Ленточные фундаменты и их армирование
Фундамент ленточного типа считается одним из лучших решений для большинства сооружений. Его использование обеспечивает постройку дома, коттеджа, дачи или бани даже на слабом грунте. Однако бетон, который является основным материалом для такой конструкции, хорошо работает только на сжатие и практически не справляется с прогибами ленты. Необходимость решения этой проблемы и является ответом на вопрос, для чего нужна арматура в ленточных фундаментах.
Армирование представляет собой закладку в опалубку (перед заливкой бетонной смеси) специальных стержней, которые можно разделить на рабочие и конструктивные. Первые представляют собой продольные пруты – диаметр арматуры в этом случае подбирается по нормам или расчётным способом. Поперечное или конструктивное армирование выбирают в соответствии с требования нормативной документации.
Необходимость армирования
Основанием фундамента ленточного типа является траншея, которая позже заливается смесью из бетона. Для того чтоб повысить качество и прочность его начали укреплять армированными стержнями, ещё лет 100 назад. Армирование является эффективным способом увеличить несущую способность всего здания. Сам пространственный каркас изготавливается из металлических стержней, тем самым увеличивает все эксплуатационные свойства и прочность фундамента. Такая основа из железобетона (армированная) позволяет выдерживать уже существующие нагрузки от зданий и сооружений. Почему нужно армировать основание? Фундамент, как правило, подвергается неравномерным нагрузкам. Это связано с отдельными конструктивными особенностями здания и неравномерностью грунта, на котором он возводится. Металл хорошо противостоит усилию на растяжение, а бетон не позволяет конструкции сжиматься
Именно в зонах растяжения и появляются трещины, и происходит деформация фундамента, вот почему важно укреплять его армированием, а ленточный в особенности
Диаметр арматуры
Для обеспечения надежности продольной обвязки используют стальной ребристый пруток диаметром от 10 до 16 мм, в зависимости от характеристик почвы под возводимым домом. Например, для грунта скальных и каменных пород можно брать для продольной обвязки пруток диаметром не менее 10 мм. Для мягких и легких почв лучше применяется арматура 12 мм и до 16 мм.
Для вертикальных и поперечных связующих арматуры можно применять прутки, обладающие меньшим диаметром и не обязательно с ребрами. В частности, для этого используют:
- пруток с ребристой боковой поверхностью, имеющий диаметр от 8 до 10 мм;
- пруток с гладкой боковой поверхностью и сечением от 6 мм;
- пруток, изготовленный из стальной проволоки марки ВР;
- вязальную проволоку.
Как рассчитать арматуру на фундамент столбчатой конструкции
Основание столбчатого типа широко применяется для строительства различных зданий. Оно состоит из железобетонных опор квадратного и круглого сечения, установленных в углах строения, а также в точках пересечения капитальных стен и внутренних перегородок. Для повышения прочности опорных элементов применяются ребристые стержни сечением 1–1,2 см.
Рассчитать количество арматуры на фундамент столбчатого типа несложно, учитывая следующие данные:
- каркас опорного элемента квадратного профиля формируется из 4 стержней;
- решетка железобетонной опоры круглого сечения выполняется из трех прутьев;
- длина элементов усиления соответствует размерам опорной колонны;
- поперечная обвязка каркаса опорной колонны производится с шагом 0,4–0,5 м.
Алгоритм расчета расхода арматуры фундамента
Алгоритм расчета:
- Определите длину вертикальных стержней в одной опоре.
- Вычислите метраж элементов поперечной обвязки одного каркаса.
- Рассчитайте общую длину, сложив полученные значения.
Для ленточного фундамента
Отличительным свойством ленточной конструкции является её высота, которая всегда больше ширины. Лента лучше, чем плита работает на изгиб, поэтому диаметр арматуры здесь может быть меньше. В ней тоже делается два пояса армирования, только соединяются уровни чаще не короткими прутками как в плите, а гнутыми П-образными элементами.
Расчёт армирования производится в таком порядке (просчитаем всё тот же фундамент 6х6 м с одной внутренней стеной):
- На подставки продольно укладывают более толстые рифлёные стержни (для одноэтажного дома можно брать диаметром 8 мм). Их при ширине ленты в 30-40 см будет всего по паре снизу и сверху.
- Соединяющие их вертикальные стержни нагрузку не несут, а потому могут быть гладкими, без спиральной навивки – диаметр 6 мм.
- При общей длине ленты 30 м, армируемой в 4 ряда, расход основной (продольной) арматуры составит 120 м.
- Хомуты или вертикально-поперечные прутки устанавливаются через 0,5 м. Допустим, сечение ленты составляет 0,3*0,7 м, при котором на одно соединение будет уходить 1,6 м арматуры диаметром 6 мм. Всего секций перевязки образуется 61 — умножив эту цифру на 1,6, мы получим общую длину арматуры 97,6 м.
- Каждая секция каркаса, связанная поперечной арматурой, имеет 4 соединения. Всего 4х61=244 соединения. Столько нужно хомутов или стяжек, если использовать для вязки их.
- Если 244 умножить на 0,3 м, мы получим расход проволоки — 73,2 м.
Схема армирования ленточного фундамента
Если нет профессионального проекта, утвержденного архитектурным бюро, можно использовать следующие сведения. Они помогут сделать расчет армирования беседки, бани, небольшого дома, иного легкого строения с фундаментом ленточного типа. Эти правила можно применять при использовании металлических изделий. Выбрав композитные аналоги, надо будет сделать соответствующие коррекции по нагрузкам.
- На продольные элементы конструкции распределяются наибольшие нагрузки. Здесь используют прутья с диаметром 10-12 мм.
- Для вертикальных и поперечных участков подойдет арматура с толщиной от 6 до 10 мм.
- Некоторые расстояния между отдельными элементами приведены на рисунке. При увеличении дистанции, выбирают прутья с большим диаметром, или уменьшают соответствующий шаг.
- Имеет существенное значение расположение арматурного каркаса внутри железобетонного изделия. До внешней поверхности от него при заливке поддерживают расстояние 30-60 мм.
Зачем нужно армировать бетон?
Бетон на сегодняшний день является самым распространенным строительным материалом. Недорогой, удобный в использовании, имеющий высокую морозостойкость и прекрасно работающий на сжатие, он имеет лишь один важный недостаток – плохо работает на растяжение и изгиб. Для фундамента это крайне важный минус, а для ленточного – важный вдвойне. Весеннее пучение из-за подъема уровня грунтовых вод, а также зимнее промерзание грунта подвергает фундамент серьезным нагрузкам. Его растягивает и изгибает. Без арматуры бетон быстро покроется трещинами, что уже на следующий год приведет к повреждению стен дома, особенно если последний построен из кирпича, также плохо работающего на изгиб.
Последствия не правильного выбора арматуры для ленточного фундамента и нарушения технологии армирования.
К счастью, эту проблему может легко решить арматура для ленточного фундамента. Она превращает обычный бетон в железобетон – материал, способный легко выдерживать все виды нагрузок без вреда для себя. Поэтому можно не опасаться, что нагрузки со стороны почвы навредят ему. Однако, чтобы надежно решить эту проблему, нужно не только правильно подобрать металлические пруты, но и знать, как их укладывать.
Армирование фундамента
В процессе эксплуатации бетонный фундамент подвергается не только давлению веса строения, но и разнонаправленным нагрузкам, вызванным множеством причин. Например:
- неравномерное изменение объема грунта, вызываемое замерзающей водой;
- перемещение слоев грунта относительно друг друга;
- неравномерная нагрузка из-за особенностей строения и пр.
Решение простое — это значительно усилить фундамент внедрением металлического каркаса.
Что даёт внедрение металлического каркаса
- Устойчивость обычного бетона на сжатие в 50 раз больше, чем на растяжение или изгиб. Внедрение в фундамент силового каркаса усиливает сопротивление растяжению и изгибу;
- Использование каркаса делает из бетона железобетон — материал, который с одинаковым успехом держит нагрузки на сжатие, растяжение и изгиб.
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.
О расстоянии между элементами каркаса
Вычисление необходимого расстояния между элементами каркаса проводится согласно СНиП 52-01-2003:
1. Минимальный шаг между прутами арматуры зависит от ее сечения и диаметра наполнителя в бетоне (например, щебня или бутового камня), расположения и направления силовых элементов, способа уплотнения бетона. Он должен быть не менее сечения прутка, но и не более 25 мм.
2. Перед определением расстояние между арматурой в продольном направлении, определяем, назначение и геометрические размеры будущей бетонной отливки, но оно не должно быть меньше двойного сечения самой арматуры, но и не более 400 мм.
Армирующий каркас
3. Для поперечных элементов, фиксирующих горизонтальные слои, расстояние друг от друга должно быть больше половины высоты элемента, но и не более 300 мм.
4. Схемы армирования ленточного или монолитного плиточного фундамента должны предусматривать, чтобы арматура не касалась опалубки и не доходила до верхней и нижней поверхности отливки не менее 50 мм.
Так же смотрите
Крепление армирующего пояса
Фиксацию прутов армирующего пояса выполняют:
- вязальной проволокой — отрезками около 300 мм, сложенными вдвое, обвязывают место соединения и стягивают при помощи крюка или специального механического устройства;
- точечной электросваркой — способ подходит только для арматуры с наличием в маркировке буквы «С»;
- пластиковыми строительными хомутами.
Схема армирования различных узлов
На представленных ниже рисунках показаны схемы вязки углов и примыканий, где: d — диаметр армирующего прута;
L — длина прута.
Важно! В углах и примыканиях пруты должны не просто пересекаться, а их надо загибать, заводя друг на друга с нахлестом. Тогда каркас станет единой пространственной конструкцией, обеспечивающей необходимую жесткость фундамента, защищая его от разрушения при разнонаправленных нагрузках
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.
Инструкция по этапам
Подготовительные работы:
- Расчистить и выровнять предполагаемую площадку строительства.
- Вынести на местность план при помощи маячков с леской.
- Вырыть котлован. Иногда при армировании фундамента своими руками основание делают непосредственно в аккуратно вырытых траншеях, где боковые стенки грунта играют роль опалубки. Сроки очень сжаты, так как под воздействием первого же дождя поверхностные воды частично размоют его. В этом случае армкаркасы изготавливают заблаговременно, до начала рытья траншей. По технологии правильнее будет устроить общий котлован под фундамент, утрамбовать землю и сделать щебеночное основание 20 см на подушке из песка, залив все поверх бетонной подготовкой толщиной 10 см.
- Далее установить опалубку согласно планировке.
- Подготовить все к армировке. Прутки нарезать нужной длины и сделать отгибы. Для облегчения представления о том, как будет выглядеть армокаркас, можно составлять для себя набросок, схему, в которой обозначить зазоры, получившиеся длины и другую вспомогательную информацию.
Устройство каркаса:
1. Нарезка. Необходимая длина определяется по высоте основания минус верхний и нижний зазоры под защитный слой бетона. Для вертикальных прутьев расчет будет складываться так: длина арматуры = высота фундамента – 50 см снизу – 50 см сверху. Для укладываемых по ширине, а также продольных рабочих стержней длина определяется аналогично.
Продольные стержни рекомендуется использовать на всю возможную длину, если составлять из кусков, получится значительный перерасход материала по причине обеспечения перехлестов (как минимум полметра) при каждом стыке. Рабочую арматуру ни в коем случае нельзя соединять «встык», даже если применяется сварка – требования по перепуску такие же.
2. Сбор каркаса. Вспомогательные материалы – это специальная проволока и вязальный крючок для нее, пластиковые фиксаторы и временные подпорки. Длинные прямолинейные участки собираются на земле, затем опускается в опалубку. Проволока должна быть обожженная (иначе она будет ломкая), отрезанная необходимой длины и сложенная вдвое. Чтобы самому зафиксировать ей одно перекрестие стержней, к примеру, диаметром 12 мм, надо отрезать кусок проволоки не менее 200 мм, а для большего диаметра или количества связываемой арматуры – длиннее. То есть 2 прутка по 12 мм (24 мм) нужно обхватить (умножить на два) и перекрутить между собой «хвосты» (как минимум 50 см) получится 100 мм, плюс для повышения прочности она должна быть сложена вдвое = 200 мм, при этом необходимо руководствоваться схемой.
3. Установить каркас в опалубку. Чтобы обеспечить защитный слой бетона снизу фундамента, можно воспользоваться специальными несъемными пластиковыми фиксаторами (подставками). Использовать для этого стальные подставки или арматуру запрещается, так как оставшийся там без защитного слоя метал, подвержен ржавчине и может «заразить» ей весь каркас. Деревянные брусья тоже не рекомендуются, так как они впитывают влагу и могут передать ее металлическому каркасу, который начнет ржаветь.
4. Выполнить правильное армирование углов согласно инструкции. Для этого применяются гнутые с требуемым радиусом стержни, с заданной величиной перепуска. Также устраиваются и Т-образные примыкания основания.
Распространенные ошибки и рекомендации
Устраивать углы при помощи прямых пересечений не советуется, гнуть арматуру очень тяжело. Порой при армировании углов ленточного основания прибегают к хитростям: раскалить металл до более податливого состояния и согнуть, или сделать подпил болгаркой и согнуть в этом месте – ни один, ни другой вариант неприемлем. Потерянная в этих манипуляциях почти вся прочность прутьев при неравномерной просадке сооружения может привести к тому, что фундамент не выдержит, и трещина пойдет по углу на всю высоту строения.
Необходимый инструмент для работы
При самостоятельном строительстве ленточного основания могут потребоваться следующие инструменты:
- водяной уровень, который применяется при устройстве канавы, он поможет выровнять стенки строго в вертикальном положении;
- для связывания стальных прутьев могут понадобиться пассатижи и кусачки или же специальный вязальный инструмент, который позволит выполнить работы быстрее;
- болгарка или шлифовальная машина, оснащенная кругами для резки металла с алмазным напылением для резки стальных прутьев;
- для сборки деревянной опалубки понадобится молоток, шуруповерт, а также длинные гвозди или саморезы;
- для самостоятельного замешивания бетонного раствора может понадобиться бетономешалка, которая позволит добиться равномерной консистенции, а также значительно сэкономит время и силы, если ее нет, можно заказать готовый раствор с доставкой или замешивать вручную при помощи большого корыта и лопаты.
Кроме данных инструментов, могут понадобиться вспомогательные — ведра, мастерки, лопаты, строительная тачка. Зачастую они приобретаются по мере необходимости.
Грамотное устройство каркаса для ленточного основания позволяет значительно повысить эксплуатационный срок здания. Также избавит от необходимости проведения частых ремонтных работ, которые могут понадобиться в связи с разрушениями некорректно возведенной постройки.
Как работает арматура
Основные элементы каркаса — горизонтальные стержни. Они имеют увеличенную по сравнению с остальными прутками толщину, располагаются на небольшом (примерно 5 см) расстоянии от поверхностей.
Вертикальные прутки — хомуты — служат для поддержки несущих элементов и после заливки бетона становятся практически не нужны.
При появлении растягивающих или изгибающих напряжений, стальные стержни начинают принимать их на себя, одна часть работает на сжатие, а противоположные — на растяжение. Бетон без последствий выдерживает давление, а растяжение принимают арматурные прутки, способные переносить значительные нагрузки.
Это обеспечивает целостность ленты, увеличивает ее несущую способность и долговечность.
Какой диаметр арматуры нужен для ленточного фундамента
Многие строители очень любят делать «как все» и потому не вдаваясь в подробности используют 12 мм арматуру в 2 или 3 пары (в зависимости от высоты ленты и собственного представления «крепости» конструкции).
На самом деле, все гораздо проще.
В соответствии со СНиП 52-01-2003 при устройстве железобетонных конструкций площадь поперечного сечения рабочей арматуры не должна быть менее 0,1% от общей площади бетона.
Рабочая арматура для ленточного фундамента – это продольная (поперечные вертикальные или горизонтальные практически не работают).
Таким образом, для ленты фундамента высотой 80 см и шириной 40 см, площадь арматуры должна быть не менее 80*40*0,001=3,2 кв.см. Это общая площадь сечений прутов.
А какой именно диаметр использовать – решайте сами.
Если говорить о той же 12 мм арматуре, то ее площадь сечения составляет 1,131 кв.см, то есть для ленты 80*40 см, ее нужно будет не менее 3,2/1,131 = 3 прутов. То есть 4 прута – явно с запасом. Можно подобрать более оптимальный диаметр. Напомним, речь идет о стальной арматуре. Последнюю можно заменить на композитную в соответствии с данными из таблицы выше.
Вертикальные и горизонтальные перемычки выполняются из гладких прутов. При пролете (высоте) не более 80 см можно использовать гладкую арматуру диаметром 6 мм, при высоте свыше 80 см следует использовать конструктивную арматуру диаметром 8 мм и более.
