Укрепление ленточного фундамента является весьма серьезной задачей, требующей специальных знаний и навыков работы с арматурой. Кроме того, важна высокая аккуратность при выполнении всех операций. Хотя можно выполнить армирование самостоятельно, на это потребуется значительное количество времени и сил. Поэтому оптимальным решением будет привлечь целую команду профессионалов, которые осуществят возведение фундамента и проведут армирование согласно проекту.
Расположение и расчет арматуры в ленточном фундаменте
Ленточный фундамент отличается необычной геометрией, поскольку его длина в десятки раз превышает глубину и ширину. В результате такого дизайна большая часть нагрузок распределяется вдоль ленты. Бетонный камень сам по себе не способен эффективно компенсировать эти нагрузки — его прочность на изгиб недостаточна для этой задачи. Для повышения прочности конструкции используется не просто бетон, а железобетон, в котором стальные элементы, то есть арматура, располагаются внутри. Процесс, в ходе которого металлические составляющие размещаются внутри бетонной массы, называют армированием ленточного фундамента. Его можно выполнить своими руками, так как расчет достаточно прост, а схемы хорошо известны.
Количество, размещение, диаметры и сорт арматуры должны быть указанны в проектной документации. Эти параметры зависят как от геологической ситуации на участке, так и от массы здания, которое планируется построить. Если вы хотите гарантированно прочный фундамент, то проект является обязательным. Если же вы имеете дело с небольшим строительством, можно попробовать выполнить это самостоятельно, основываясь на общих рекомендациях, включая проектирование схемы армирования.
Схема армирования
Расположение арматуры в ленточном фундаменте в поперечном сечении напоминает прямоугольник. Это объясняется тем, что такая конфигурация обеспечивает наилучшее функционирование конструкции.
На ленточный фундамент воздействуют две основные силы: с нижней стороны возникают силы пучения в результате морозов, а сверху давят нагрузки от здания. В результате середина ленты остается практически без нагрузки. Для компенсации этих двух противодействий, как правило, устанавливают два пояса рабочей арматуры — расположенных сверху и снизу. Для мелко- и средне-заглубленных фундаментов (глубиной до 100 см) этого достаточно. Однако, для глубоко заглубленных лент потребуется уже три пояса: дополнительное усиление необходимо из-за значительной высоты.
Чтобы рабочая арматура находилась на своем месте, ее закрепляют определенным образом с помощью более тонких стальных прутков. Эти прутки в процессе эксплуатации не служат для передачи нагрузки, а только удерживают рабочую арматуру в заданной позиции и создают конструкцию, поэтому их часто называют конструкционными.
Как видно на схемах армирования ленточного фундамента, продольные рабочие прутки перевязываются горизонтальными и вертикальными подпорками. Часто эти подпорки формируют замкнутый контур — хомут. С ними в работе проще и быстрее, а конструкция становится надежнее.
Какая арматура нужна
Для ленточного фундамента используются два типа арматуры. Для продольных прутков, которые принимают на себя основную нагрузку, требуется класс АII или AIII. Профиль арматурных прутков обязательно должен быть ребристым, потому что это улучшает сцепление с бетоном и позволяет адекватно передавать нагрузки. Для конструкционных перемычек, как правило, используется более дешёвая, гладкая арматура первого класса АI с толщиной 6-8 мм.
В последнее время на рынке появилась стеклопластиковая арматура. Производители уверяют, что она обладает лучшими прочностными характеристиками и дольше служит. Однако многие проектировщики не рекомендуют применять ее для фундаментов жилых зданий. Согласно нормам, это должно быть железобетонное основание. Свойства этого материала хорошо известны и рассчитаны, к тому же существуют специальные арматурные профили, способствующие тому, чтобы металл и бетон объединялись в единую монолитную конструкцию.
Как будет вести себя бетон в паре с стеклопластиком, насколько прочно такая арматура будет сцепляться с бетоном, и смогут ли они успешно противостоять нагрузкам — все это остается неизвестным и не изученным. Если вы настроены на эксперименты, вы можете использовать стекловолокно, но если нет — предпочтите железную арматуру.
Цели армирования
Бетонный монолит характеризуется высокой прочностью на сжатие, но плохо справляется с растягивающими нагрузками. Стальной каркас помогает компенсировать этот недостаток.
Корректная вязка арматуры для фундамента обеспечивает равномерное распределение нагрузки на бетон при растяжении. Это снижает риск появления усталостных трещин, предохраняет от проседания грунта и расширяет эксплуатационные возможности зданий.
Кроме того, арматурный каркас позволяет уменьшить размеры фундамента и сэкономить на бетоне без ущерба для расчетной прочности.
Требования к армирующему каркасу
Требования к вязке установлены в СНиП, ГОСТ и других нормативных документах. В частности, каркас не должен мешать заливу бетонной смеси. Шаг между стержнями должен быть соотнесён с проектными расчетами. Все элементы каркаса должны жестко соединяться между собой, использование плавающих деталей недопустимо.
Перед началом работ каждый стержень проходит антикоррозийную обработку. Это связано с тем, что бетонные растворы имеют щелочную среду и металл без защитного покрытия быстро ржавеет.
Подробные требования к обвязке фундамента арматурой формулируются в проектной документации.
Требования
Расчеты арматурных материалов и схемы армирования производятся в соответствии с правилами действующего СНиП 52-01-2003. В этом документе определены конкретные правила и требования, которые необходимо соблюдать при армировании ленточного фундамента. Основные показатели прочности бетонных сооружений включают коэффициенты сопротивляемости на сжатие, растяжение и поперечный излом. В зависимости от установленных стандартизированных показателей бетона подбирается определенная марка и группа. При выполнении армирования ленточного фундамента определяется тип и контролируемые параметры качества арматурного материала. Согласно ГОСТ допускается использование горячекатаной строительной арматуры с повторяющимся профилем. Группа арматуры выбирается в зависимости от предела текучести при предельных нагрузках; она должна обладать пластичностью, стойкостью к коррозии и хорошими показателями при низких температурах.
Для армирования ленточного фундамента используются два вида прутьев. Для осевых, которые несут основную нагрузку, необходим класс АII или AIII. Профиль должен быть именно ребристым, так как это способствует лучшему сцеплению с бетоном, а также соблюдает нормативные требования по передаче нагрузки. Для суперконструкционных перемычек следует использовать более дешевую арматуру: гладкую класса АI с толщиной 6-8 миллиметров. В последнее время стеклопластиковая арматура пользуется большой популярностью, так как обладает более высокими прочностными характеристиками и длительным сроком службы.
Однако большинство проектировщиков не рекомендует использовать стеклопластиковую арматуру для фундаментов жилых зданий. По нормативам сооружения должны быть произведены на основе железобетона. Свойства таких строительных материалов хорошо изучены и закреплены на практике. Разработаны специальные профили арматуры, которые способствуют тому, что бетон и металлические компоненты объединяются в единое целое. Процесс взаимодействия стеклопластика и бетона, а также надежность соединения этих двух материалов, не до конца изучен. Если вы хотите экспериментировать, вы можете попробовать стекловолокно, однако для надежного фундамента лучше выбрать железобетонную арматуру.
Расчет
Расчет расхода арматуры нужно проводить на этапе проектирования чертежей фундамента, чтобы в дальнейшем точно знать, какое количество строительного материала потребуется. Рассмотрим, как провести расчет арматуры для мелкозаглубленного фундамента высотой 70 см и шириной 40 см. Сначала необходимо установить вид металлического каркаса, который будет состоять из верхнего и нижнего армопояса, по три арматурных прута в каждом. Расстояние между прутками составит 10 см, а также следует добавить еще 10 см для защитного слоя бетона. Соединение будет производиться с помощью отрезков аналогичной арматуры по швам через каждые 30 см. Диаметр арматурных изделий равен 12 мм и класс — A3.
Расчет необходимого количества арматуры выполняется следующим образом:
- вычисляем расход прутков для осевого пояса, для этого находим периметр фундамента. Примем условно, что периметр составляет 50 м. Так как в двух армопоясах по 3 прутка (в общей сложности 6), то потребление составит: 50х6=300 метров;
- необходимо рассчитать количество соединений для стыковки поясов. Для этого делим общий периметр на шаг между перемычками: 50: 0,3=167 штук;
- учитывая установленную толщину защитного бетонного слоя (около 5 см), длина каждой перпендикулярной перемычки составляет 60 см, а осевой — 30 см. Количество отдельных перемычек для одного соединения составляет 2 штуки;
- разрасчитываем расход прутков для осевых перемычек: 167х0,6х2=200,4 м;
- расход изделий для перпендикулярных перемычек: 167х0,3х2=100,2 м.
По итогам расчетов было установлено, что общее количество необходимой арматуры составит 600,6 м. Это число является предварительным, поэтому рекомендуется закупать арматуру с запасом (10-15%), поскольку из-за особенностей конструкции потребуется усиливать фундамент в угловых зонах.
Техника связывания прутков
Ненадежная фиксация металлической сетки внутри строительной конструкции может вызвать возникновение напряжений, угрожающих целостности здания. Чтобы избежать такой ситуации, узлы армирования формируются тремя основными способами.
Первый метод — сварка. Он заключается в соединении стальных компонентов с помощью точечной сварки. Этот способ характеризуется быстротой и надежностью, но не всегда подходит для применения. Вблизи сварки металл становится более уязвимым и подвержен коррозии. Поэтому рекомендуется применять сварку только для арматуры, маркировка которой содержит букву «С», что указывает на допустимость сварки и отсутствие негативных последствий для прочности сварного соединения.
Второй метод — вязка. Для формирования каркаса применяется вязальная проволока, диаметр которой определяется толщиной арматуры. В соответствии с ГОСТ 3282-74 проволока изготавливается диаметром 0,16-10 мм без оцинковки и 0,2-6 мм с оцинковкой. Для вязки каркаса под малоэтажные конструкции подойдет проволока диаметром 1,2 мм. Связывают арматуру вручную или с использованием электроинструмента. В качестве ручных инструментов используются вязальный крючок или плоскогубцы. Этот метод хотя и трудоемкий, но широко применяется строителями по причине своей эффективности.
Преимуществом ручной вязки является возможность контроля за натяжением проволоки; недостаточно затянутая каркасная система будет неустойчива и не даст желаемой прочности, а перетянутая проволока может просто порваться во время заливки. По этой причине электронный шуруповерт не рекомендуется для вязания, хотя многие мастера его используют. Можно приобрести специальный вязальный электропистолет. Хотя он работает очень эффективно, его высокая стоимость оправдана только при массовом строительстве и возведении крупных объектов.
Вязка арматуры является универсальным способом создания каркаса, подходящим для любого типа арматуры, включая композитные его варианты.
Третий метод — использование пластиковых замков. Они обеспечивают притяжение металлических элементов друг к другу и надежное крепление. Этот способ не требует сложных действий и занимает минимум времени, однако применяется относительно редко из-за недостаточной устойчивости к низким температурам и высоких затрат на себя. Также стоит отметить, что перемещение связанного таким образом каркаса для фундамента из арматуры запрещено; его можно фиксировать только в опалубке.
Соединение арматуры для ленточного фундамента с помощью проволоки является стандартным и экономически целесообразным методом. Этот подход позволяет быстро и качественно связывать элементы с использованием различных инструментов.
Наиболее просто вязать арматуру с использованием крючка. Это самый распространенный инструмент, который стоит недорого. Техника проста, использование крючка не требует специальных навыков, и даже неподготовленный арматурщик сможет создать арматурный каркас самостоятельно. Следует учитывать, что проволочные соединения могут быть менее прочными, поэтому рекомендуется проводить их внутри опалубки.
Для вязки арматуры можно использовать клещи и шуруповерт с встроенным крючком. Есть также специализированный инструмент — вязальный пистолет, который позволяет мгновенно соединять элементы. Это особенно важно при выполнении крупных объемов работ.
Пистолет имеет свои недостатки: он непригоден для работы в ограниченных пространствах и требует применения специальной проволоки, что делает его использование экономически невыгодным. Тем не менее, если существует возможность арендовать пистолет, это может значительно сократить время на выполнение работ.
Этапы монтажа
При установке хомутов для обвязки арматуры существуют определенные рекомендации. В частности, расстояние между хомутами не должно превышать 75% высоты фундамента и не должно превышать 50 см.
В угловых зонах и стыках стен действуют особые условия. В этих местах хомуты устанавливаются с более высокой частотой. Дополнительные детали описаны далее.
При разработке архитектурного проекта акцентируется внимание на том, чтобы расстояние между горизонтальными слоями арматуры в ленточном фундаменте не превышало 40 см в соответствии со строительными нормами и правилами. Интервал между установленными конструкционными перемычками не должен превышать 30 см.
Также критически важно соблюдать минимальный отступ от края фундамента до начала арматурного элемента, который должен составлять не менее 5 см, чтобы предотвратить потенциальные коррозийные процессы в металле. Укладка арматуры должна производиться так, чтобы она была полностью погружена в бетонный массив.
Затем, согласно разработанной схеме армирования ленточного фундамента, осуществляется сборка металлической конструкции в единую систему.
Все об армировании фундамента-ленты
В проекте будущего здания обязательно прописываются размеры сечения, расположение, сорт и количество арматурных элементов. Это результат сложных расчетов с учетом массы постройки, геологических особенностей местности и других факторов.
В поперечном сечении армирующий каркас фундамента-ленты представляет собой четырехугольник. Это объясняется наличием двух противоположно направленных сил: сверху — вес конструкции, снизу — сила пучения грунта. В середине ленты отсутствуют нагрузки, поэтому для компенсации давления мелко- и среднезаглубленных фундаментов достаточно двух армирующих поясов (сверху и снизу). Для глубокозаглубленных оснований добавляется третий пояс, который изготавливается из прочных прутков класса IIIA или IIА.
Следует выбирать ребристую арматуру, так как у неё лучшее сцепление с бетонной массой. Диаметр горизонтальных прутьев следует рассчитывать в зависимости от площади поперечного сечения каркаса и типа железобетонного элемента. Обычно это прутья диаметром от 10 до 12 мм, но могут быть и другие показатели.
Чтобы удержать продольные прутки в нужном месте, используются конструкционные перемычки, которые изготавливаются из более тонких и гладких прутков. Они часто изготавливаются из материала класса АI и толщиной от 6 до 8 мм. Обычно такой прут закручивают в форме четырехугольника-хомута, чтобы облегчить процесс сборки каркаса.
Кроме металлических прутев на рынке можно найти стеклопластиковые варианты. Они легче и не подвержены коррозии. Тем не менее, в частном строительстве их применение наблюдается редко. Изогнуть такие детали можно только в условиях производства.
Особенности сборки арматурного каркаса
Схема армирования ленточного фундамента разрабатывается в процессе проектирования. Согласно требованиям СНиПов, расстояние между горизонтальными поясами не должно превышать 400 мм. Шаг установки конструкционных перемычек должен составлять 300 мм или меньше. Еще одним важным моментом является расстояние от края детали до начала прутка. Арматура должна быть полностью погружена в бетон, и если она выходит на поверхность, это неизбежно приведет к коррозии металла. Поэтому минимальное расстояние от края бетонной плиты до стального прута должно составлять не менее 5 см.
С учетом созданной схемы арматуру собирают в единую конфигурацию. Рассмотрим особенности этого процесса.
Способы вязки прутков
Люфт арматурной сетки внутри конструкции может привести к возникновению напряжения, негативно влияющего на прочность всего здания. Чтобы избежать подобной ситуации, прутки должны быть прочно соединены между собой. Для этого используют три основные методики.
Первая из них — сваривание. Металлические элементы соединяются с помощью точечной сварки. Это быстро и надежно, но иногда не всегда осуществимо. На местах сварки металл может стать хрупким и подвержен коррозии. Именно поэтому сварка применяется только для материалов, маркированных буквой «С». Это говорит о том, что сварка разрешена и не повлияет на прочность шва.
Соединять металлические детали можно также с помощью пластиковых замков. Этот метод прост в исполнении и позволяет быстро соединить элементы. Однако его применение не слишком распространено, так как пластиковые замки не выдерживают низких температур и стоят достаточно дорого. Кроме того, запрещено перемещать каркас, соединённый таким способом; его закрепляют исключительно в опалубке.
Основной метод для соединения арматуры при армировании ленточного фундамента — это вязка проволокой. Это самый экономичный и эффективный, а порой и быстрый способ выполнения соединения. Для вязки применяются различные инструменты. Чаще всего проволоку закрепляют с использованием специального вязального крючка. Это недорогой инструмент, который можно изготовить самостоятельно. Научиться вязать с его помощью достаточно просто, и даже новички быстро овладевают техникой. Однако недостаток этого способа заключается в том, что готовый каркас будет обладать недостаточной жесткостью, поэтому лучше всего выполнять вязку прямо в опалубке.
Мастера также применяют для вязки проволочные соединения с помощью плоскогубцев или электроинструмента с установленным крючком. Существует также специализированный инструмент — вязальный пистолет, который осуществляет соединение деталей за считанные секунды. Это особенно важно, если объем работ велик. Однако пистолет может быть громоздким и не всегда удобен в работе. Кроме того, его использование предполагает применение специальной проволоки, что делает его применение дорогостоящим. Тем не менее, если у вас есть возможность взять пистолет в аренду, это значительно ускорит выполнение работ.
