На границах соединения фундамента и вертикальных несущих конструкций здания рекомендуется осуществлять армирование фундаментной плиты с уменьшением интервала между арматурными прутьями. Если стандартный шаг арматуры составляет 20 см, то в указанных местах его следует сократить до 10 см. Этот подход помогает предотвратить появление продавливания и трещин в бетонной плите.
Армирование плитного фундамента
Плитный фундамент представляет собой сплошной бетонный элемент, который располагается выше расчетной глубины промерзания, что делает его мелкозаглубленным. В связи с этим, его следует утеплять с нижней стороны. Железобетонная плита объединяет два строительных элемента: фундаментное основание и полы, которые располагаются на грунте, в которых, как правило, устанавливаются системы напольного отопления. Плитные основания служат для выполнения множества функций, поэтому их проектируют на основе прочных и устойчивых к деформациям решений. Чтобы обеспечить соответствие этим требованиям, при проектировании учитывают расчетную плотность армирования плиты.
- Для малоэтажных жилых и общественных строений с высотой до 2,5 этажей.
Стены могут быть выполнены из:
каменной кладки;
сборного или монолитного бетона с несъемной опалубкой;
деревянного бруса. - Со сборными или монолитными железобетонными перекрытиями.
Бетонная плитная основа может устанавливаться на таких грунтах, как:
глина, суглинок (включая тугопластичные и мягкопластичные);
пластичные супеси;
крупный песок.
Расчетное сопротивление грунтов варьируется от 7,5 до 36 т/м², это зависит от степени их пористости и текучести.
Сплошной плитный фундамент распределяет нагрузки равномерно, что особенно актуально для грунтов со слабой несущей способностью. Это достигается благодаря пространственному армированию бетонного объема.
Форма плитного фундамента
Форма без ребер в виде сплошного бетонного пласта. Если плита имеет плоское исполнение без жесткостей и дом легкий, то она может наклоняться независимо от плотности армирования. Это происходит вследствие морозного пучения, как и сезонных изменений, и свойств грунта. При этом подобное не происходит, если строение выполнено из камня, так как его большой вес позволяет ему противостоять движениям грунта, находящегося в его основании.
Форма с ребрами жесткости предназначена для повышения несущей способности и устойчивости к опрокидыванию при сезонных перемещениях грунта.
Ребра жесткости имеют наклонные боковые стороны, что помогает уменьшить давление грунта на подошву фундамента.
Когда оправдано применение плитного фундамента
Плитные фундаменты особенно подходят для строительства на участках с грунтами, проявляющими пониженную несущую способность. В таких случаях использование более простых оснований, например, неглубоких ленточных или столбчатых, оказывается затруднительным из-за геологических особенностей почвы — склонной к морозному пучению, с активно движущимися горизонтальными слоями, а также при близком расположении водоносных горизонтов и прочих факторах.
При условии грамотных расчетов и проектирования армированные фундаментные плиты применяются также для возведения многоэтажных зданий. Их конструкция способствует равномерному распределению нагрузок на значительной площади фундамента, что приводит к снижению значений давления на почву даже при строительстве массивных сооружений и инженерных объектов. Это в полной мере относится к строительству промышленных комплексов.
Плюсы и минусы фундаментных плит
Существуют мнения, что монолитный плитный фундамент подходит для строительства на любых типах грунтов и может быть использован для масштабных зданий даже на болотистых почвах, так как он обладает свойством плавать, то есть, колебаться совместно с изменениями грунта, не получая деформаций.
Однако это утверждение нельзя считать безоговорочно верным. Плитный фундамент хорошо подходит для сложных грунтов, где ленточное основание оказывается недостаточным при средних показателях пучинистости.
Тем не менее, для реально заболоченных и чрезмерно влажных почв, где существует высокая вероятность просадок, предпочтительнее использовать свайный фундамент. В таком случае сваи забивают (или вкручивают) в более твердые, несущие породы, которые расположены ниже уровня промерзания грунта.
Плитный фундамент устанавливается близко к поверхности земли и действительно может «плавать», то есть, незначительно перемещаться в ответ на движения грунта. Но амплитуда таких колебаний на нестабильных почвах может быть довольно значительной и неровной. Даже если грунт гомогенен по всей площади, движение будет варьироваться, так как на южной стороне почва замерзает на меньшую глубину и оттаивает быстрее, что приводит к серьезным внутренним напряжениям плиты на изгиб.
Зачем армировать плитный фундамент
Армирование плит является обязательной процедурой, и только после завершения этого процесса основание заливается бетоном. Армирование фундаментных плит значительно повышает их надежность и возможность выдерживать нагрузки, направленные в разных плоскостях. На чистый бетон влияет только сжатие, тогда как армированный бетон способен справляться и с растяжением, и со скручиванием. Примерное количество необходимой стальной арматуры можно подсчитать с помощью специального калькулятора для армированных монолитных плит, но для получения окончательных данных рекомендуется обращаться к профессионалам.
Фундамент состоит из бетона, который хорошо терпит сжимающие нагрузки, но не достаточно прочен против изгибов и растяжений. Когда здание строится на бетонной базе, нагрузка может оказаться неравномерной, что вызывает появление изгибающих моментов, что может вызвать серьезные проблемы. Для решения подобных проблем используется арматура, которая представляет собой прутья или сетку из полимерного материала. Одновременное применение бетона, который может выдерживать сжимающие нагрузки и арматуры, способной противостоять изгибам, значительно увеличивает надежность основания.
При усилении конструкции используют жесткий каркас из стальной арматуры. Армированные бетонные стены повышают прочность фундамента, что, в свою очередь, положительно сказывается на сроках службы зданий.
Технология армирования плитного фундамента
Монтаж начинается после подготовки площадки, укладки гидроизоляции и установки опалубки. Арматурную сетку для фундаментов высотой 150 мм собирают на месте, а арматурный каркас удобнее предварительно изготовить и потом установить в проектируемую плиту.
Если каркас собирается прямо в выемке, необходимо установить подставки для арматуры, чтобы она не касалась гидроизоляции и чтобы были соблюдены правила заливки.
Для жилых построек обычно применяются фундаментные плиты высотой 200 или 300 мм.
Сначала монтируют две армирующих сетки, укладывая прутья под прямым углом относительно друг друга с расчетным шагом. При укладке арматуру связывают или сваривают. Если длина прута недостаточная, укладывают два более коротких элемента с нахлестом не менее 40 диаметров рабочей арматуры. Например, для прута диаметром 12 мм, нахлест составляет 48-50 см. Свободные концы каркаса анкеруют любым удобным способом.
На торцевых частях каркаса изготавливают обвязку П-образными хомутами. Для этого из металлического прута формируют хомут, концы которого должны составлять не менее 50 диаметров рабочей арматуры или не менее двух высот фундамента. Ширина средней части хомута равняется ширине фундаментной плиты за вычетом 6 см, что обеспечивает соблюдение правил заливки.
В средней части плиты добавляют дополнительные изгибы, как показано на рисунке. Длина концов таких элементов также должна составлять минимум 50 диаметров рабочей арматуры, а их ширина — не менее 20 см.
Такой способ армирования плитного фундамента обеспечивает надежную защиту основания от воздействия крутящего момента, особенно на пучинистых грунтах, где поднимается лишь одна сторона основания.
Схема армирования
При армировании плитного фундамента схема расположения арматуры должна составляться с особым вниманием к технологии. Схемы армирования монолитной плиты фундамента, при необходимости, допускают неравномерное размещение прутков. Участки, где планируется установка несущих перегородок и колонн, требуют дополнительного укрепления — такие участки именуют зонами продавливания. Арматуру укладывают в один слой, когда толщину железобетонной плиты составляет 15 см и меньше. Если же проект монолитного фундамента подразумевает толщину более 15 см, целесообразно использовать армирование с каркасами. Для плитно-свайного фундамента расчет нужно производить отдельно с учетом расположения и материала свай. В любом случае, чтобы выполнять армирование фундаментной плиты корректно, чертежи необходимо разрабатывать на основании детальных предварительных расчетов.
Основные параметры плиты
На примере рассмотрим основные узлы конструкции. На схеме изображена сетка с равномерным размером ячеек. Расстояние между прутками должно оставаться одинаковым. В зависимости от расчетных нагрузок, шаги прутьев могут составлять от 20 до 40 см. Для кирпичных соорождений шаг в 20 см вполне приемлем, тогда как для легких каркасных домов допускается укладка реже. В любом случае, согласно строительным нормам, указано, что расстояние между прутьями не должно превышать 1,5 от толщины основания.
Распространенный метод укладки — это два ряда. Их совместное действие обеспечивается посредством монтажа вертикальных стержней. Расстояния между ними должны равняться шагам основной стальной конструкции, допускается также и увеличение этого расстояния в два раза. По правилам, плиту перекрытия необходимо армировать П-образными хомутами по торцам, длина которых должна составлять две и более толщин основания. Обвязка стержней должна охватывать верхние и нижние ряды арматуры. Такой подход позволяет надежно воспринимать крутящие моменты у краев фундаментного основания и обеспечивает возможность анкеровки концов продольных прутков.
Это важно! Всю арматурную конструкцию следует утопить в бетонный раствор так, чтобы она находилась на расстоянии 2-3 см от всех сторон — снизу, сверху и по бокам. В противном случае процесс коррозии арматуры будет происходить быстрее, что в конечном итоге может привести к разрушению конструкции.
Зоны продавливания
В тех местах, где несущие конструкции будут опираться на фундамент, необходимо уменьшить промежуток укладки арматуры, чтобы предотвратить продавливание. Например, если по основной ширине плиты арматура расположена через 20 см, то под перегородками следует уменьшить это расстояние до 10 см. Это помогает избежать появления трещин и предотвращает продавливание.
Если зона сопряжения совпадает с монолитной стеной подвала, глубина закладки должна соответствовать высоте запланируемого помещения. В таком случае работы требуют точной привязки основания к стенам.
При армировании фундаментов рекомендуется производить совместную обвязку каркасов монолитных стен и плит. Во время заливки фундаментного основания нужно оставлять части вертикальных стержней, которые будут служить связующими элементами. Эти концы нужно запустить в фундамент, а затем согнуть край на примерно две высоты плиты, после чего осуществляется привязка к основной конструкции каркаса.
Какую арматуру лучше выбрать
Стальная арматура изготавливается в соответствии с ГОСТ 5781-82 и имеет различные формы профиля. Для железобетонных монолитных перекрытий рекомендуется использовать стержни класса А400. Эти прутья обладают визуальными отличительными признаками, а именно:
- А 240 – изделие с гладкой поверхностью;
- А 300 – с периодическим профилем, имеющим кольцевой узор;
- А 400 – с серповидным узором в форме елочки на поверхности.
Важно! Нельзя использовать арматуру низких категорий, так как это может существенно повлиять на прочность конструкции.
Укладка арматуры
При укладке необходимо обеспечить защитный слой бетона на расстоянии 20-30 мм со всех сторон от стержней. Это важно для предотвращения коррозии и разрушения арматуры. Для того чтобы обеспечить необходимое расстояние, применяются пластиковые фиксаторы, лягушки или металлические стульчики.
Если длины прута недостаточно для полного покрытия ширины фундамента, соединение двух частей должно осуществляться с нахлестом, который составляет не менее 40 диаметров рабочих стержней. Например, для арматуры диаметром 12 мм длина нахлеста составит 40*12 мм = 480 мм.
Расчет диаметра арматуры
Расчеты, связанные с монолитной плитой, довольно сложны и требуют специальных знаний. Не каждый строитель может правильно их выполнить. Для индивидуального строительства можно воспользоваться минимальными значениями, приведенными в пособии «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий».
Требования к монолитной плите изложены в приложении 1, разделе 1. Общая площадь поперечного сечения рабочей арматуры в одном направлении составляет не менее 0,3% от общего сечения фундамента. Минимальный диаметр стержней составляет 10 мм при стороне плиты менее 3 м и 12 мм при большей стороне. Диаметр вертикальных стержней должен составлять не менее 6 мм, однако также учитываются условия свариваемости. Максимальный размер рабочей арматуры составляет 40 мм, в практике чаще используют размеры 12, 14 и 16 мм.
Пример расчета
В качестве исходных данных возьмем железобетонную плиту размером 6 на 6 м. Для частного дома принимаем толщину 200 мм. Необходимо правильно выполнить армирование данной конструкции. В примере не учтено усиление железобетона в местах опоры стен.
Определение диаметров
Прежде всего, признаем, что сетки укладываются в два ряда, поскольку толщина конструкции превышает 150 мм. Затем производим расчет необходимой площади стальных прутков.
- Площадь поперечного сечения фундамента = 6 м * 0,2 м = 1,2 м²;
- Минимальная площадь арматуры = 1,2 м² * 0,3% = 0,0036 м² = 36 см²;
- Минимальная площадь арматуры в одном направлении для одного ряда = 36 см²/2 = 18 см².
Далее необходимо обратиться к сортаменту арматурных стержней, указанному в ГОСТ 5781-82, где указаны площади сечения стержней. Для удобства следует найти расширенную версию этого сортамента. По информации сортамента определяется, что для данного сечения в одной сетке необходимо использовать один из следующих вариантов:
- 16 стержней диаметром 12 мм;
- 12 стержней диаметром 14 мм;
- 9 стержней диаметром 16 мм;
- 8 стержней диаметром 18 мм;
- 6 стержней диаметром 20 мм.
Выбираем вариант с диаметром 12 мм. Чтобы правильно расположить элементы, будет нужна схема. Чертеж поможет определить шаг прутов. Для стороны длиной 6 м шаг 16 стержней получится примерно 400 мм. Устанавливаем максимальное расстояние в 300 мм в соответствии с требованиями СП 63.13330.2012 п.10.3.8.
Вертикальное армирование для надежности принимается 8 мм с шагом 300 мм.
Расчет количества
В нашем распоряжении появился калькулятор для расчета плитного фундамента, который облегчает задачу.
Чтобы избежать ошибок при закупке материалов, требуется заранее рассчитать их количественное соотношение. Если имеется схема плиты, это сделать достаточно просто. При расчете длин арматурных стержней учитываются толщины защитного слоя бетона в 20-30 мм с каждой стороны.
Расчет рабочего армирования.
- Длина одного стержня = 6000 — 30*2 = 5940 мм;
- Количество стержней в одном направлении = 5940/300 = 19,8, следовательно, принимаем 20 шт;
- Количество стержней в обоих направлениях для верхней и нижней сетки = 20*2*2 = 80 шт;
- Длина одного стержня для П-образных хомутов = 200 мм + (200 мм * 2)*2 = 1 м;
- Количество стержней для П-образных хомутов = 20*2 = 40 шт;
- Общая длина арматуры диаметром 12 мм = 80*5,94 м + 40*1 м = 515,2 м;
- Масса стержней диаметром 12 мм = 515,2*0,888 кг (по сортаменту) = 457,5 кг.
