Как правильно выбрать и связать арматуру для фундамента

От правильного армирования зависит прочность фундамента, а равно и целостность стоящего на нем дома. Фундамент — это основа здания, и ему стоит уделить очень пристальное внимание. Давайте поговорим о том, как работает армирование фундамента, как правильно рассчитать необходимое количество арматуры и о правильной вязке.

Особенности и ограничения ленточного фундамента

Армирование придает прочность и долговечность фундаменту

Особенности и ограничения ленточного фундамента

Ленточные фундаменты относятся к категории универсальных опорных сооружений, позволяющих вести строительство почти на всех типах грунта. Основание представляет собой непрерывную вертикальную плиту, на которой покоятся стены здания. Лента может быть только опорой или выполнять функции подземного сооружения, когда изнутри вынимается грунт и заливается пол.

Особенности и ограничения ленточного фундамента

Особенности конструкции этого типа:

Особенности и ограничения ленточного фундамента
  • Использование для возведения отдельных блоков или монолитное строительство.
  • Возможность комбинирования с дополнительными вертикальными опорами (винтовые, железобетонные, буронабивные сваи) для оптимизации распределения вертикального давления.
  • Экономное расходование материалов при минимальном участии специального оборудования. Возможность изготовления своими руками.
  • Применимость для частного и масштабного промышленного строительства.
  • Наличие технологий для использования на различной местности и практически любых грунтах.
  • Высокие несущие свойства, обусловленные грамотным сочетанием материалов, форм и размеров.
Особенности и ограничения ленточного фундамента

У ленточных конструкций есть ограничения:

Особенности и ограничения ленточного фундамента
  • Обязательно замкнутый контур, без чего невозможно добиться необходимой прочности.
  • Армировка по всей протяженности и высоте. Без каркаса сооружение не способно выдержать вертикальные и горизонтальные нагрузки.
  • Глубина заложения. На плотных почвах она берется в пределах 10-70% от уровня промерзания. На неустойчивых грунтах фундамент необходимо закладывать ниже этой отметки.
  • Плывуны. На таких участках оборудовать подвал невозможно, целесообразность ленты отпадает. Взамен применяется плитная или свайная технология.
  • Площадь опорного основания. Она должна соответствовать весу здания и несущим способностям грунта, чтобы избежать перекосов и просадки. Для расчетов используются таблицы и формулы.
Особенности и ограничения ленточного фундамента

Преимущества конструкции проявляются только в том случае, если в ней установлен арматурный остов, соблюдены правила приготовления, заливки и выдержки бетона.

Тонкости при армировании фундаментного основания

Силовой металлический каркас собирается из гладкой и ребристой арматуры Ø7÷32 мм. Как и в любой работе, при армировании фундамента есть ряд секретов и тонкостей, которые не только усилят его прочность, но и помогут сэкономить:

  • Обычно для создания горизонтального каркаса используют арматуру А3 Ø10÷16 мм. Данная маркировка говорит о ребристой поверхности прутка, которая обеспечит лучшее сцепление с бетоном.
  • При высоте бетонной ленты более 150 мм горизонтальные элементы рекомендуется укрепить вертикальными. Чтобы снизить расходы, эти соединения можно выполнить обычной арматурой А1 Ø6÷8 мм с гладкой поверхностью.
  • Расположение горизонтальных слоев силового армирования в верхнем и нижнем слое фундамента эффективно компенсирует нагрузки на всех направлениях. В отдельных случаях требуется добавление дополнительного горизонтального армирующего слоя внутри бетонной отливки.
  • Укрепление горизонтальных слоев может проводиться горизонтальными перемычками, частоту и диаметр которых рассчитывают исходя из расчетных нагрузок вдоль поперечной оси. Это предотвращает появление в отливке дополнительных трещин и фиксирует продольную арматуру горизонтальных силовых секций.
  • Эффективность крепления горизонтальными и вертикальными соединяющими перемычками можно значительно увеличить, сгибая их в рамку вокруг направляющих прутов.

Наглядно о работе армирования

Первой рассмотрим модель железобетонной колонны. В нормальных условиях на нее действует осевая нагрузка, ведущая к линейному расширению массива от центра наружу из-за сжатия. Бетон не пластичный и в такой обстановке подвержен усталостному разрушению. Арматура колонны принимает часть нагрузки на себя и вынуждает весь массив не расширяться, а изгибаться в допустимых пределах. Поперечное армирование также укрепляет края и препятствует появлению косых трещин.

Наглядно о работе армирования

Вторая модель — горизонтальная балка, опертая на края с приложенной нагрузкой по центру. Бетон без арматуры в таких условиях может сломаться даже под собственным весом. Сталь в бетоне придает ему упругость, при этом сам бетон препятствует точечной деформации арматуры, так что приложенная нагрузка распределяется по всей длине балки.

Модель балки почти полностью соответствует МЗЛФ, а вот в глубоких сложных фундаментах принцип колонны работает на ребрах жесткости. Нагрузка на фундамент ложится неравномерно из-за наличия проемов в стенах и разного веса отдельных участков, либо из-за прочих конструктивных особенностей. В свою очередь, плотность почвы под фундаментом также неравномерна. Можно сойтись на мнении, что основная работа фундамента — безвредно принять на себя нагрузку от строения, а затем правильно распределить ее по точкам опоры.

Наглядно о работе армирования

схема, способ расчета количества арматуры.

Для правильного расчета арматуры в железобетонной ленте, необходимо рассмотреть типичные схемы армирования ленточных фундаментов.

В частном строительстве применяется армирование ленты 4-я и 6-ю прутами арматуры.

Читайте также:  Какой фундамент для бани сделать на насыпном грунте?

Какой способ армирования подходит для вашей ленты определить просто – руководствуемся СП 52-101-2003.. Расстояние между соседними, расположенными по горизонтали стержнями арматуры, должно быть 0,25-0,3м (максимум 0,4м), поэтому если у вас ширина фундамента до 0,45м – максимум 0,5м, то вам подойдет армирование 4 прутами арматуры, т.к. расстояние между продольными прутами арматуры и поверхностью фундамента должно быть 5см (максимум 7см).

Если у вас ширина фундамента более 0,5м, то вам подойдет армирование 6 прутами арматуры.

Каким должен быть диаметр вертикальной и поперечной (не продольной!) арматуры.

Высота ленты

Минимальный требуемый диаметр вертикальной и поперечной арматуры, мм

Если высота меньше 0,8м

6

Если высота больше 0,8м

8

Чаще всего используется вертикальное и поперечное армирование стержнями диаметром 8мм. При этом из арматуры делают прямоугольник нужных размеров, по углам которого и будут располагаться стержни продольной арматуры. Располагаться эти прямоугольники должны через расстояние 70-80см. От дна ленты арматура должна располагаться на расстоянии не менее 5см (5 – максимум 10см), от боковых стенок и верха фундамента – 2,5-5см.

Каким должен быть диаметр продольной арматуры.

Тут тоже ничего гадать не нужно. Правило: площадь поперечного сечения продольной арматуры должна быть равна минимум 0,1% от площади поперечного сечения ленты.

Например, у нас лента высотой 1м и шириной 0,4м.

Мы уже знаем, что будем использовать схему армирования с 4 прутами. Вертикальная и поперечная арматура будет диаметром 8мм. Считаем теперь продольную: 40см*100см=4000см²*0,001(это 0,1%)=4см². Дальше можете высчитать диаметр арматуры по формуле S=3,14*R² (только помните разделить на 4, т.к. у нас 4 прута. 1см² — это площадь сечения одного прута), а можете воспользоваться таблицей:

Диаметр арматуры, мм

Площадь сечения арматуры, см², в зависимости от количества продольных прутов.

1

2

3

4

5

6

6

0,28

0,57

0,85

1,13

1,41

1,7

8

0,5

1,01

1,51

2,01

2,51

3,02

10

0,79

1,57

2,36

3,14

3,93

4,71

12

1,13

2,26

3,39

4,52

5,65

6,79

14

1,54

3,08

4,62

6,16

7,69

9,23

16

2,01

4,02

6,03

8,04

10,05

12,06

18

2,55

5,09

7,63

10,18

12,72

15,27

20

3,14

6,28

9,42

12,56

15,71

18,85

22

3,8

7,6

11,40

15,20

19

22,81

25

4,91

9,82

14,73

19,63

24,54

29,45

По таблице выбираем арматуру 12мм. Таким образом, мы получаем 4 стержня арматуры 12мм.

Дополнительные условия. Хотя в таблице есть размеры диаметров продольной арматуры 6мм и 8мм, но стержни такого диаметра в качестве продольной арматуры не используются! Минимум для продольной арматуры – 10мм. А при общей длине одной стороны (прямой) ленты более 3м должна использоваться арматура с минимальным диаметром 12мм.

Внимание! Старайтесь по всему арматурному каркасу использовать арматуру одинакового диаметра. Если вдруг это не получается, то арматуру большего диаметра укладывайте в самом основании ленты.

Армирование на углах и требуемый запуск одного прута арматуры на другой при их стыковке.

Стыкуются пруты арматуры внахлест. Длина нахлеста равна 30 диаметрам прутов арматуры. Например, если диаметр арматуры 12мм, то нахлест должен быть 0,36м.

На углах также делается нахлест, равный 30 диаметрам стержней арматуры. Для удобства сначала подготавливаются каркасы для прямых сторон ленты, потом они устанавливаются в опалубку и углы дополнительно связываются арматурой в виде буквы Г, каждая из сторон которой равна 30 диаметрам арматуры.

Подсчитать вертикальную, поперечную и продольную арматуру труда не составит. Сложнее учесть нахлесты. Тут два варианта.

Первый – это общий получившийся метраж продольной арматуры умножить на 1,1-1,15 (т.е. запас 10-15%).

Второй – это посидеть часок, нарисовать схему расположения стержней и посчитать, сколько всего будет стыков (соответственно, и нахлестов) и сколько углов. На каждый угол при 4 стержнях арматуры понадобится 4 Г-образных кусков арматуры, при 6 стержнях – 4-6 Г-образных кусков арматуры.

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.

Требования к арматуре

Чтобы понять, какую арматуру использовать для фундамента бани, нужно обратить внимание на несколько важных моментов. Для возведения мелкозаглубленного и заглубленного основания, рекомендуется использовать профилированную или композитную арматуру.

Читайте также:  Как изготовить фундамент для сарая своими руками?

Наиболее ходовые диаметры металлических стержней — от 10 до 18 мм. Чтобы сделать поперечное армирование, следует выбирать пруты диаметром 6–8 мм.

Требования к созданию железобетонных, бетонных конструкций можно найти в СНиП 52-01-2003.

Требования к арматуре для ленточного фундамента

В качестве продольной арматуры для мелкозаглубленных фундаментов используют стальную или композитную арматуру с профилированной поверхностью. Профили на стержнях обеспечивают передачу большей нагрузки от изгибающегося бетона на арматурный стержень, чем при гладкой поверхности стержня.

Обычно используют стержни диаметром от 10 до 16 – 18 мм.

Для поперечного армирования обычно берут гладкие стержни диаметром 6 – 8 мм.

Количество стержней, их диаметр, шаг арматуры при установке, толщину защитного слоя, способы и конструкции для армирования углов фундамента и мест пересечения с внутренними несущими стенами должен рассчитывать профессиональный строитель, имеющий высшее образование и практику в этом деле. Он же и отразит принятые решения в чертежах ленточного фундамента, в т. ч. и разработает схему армирования ленточного фундамента.

В СНиП 52-01-2003 по бетонным и железобетонным конструкциям в п. 5.3 изложены требования к арматуре как стальной, так и композитной.

Стальная арматура может быть гладкая и профилированная, горячекатаная, профилированная упрочненная термомеханически, холоднодеформированная, т. е. упрочненная механически без нагревания.

Обустройство каркаса для ленточного фундамента

Закладка арматуры для устройства каркаса бетонного основания выполняется по определенным требованиям. Первое — для устройства каркаса нужно создавать минимум два горизонтальных силовых пояса. Второе — вся уложенная арматура должна быть полностью утоплена в бетоне. Касание стальных прутиков к отливаемой поверхности, тем более к опалубке, недопустимо.

Но и слишком заглублять арматуру в отливаемое основание тоже нельзя, иначе она не сможет выполнять свою главную задачу — предохранять отлитый бетонный монолит от повреждений при возможном изгибе. В-третьих — в ленточном фундаменте в каждом горизонтальном армирующем поясе обязательно наличие минимум двух сплошных продольных линий.

Выполняя расчеты количества арматуры под фундамент, нельзя забывать, что каждое основание имеет свои особенности устройства каркаса.

Приемы вязки арматуры.

Особенно это касается ленточного фундамента, высота которого может в несколько раз превосходить его ширину. Именно эта несимметричность позволяет выполнять армирование стержнями в 10-14 мм, поскольку из-за своей формы лента фундамента меньше склонна к деформации, чем плиточное или свайное основание. Монтаж арматуры в ленточном фундаменте выполняется по всей длине всегда в два слоя, внизу и вверху ленты, на расстоянии 50-60 мм от края независимо от ее высоты.

Основную нагрузку в ленточном фундаменте принимают на себя продольно уложенные прутья, поэтому при строительстве лучше брать для них 14-16 мм арматуру с ребристой поверхностью. Поперечные и вертикальные прутья на усиления основания влияния почти не оказывают, поэтому лучше для них брать тонкие гладкие прутья диаметром 6-8 мм.

Обычно на каждые 20 см ширины такого фундамента используется один прут арматуры. Для среднестатистического фундамента шириной в 40 см достаточно 4 продольных прутьев: 2 снизу и 2 сверху. Армировочный пояс в 3 или 4 прута используется или при большей ширине ленты, или при строительстве на слабонесущем грунте.

Зная размеры будущего дома, легко сделать вычисления нужного количества арматуры. Например, для дома 6Х6 м с одной несущей стеной общая протяженность фундамента составит 30 м (24 м протяженность внутренних стен и 6 м внутренней). Потребность в ребристой арматуре под фундамент таких размеров составит 120 м (30 м на 4 шт).

Виды арматурных каркасов.

Поперечные и вертикальные прутья в ленточном фундаменте устанавливаются со средним шагом в 50 см. При высоте в 70 см для условного фундамента на каждый шаг понадобится 1,8 м тонкой арматуры (0,6+0,6 м высоты и 0,3+0,3 м ширины). Шаговых соединений будет 61 шт, общая протяженность проволоки 109,8 м (61х1,8 м).

В каждом шаговом соединении есть 4 места связки (по два с каждой стороны). На каждую связку идет 0,3 м вязальной проволоки, поэтому расчет для проволоки для дома с заданными параметрами — 73,2 м (61Х4Х0,3).

Определение количества арматуры для армирования

Рис. 1. Прямой крючок вращают вручную. Инструмент используют для упрощения процесса связывания арматуры.

Покажем этот расчет на конкретном примере.

Строим дом 8×10 м в Подмосковье. По ширине дома внутри имеется несущая перегородка. Надежный сборный ленточный фундамент должен иметь подошву, расположенную ниже глубины промерзания примерно на 20 см. Исходя из этого, в Подмосковье, где среднестатистическая глубина промерзания составляет 1,4 м, высота h должна быть как минимум 1,6 м. При толщине d=0,5 м площадь поперечного сечения фундамента S будет равна:

S=h×d=1,6×0,5=0,80 м²=8000 см²,

следовательно, (см. п.1, таблица 1) площадь, занимаемая арматурой, должна быть не менее 8 см.

Читайте также:  Возводим столбчатый фундамент для каркасного дома своими руками

Приобретая арматуру, уточните, о каком диаметре говорит продавец. Для расчета площади необходимо знать номинальный, а не наружный диаметр, который больше номинального. Так, номинальному диаметру арматуры в 12 мм соответствует максимальный диаметр 13,5 мм.

Определим, какое минимальное количество стержней потребуется, если воспользоваться минимально разрешенным номинальным диаметром d=12 мм (см. п.3, таблица 1). Площадь поперечного сечения стержня равна:

Sст= π d2/4=3,14·122/4=113,4 мм2=1,134 см2,

а необходимое количество стержней будет равно:

n=S/Sст = 8/1,134=7,07.

Рис. 2. Винтовой крючок вращается сам, что в несколько раз ускоряет вязку арматуры.

То есть потребуется 8 стержней, по 4 сверху и снизу. Если приобрести стержень номинальным диаметром 14 мм, то потребуется 6 стержней, то есть по 3 сверху и снизу. Такой диаметр и выберем.

Общая длина фундамента составит:

L=2×10+3×(8-2×0,4)=41,6 м.

Промышленность выпускает арматуру длиной 6 и 12 м. Следовательно, для одной линии потребуется 6-тиметровых стержней:

n6=41,6/6≈7 шт.

Чтобы правильно армировать, к этому необходимо добавить по 2 м на каждом соединении стержней внахлест (см. п.4, таблица 1). На 6 соединений необходимо добавить еще 12 м. Общая длина одной линии составит:

L6=6×7+12=54 м,

а для всего фундамента (6 линий) потребуется как минимум 54×6=324 м или 54 стержня длиной 6 м и диаметром 14 мм. Естественно, приобретать необходимо хотя бы с небольшим запасом.

Определим расстояние между стержнями. Стержни должны находиться от края фундамента на расстоянии 40 мм (см. п.5, таблица 1). Поэтому при его ширине в 500 мм расстояние между стержнями будет равно:

l= (500-2·40)/2= 210 мм,

то есть требование (см. п.6, таблица 1) выполняется.

Пример расчета

Пример предусматривает следующие исходные данные:

  • одноэтажный дом с мансардой размерами в плане 8 м на 10 м;
  • стены выполнены из силикатного кирпича толщиной 380 мм, общая площадь стен (4 наружных высотой 4,5 м) равняется 162 м²;
  • площадь внутренних перегородок из гипсокартона равняется 100 м²;
  • кровля металлическая (четырехскатная, уклон 30ᵒ), площадь равняется 8 м * 10 м/cosα (угол наклона кровли) = 8 м * 10 м/0,87 = 91 м² (также понадобится при вычислении снеговой нагрузки);
  • тип грунта — суглинок, несущая способность = 0,32 кг/см² (получено при геологических изысканиях);
  • снеговая нагрузка — 180 кг/м²;
  • перекрытия деревянные, общей площадью 160 м2 (также понадобится при вычислении полезной нагрузки).

Сбор нагрузок на фундамент выполняется в табличной форме:

Нормативная нагрузка Коэффициент надежности Расчетная нагрузка
Стены: 162 м2 * 690 кг/м2 = 111780 кг 1,1 122958 кг
Перегородки: 100 м2 * 30 кг/м2 = 3000 кг 1,2 3600 кг
Перекрытия: 160 м2 * 150 кг/м2 = 24000 кг 1,1 26400 кг
Крыша: 91 м2 * 60 кг/м2 = 5460 кг 1,1 6006 кг
Полезная нагрузка: 160 м2 * 150 кг/м2 = 24000 кг 1,2 28800 кг
Снеговая: 91 м2 * 180 кг/м2 = 16380 кг 1,4 22932 кг
ИТОГО: 210696 кг

Площадь плиты под здание принимается с учетом того, что ширина плиты больше, чем ширина дома на 10 см. S = 810 см * 1010 см = 818100 см² = 81,81 м2.

Удельная нагрузка на грунт от дома = 210696 кг/818100 см2 = 0,26 кг/см2.

Δ = 0,32 — 0,26 = 0,06 кг/см2.

М = Δ*S = 0,06 кг/см2 * 818100 см2= 49086 кг.

t = (49086 кг/2500 м3)/81,81 м2 = 0,24 м = 24 см.

Толщину плиты можно принять 20 см или 25 см.

Выполняем проверку для 20 см:

  1. 0,2 м * 81,81 м2 =16,36 м3 — объем плиты;
  2. 16,36 м3 * 2500 кг/м3 = 40905 кг — масса плиты;
  3. 40905 + 210696 = 251601 кг — нагрузка от дома с фундаментом;
  4. 251601 кг/ 818100 см2 = 0,31 кг/см² — фактическое давление на грунт меньше оптимального не более чем на 25 %;
  5. (0,32-0,31)*100%/0,32 = 3% < 25%(максимальная разница).

Проверять фундамент большей толщины уже нет смысла, поскольку требующий меньшего расхода бетона и арматуры размер удовлетворил требованиям. На этом пример расчета толщины завершен. Принимаем плиту толщиной 20 см. Следующим этапом станет расчет армирования и количества арматуры.

Арматура для плитной конструкции подбирается в зависимости от толщины. Если плита с толщиной бетона толщиной 150 см и менее, укладывают одну сетку армирования. Если толщина бетона составляет более 150 мм, необходима укладка арматуры в два слоя (нижний и верхний). Диаметр рабочих стержней 12-16 мм (самый распространенный 14 мм). В качестве вертикальных хомутов устанавливают стержни арматуры с размерами сечения 8-10 мм.

По хорошему плиту нужно рассчитывать и на изгибающие нагрузки, но эти расчеты сложны и выполняются профессионалами на специальном ПО. Чтобы точно понять какой диаметр арматуры и ее шаг необходим в вашем случае, нужно проводить точные вычисления, либо закладывать арматуру с большим запасом по прочности и минимальным шагом, соответственно сильно переплачивая.