на 10-15 % (вспучиваться). В этом случае основание начинает выдавливать фундамент вверх.
В итоге в бетонных конструкциях возникает напряжение, разрушающее материал. Трещины и усадка фундамента приводят к образованию трещин в стенах дома, что портит внешний вид строения или к его обрушению. Иначе говоря, экономить на армировании фундамента себе дороже, ведь ремонт и восстановление дома требуют ощутимых денежных затрат.
Нагрузки на угол фундамента
Технология армирования представляет собой процесс создания пространственного арматурного каркаса. Он состоит из следующих элементов:продольная арматура;
поперечная;
вертикальная;
усиливающие хомуты;
вязальная проволока.
Продольное рабочее армирование
Продольная арматура укладывается вдоль длинной стороны фундамента, и длина прута обычно достигает 6 или 12 м. Именно она сопротивляется растяжению. Продольное армирование выполняется по верхнему и нижнему краю железобетонной конструкции.
Продольное рабочее армирование
Схема укладки зависит от расчета требуемой площади поперечного сечения арматуры. Такой расчет требует внимательного учета всех нагрузок на фундамент, включая климатические от снега и ветра, а также собственный вес фундамента. Учитывается несущая способность грунта по геологическим исследованиям (геологическому разрезу). В ГОСТ 5781-82 таблица 1 содержит площадь поперечного сечения для каждого диаметра стержня, остается решить, сколько стержней расположить по верхней и нижней стороне фундамента.Однако, для тех, кто решил строить дом самостоятельно, своими руками, можно обойтись без расчетов, воспользовавшись рекомендациями п.10 СП 63.13330.2012 и раздела 5 Пособия «По проектированию бетонных и ж/б конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры». В них указано, что минимальная площадь поперечного сечения арматуры равна Аs=µ*b*ho, где:
Аs — площадь поперечного сечения арматуры;
µ= 0,1 % — процентное соотношение для изгибаемых конструкций;
b –ширина сечения ленточного фундамента;
ho – высота рабочей зоны сечения (равняется половине величины высоты сечения фундамента).
Армирование ростверка
Диаметр верхних стержней может равняться диаметру нижних или принят меньшего размера. Максимальное расстояние между осями продольных стержней (шаг) рекомендуется принимать не более 1,5h или не более 400 мм в балках и плитах, где h > 150 мм – высота поперечного сечения фундамента (п. 10.3.8 СП и п. 5.13 Пособия). Только в этом случае обеспечивается эффективная работа бетона и арматуры, ограничение ширины раскрытия трещин между продольными стержнями.Минимальный шаг стержней (расстояние между осями) ограничено из соображений удобства укладки и уплотнения бетонной смеси и равняется:
d + 25 мм – для нижнего арматурного ряда;
d + 30 мм – для верхнего.
Рассмотрим пример:
Необходимо выполнить армирование ленточного фундамента шириной 400 мм, высотой 600 мм. Нужно рассчитать, сколько потребуется стержней и подобрать диаметр. Минимальная площадь сечения арматуры равна: Аs=40х30х0,1%=1,2 см?. Расстояние между прутами 1,5х600=900 мм, следовательно, примем не более 400 мм. То есть по ширине сечения устанавливаются 2 прута. Подбираем диаметр арматуры по ГОСТ 5781-82 таблица 1: два стержня O 8 мм имеют площадь Аs=2х0,503= 1,006 см?, что меньше требуемой 1,2 см?. Рассмотрим следующий диаметр O 10 мм. Аs=2х0,785=1,57 см?. В итоге схема укладки стержней выглядит следующим образом: верхнюю и нижнюю арматуру принять равную O 10 мм и уложить в два ряда.
Многие строители сегодня для подбора диаметра стержней используют следующие правила: диаметр должен быть не менее 10 мм, если сторона фундамента менее или равна 3 м, и 12 мм – для стороны более 3м (см. Пособие «Армирование элементов монолитных ж/б зданий» Приложение 1). Однако, правила пособия разработаны для проектирования монолитных ж/б конструкций многоэтажных домов с учетом аварийных нагрузок и прогрессирующего обрушения. Разумеется, тем, кто строит дом своими руками, запас прочности не повредит, но речь о разумном расходе арматуры уже не идет.
Стальная арматура
При устройстве армирования не следует забывать про защитный бетонный слой – расстояние между боковой поверхностью ленточного фундамента и стержнем арматуры. Защитный слой необходим по нескольким причинам: он предохраняет сталь от агрессивного воздействия воздуха и грунтовых вод. Кроме того, для нормальной работы железобетона арматура должна находиться внутри бетона. Минимальная величина слоя зависит от условий эксплуатации конструкции и для конструкций, расположенных в грунтах, фундаментов с устройством бетонной подготовки равняется 40 мм и не менее диаметра рабочей арматуры (Таблица 10.1 СП и таблица 5.1 Пособия).Поперечное конструктивное армирование
Под конструктивной поперечной арматурой подразумевают горизонтальные и вертикальные стержни, которые:Поддерживают продольную арматуру в проектном рабочем положении.
Препятствуют развитию трещин.
Воспринимают неучтенную нагрузку, например, боковое выпучивание фундамента.
Диаметр поперечной арматуры в вязанных изгибаемых каркасах принимается не менее 6 мм. В Приложении 1 Пособия «Армирование элементов монолитных ж/б зданий» поперечную арматуру рекомендуют выполнять в виде замкнутого хомута с диаметром стрежней не менее 8 мм.
Расстояние между стержнями (шаг) принимается не более величины удвоенной ширины поперечного сечения и не менее 600 мм. Что касается защитного слоя, то минимальное расстояние между стержнем и бетонным краем на 5 мм меньше, чем минимальный размер слоя для продольной рабочей арматуры, то есть равно 35 мм.
Используемые материалы
Материалы для армирования принимаются в соответствии с ГОСТ 5781-82. Арматура изготавливается из низколегированной и углеродистой стали в соответствии с ГОСТ 380-2015. Поверхность стержней может быть гладкой или периодического профиля. В зависимости от свойств материал подразделяется на следующие классы:А 240 (А-I);
А 300 (А-II);
A 400 (A-III);
A 600 (A-IV);
A 800 (A-V);
A 1000 (A-VI).
Профиль арматуры
Для фундамента нужна арматура с серповидным профилем.Числовой код отражает предел текучести, например, 240 соответствует 235 Н/мм?. Среди них только А 240 (А-I) изготавливается гладкого профиля. В сортаменте изделия ограничены диаметром от 6 до 40 мм.
Каркасы могут быть сварными или связанными. Для связывания и армирования применяется проволока из низкоуглеродистой стали ГОСТ 6727-80 круглая (марка В-I) или ребристая (марка Вр-I), диаметром 3,0; 4,0.
Совет: Оптимальным решением для фундамента будет арматура марки A400 (AIII), использование более высоких марок не оправдано, т.к. без предварительного напряжения ее прочностной потенциал не будет использоваться на 100%.
Хочется отметить, что в последние годы в строительной отрасли появилась композитная арматура из стеклопластика. Материал прочный и легкий. У материала множество преимуществ: легкая технология монтажа, обладает высокими антикоррозионными свойствами.
Композитная арматура
Однако, и недостатки у материала тоже имеются. Он обладает самозатухающими характеристиками при горении, но при температуре 200 °С теряет свои свойства. К тому же плохо гнется, что затрудняет использование гнутых элементов. Многие профессиональные строители отказывались работать с этим материалом из-за отсутствия практического опыта (зарубежный опыт не учитывался) и рекомендаций по расчету.Но с июля 2015 года в СП 63.13330.2012 появилось Приложение Л с правилами по конструированию и расчету конструкций. Для тех, кто предпочитает заниматься строительством своими руками, предусмотрены конструктивные требования к армированию.
Правила армирования углов и примыканий
Часто на строительной площадке армирование приходится выполнять из остатков, поэтому стержни стыкуются внахлест, свариваются или используются специальные стыковые соединения. При стыковке внахлест концы из арматуры гладкого профиля загибают в виде лапок, крюков и петель, а концы с периодическим профилем можно не загибать. Расстояние между стыкуемыми стержнями может быть от нуля до 4 диаметров арматуры. Длина стыка рассчитывается согласно пособию по проектированию, но не может быть менее 15 диаметров стержней или 200 мм.Стыковые сварные соединения выполняют с помощью скоб-накладок, а в механических стыках используются резьбовые и обжимные муфты.
Важно! Правила запрещают выполнять армирование углов простым нахлестом, так как в этом случае угол не будет целостным и неподвижным.
Угловые и Т-образные примыкания каркасов производятся тремя способами: лапками, дополнительными изогнутыми хомутами Г и П формы.
Казалось бы, сварные каркасы использовать быстрее и удобнее. Тем не менее, строители предпочитают вязать пространственные каркасы. И этому есть свои причины:
Сварка снижает качество металла.
Осадка грунта при производстве фундаментов провоцирует дополнительные напряжения на стыках. Сварочные соединения не всегда справляются с нагрузками и разрушаются. Связанные детали не меняют положение в пространстве, но обладают определенной подвижностью.
Вязать арматуру можно разными способами:
с помощью специализированного инструмента – крючков, пистолетов;
скручивание с помощью плоскогубцев.
Как правило, для работы не нужно больших затрат времени, но требуется определенная сноровка и опыт чтобы вязать правильно. Основные ошибки при выполнении работ своими руками: перетяжка, обрыв скрутки и длинные концы (лишние затраты материла и времени). Для вязания элементов между собой используются следующие узлы: простой, угловой, двухрядной, двойной, крестовый, мертвый.
Укладка каркаса
Тем, кто решил делать ленточный фундамент своими силами перед устройством каркаса нужно провести множество других работ:
Подготовительный этап (проект). На этом этапе нужно выбрать материал, подсчитать сколько требуется арматуры, лучше всего нарисовать схему расположения элементов с указанием расстояний между ними и шагом.
Выкопать траншею.
Установить опалубку и отметки для верха фундамента.
Нужно выполнить бетонную подготовку или песчаную подушку.
Арматуру можно устанавливать внутри опалубки или соединять подготовленные части каркаса. Каркас не должен прикасаться к основанию и стенкам опалубки. Для устройства защитного бетонного слоя, каркас устанавливается на специальные фиксаторы из пластика.
Важно! Для выполнения гнутых деталей в угловых стыках не нужно использовать прогрев и подпиливание арматуры, они снижают прочностные свойства стержней.
Устройство ленточного фундамента своими руками — шаг довольно ответственный. Следует знать, что экономия на арматуре и квалифицированных специалистах чревато серьезными последствиями. Фундамент не простит невнимания к строительным нормам и правилам.
