То, что фундамент является важным элементом любого объекта, от которого зависит прочность и долговечность сооружения, не вызывает ни у кого сомнений. Как же сделать так, чтобы такой фундамент выполнял свою функцию, был прочен и надежен? Одним из мероприятий по созданию прочного фундамента является армирование.
Армирующая система способствует более равномерному перераспределению нагрузки от вышележащих конструкций по грунтовому основанию. В статье мастер сантехник расскажет о особенностях технологии армирования фундамента.Зачем армируют бетон
Армирование начали применять довольно давно - еще с 18 века. Сначала армировали бетонные сооружения расположением металла поверх бетона, а потом был изобретен метод упрочнения армирования внутренним заложением.
Бетон – это очень прочный на сжатие материал, но очень хрупкий, если его растягивать. Показатель прочности при растяжении в 10-30 меньше, чем при сжатии. Армирующие стальные, а теперь уже и различные композитные армирующие материалы, позволяют строить конструкции фундаментов и стен, компенсирующих недостатки того или другого материла.
Таким образом, армированный ленточный фундамент может противостоять:
- Снизу – давлению на растяжение;
- Верхняя часть фундамента сопротивляется большому давлению стен и крыши сверху;
- С боков и снизу на фундамент действует сила морозного пучения почвы, сила выталкивания которой, может превысить вес дома.
Нормативы для монолитного сооружения по СНиП
Основные положения, определяющие общие требования к бетонным и железобетонным конструкциям, содержатся в СНиП 52-01-2003. Здесь же содержатся требования к бетону, арматуре, расчетам, конструированию, изготовлению, возведению и эксплуатации конструкций.
Требования к бетону
В СНиП 52-01-2003 определены основные показатели качества бетона (коэффициенты сопротивляемости на сжатие, растяжение и поперечный излом), а также конкретные правила и требования, по которым производится армирование ленточного фундамента.
В зависимости от установленных стандартизированных показателей бетона определяется его марка и группа:
- Класс прочности на сжатие показывает, какое давление выдерживает конструкция при сжатии до разрушения в абсолютном большинстве (95%) случаев. Оптимальные значения – 0,5-120 МПа.
- Класс прочности на осевое растяжение соответствует значению прочности бетона на осевое растяжение в МПа с обеспеченностью 0,95 (нормативная прочность бетона). Принимается в пределах от 0,4 до 6 МПа.
- Морозостойкость — способность бетона в насыщенном водой состоянии выдерживать многократное попеременное замораживание и оттаивание без видимых признаков разрушения. По СНиПу 52-01-2003 допустимы значения от 15 до 1000.
- Водонепронецаемость — способность бетона не пропускать воду под давлением. Оптимальные значения – от 2 до 20 (максимальное давление, которое выдерживает образец испытываемой марки)
- Средняя плотность бетона – соотношение массы к определенному объему бетонной смеси. Принимается в пределах от 200 до 5000 кг/м³.
Обратите внимание! Необходимые показатели качества бетона устанавливают на этапе проектирования бетонных и железобетонных конструкций. При этом учитывают условия, в которых будет производиться эксплуатация и наличие защитных свойств бетона по отношению к принятому виду арматуры
Как укладывается арматура
Арматурную сетку в бетонную опалубку укладывают продольно и поперечно. Продольная арматура принимает на себя самые большие нагрузки, и потому укладывают ее снизу и сверху заливаемой основы. Если фундамент по высоте не ниже 15 сантиметров, тогда устраивают еще и перекладины поперечной арматуры. Обычно. в случае выбора металлического армирующего изделия, используют стальные прутки с диаметром от 5 до 8 мм.
Во время строительства армирующей сетки, ее скрепляют, создавая единую армирующую конструкцию-каркас. Обвязка арматуры в один каркас устраняет возможность неправильного перераспределения нагрузок. Таким образом, армирующий каркас создает мощное сопротивления весу дома, а также силам, поднимающим фундамент или пытающимся испытать его на растяжение. Расстояние между продольными стержнями арматуры фиксируется на уровне 400-500 мм. Шаг арматуры, которая устанавливается поперечно, не должен превышать 300 мм.
Ширину шага и плотность армирования необходимо рассчитывать с учетом:
- Используемого элемента железобетонной конструкции;
- Размеров элемента в ширину и высоту;
- Расчетной величины, которая обеспечивает эффективное вовлечение бетона и арматуры в соблюдение жесткости конструкции;
- В продольной арматуре расстояние между стержнями не должно превышать двукратной высоты сечения бетонного элемента.
Обратите внимание! Количество компонентов составляющих арматурный каркас, их длина, размеры сечения и возможность сочетания с тем или иным видом бетона обговариваются в соответствующих нормативах и СНиПах
Какая арматура нужна
Для ленточного фундамента используют два типа прутка. Для продольных, которые несут основную нагрузку, требуется класс АII или AIII. Причем профиль — обязательно ребристый: он лучше сцепляется с бетоном и нормально передает нагрузку. Для конструкционных перемычек берут более дешевую арматуру: гладкую первого класса АI, толщиной 6-8 мм.
В последнее время появилась на рынке стеклопластиковая арматура. По заверениям производителей она имеет лучшие прочностные характеристики и более долговечна. Но использовать ее в фундаментах жилых зданий многие проектировщики не рекомендуют. По нормативам это должен быть железобетон. Характеристики этого материала давно известны и просчитаны, разработаны специальные профили арматуры, которые способствуют тому, что металл и бетон соединяются в единую монолитную конструкцию.
Как поведет себя бетон в паре со стеклопластиком, насколько прочно такая арматура будет сцепляться с бетоном, насколько успешно эта пара будет сопротивляться нагрузкам — все это неизвестно и не изучено. Если хотите экспериментировать — пожалуйста, используйте стекловолокно. Нет — берите железную арматуру.
Диаметр арматуры
Перед началом работ должен быть произведен расчет армирования с учетом нагрузки на фундамент. Поскольку от полученных показателей в значительной мере зависит прочность всей несущей конструкции, то желательно, чтобы к этим работам были привлечены профессионалы. Очень важно определить соответствующее сечение прутьев и монтировать их на установленном расстоянии. Так, для сооружения небольшой хозяйственной постройки, на твердых и непучнистых грунтах, вполне подойдет проволока диаметром до 12 мм, а для армирования ленточного фундамента дома на более сложных почвах или для более тяжелых стен, применяют 14 мм. Чтобы перестраховаться, укладывают 16 мм. Большие диаметры в малоэтажном строительстве — редкость, хотя временами кладут и 20 мм.
Вертикальные и поперечные перекладины арматуры в ленточном фундаменте нагружаются слабо. Большей частью они нужны для придания формы и стабилизации конструкции. Потому для вертикальных и поперечных стоек используют гладкий пруток диаметра 6-8 мм. Его прочности более чем достаточно для выполнения этих функций.
Шаг установки
Для всех этих параметров тоже есть методики и формулы. Но для небольших строений поступают проще. По рекомендациям стандарта расстояние между горизонтальными ветками не должно быть больше 40 см. На этот параметр и ориентируются.
Как определить на каком расстоянии укладывать арматуру? Чтобы сталь не подвергалась коррозии, она должна находится в толще бетона. Минимальное расстояние от края — 5 см. Исходя из этого, и рассчитывают расстояние между прутками: и по вертикали и по горизонтали оно на 10 см меньше габаритов ленты. Если ширина фундамента 45 см, получается, что между двумя нитками будет расстояние 35 см (45 см — 10 см = 35 см), что соответствует нормативу (меньше 40 см).
Если лента у нас 80*30 см, то продольная арматура находится одна от другой на расстоянии 20 см (30 см — 10 см). Так как для фундаментов среднего заложения (высотой до 80 см) требуется два пояса армирования, то один пояс от другого располагается на высоте 70 см (80 см — 10 см).
Теперь о том, как часто ставить перемычки. Этот норматив тоже есть в СНиПе: шаг установки вертикальных и горизонтальных перевязок должен быть не более 300 мм.
Все. Армирование ленточного фундамента своими руками рассчитали. Но учтите, что ни масса дома, ни геологические условия не учитывались. Мы основывались на том, что на этих параметрах основывались при определении размеров ленты.
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.
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.
В обоих случаях, в углах шаг установки поперечных перемычек уменьшен в два раза. В этих местах они уже становятся рабочими — участвуют в перераспределении нагрузки.
Армирование подошвы ленточного фундамента
На грунтах с не очень высокой несущей способностью, на пучнистых почвах или под тяжелые дома, часто ленточные фундаменты делают с подошвой. Она передает нагрузку на большую площадь, что придает большую стабильность фундаменту и уменьшает величину просадок.
Чтобы подошва от давления не развалилась, ее также необходимо армировать. На рисунке представлены два варианта: один и два пояса продольной арматуры. Если грунты сложные, с сильной склонностью к зимнему печению, то можно укладывать два пояса. При нормальных и среднепучнистых грунтах — достаточно одного.
Уложенные в длину пруты арматуры являются рабочими. Их, как и для ленты, берут второго или третьего класса. Располагаются друг от друга они на расстоянии 200-300 мм. Соединяются при помощи коротких отрезков прутка.
Если подошва неширокая (жесткая схема), то поперечные отрезки — конструктивные, в распределении нагрузки не участвуют. Тогда их делают диаметром 6-8 мм, загибают на концах так, чтобы они охватывали крайние прутки. Привязывают ко всем при помощи вязальной проволоки.
Ели подошва широкая (гибкая схема), поперечная арматура в подошве тоже является рабочей. Она сопротивляется попыткам грунта «схлопнуть» ее. Потому в этом варианте подошвы используют ребристую арматуру того же диаметра и класса, что и продольную.
Сколько нужно прутка
Разработав схему армирования ленточного фундамента, вы знаете, сколько продольных элементов вам необходимо. Они укладываются по всему периметру и под стенами. Длинна ленты будет длиной одного прутка для армирования. Умножив ее на количество ниток, получите необходимую длину рабочей арматуры. Затем к полученной цифре добавляете 20% — запас на стыки и «перехлесты». Вот столько в метрах вам и нужно будет рабочей арматуры.
Теперь нужно посчитать количество конструктивной арматуры. Считаете, сколько поперечных перемычек должно быть: длину ленты делите на шаг установки (300 мм или 0,3 м, если следовать рекомендациям СНиПа). Затем подсчитываете, сколько уходит на изготовление одной перемычки (ширину арматурного каркаса складываете с высотой и удваиваете). Полученную цифру умножаете на количество перемычек. К результату добавляете тоже 20% (на соединения). Это будет количество конструктивной арматуры для армирования ленточного фундамента.
По похожему принципу считаете количество, которое необходимо для армирования подошвы. Сложив все вместе, вы узнаете, сколько арматуры нужно на фундамент.
Когда и как устанавливать арматуру
Армирование ленточного фундамента начинают после того, как собрана и установлена опалубка. Продольные и поперечные направляющие необходимо каким-то образом соединить. Есть два метода: сварка и вязка проволокой. Сваривать быстрее, но использовать этот методе не рекомендуют: места сварки быстрее коррозируют, и слишком жесткая получается в результате конструкция, которая хуже противостоит нагрузкам. Потому желательно арматуру для ленточного фундамента вязать.
Для вязки каркаса вязальную проволоку нарезают отрезками длиной по 40-50 см. Ее складывают вдвое, заводят снизу, плотно охватывают участок пересечения арматуры и скручивают плоскогубцами или крючком.
Обратите внимание! Для больших объёмов работ применяют специальный вязальный пистолет. С его помощью процесс вязки ускоряется. Недостаток вязального пистолета в том, что он может применяться только на более доступных прямых участках. В угловых соединениях, где доступ затруднен, применяют простой крючок
Есть два варианта:
- Весь каркас собирают прямо в котловане или траншее. Если лента узкая и высокая, работать так неудобно.
- Вблизи от котлована готовят отрезки каркаса. Их переносят по частям и устанавливают на предназначенное им место, связывая в единое целое. Так работать удобнее, за исключением того, что связанные конструкции из арматуры переносить очень неудобно и тяжело.
Оба вариант неидеальны и каждый решает, как ему будет легче. При работе непосредственно в траншее, нужно знать порядок действий:
- Первыми укладывают продольные прутки нижнего армопояса. Их нужно приподнять на 5 см от края бетона. Лучше использовать для этого специальные ножки, но у застройщиков популярны куски кирпичей. От стенок опалубки арматура также отстоит на 5 см.
- Используя поперечные куски конструкционной арматуры или сформованные контура, их фиксируют на необходимом расстоянии при помощи вязальной проволоки и крючка или вязального пистолета.
Далее есть два варианта:
- Если использовались сформованные в виде прямоугольников контура, сразу к ним вверху привязывают верхний пояс.
- Если при монтаже используют нарезанные куски для поперечных перемычек и вертикальных стоек, то следующий шаг — подвязывание вертикальных стоек. После того как все они привязаны, привязывают второй пояс продольной арматуры.
Удобнее и быстрее всего делать армирующий пояс с использованием сформованных заранее контуров. Прут сгибают, формируя прямоугольник с заданными параметрами. Вся проблема в том, что их необходимо делать одинаковыми, с минимальными отклонениями. И требуется их большое количество. Но потом работа в траншее движется быстрее.
Заключение
Армирование – важный этап обустройства бетонного фундамента, ведь оно удерживает конструкцию от разрушений при воздействии усилий кручения или растяжения. При армировании должны соблюдаться не сложные, но очень важные правила и нормативы, только в этом случае постройка приобретет достаточный запас прочности и прослужит долгие годы.
В продолжение темы посмотрите также наш обзор Продухи в фундаменте дома