Наличие арматуры существенно укрепляет здание, повышая его долговечность и устойчивость к воздействиям всех видов. Любая бетонная конструкция нуждается в арматурном каркасе, придающем ей стойкости по отношению к механическим нагрузкам. Наибольшие требования по прочности предъявляются к основанию здания, поэтому для бетонного фундамента наличие арматуры является обязательным условием. При этом расчет арматурного каркаса и выбор материала производится индивидуально – в зависимости от требований, предъявляемых к зданию.
Разновидности арматуры для фундамента
Раньше для придания прочности бетонным конструкциям применялись различные марки стали, но сегодня все большее распространение получает стеклопластиковая арматура. Связано это с появлением недорогих видов высокопрочного пластика, сохраняющего свои прочностные характеристики в течение многих десятилетий.
Внедрение пластиковой арматуры началось сравнительно недавно, но уже сегодня можно говорить, что она обладает рядом значимых преимуществ. В то же время строители и инженеры не спешат использовать ее, опасаясь его пластичности и склонности к деформации. В профессиональной среде предпочтение по-прежнему отдается стальным прутьям.
Как стальная, так и пластиковая арматура делится на два типа по форме поверхности:
- Гладкая. Обычные прутья с круглым сечением и гладкой поверхностью;
- Рифленая. На поверхности такой арматуры присутствует рельеф из специальных выступов, располагающихся под углом по отношению друг к другу и продольной оси прута. Наличие такого рифления существенно улучшает сцепку арматуры с бетоном и повышает общую прочность фундамента.
Выбор материала и типа поверхности зависит не только от финансовых особенностей проекта, но и от других требований, которые будут более детально рассмотрены далее.
Особенности стальной арматуры
Сталь – прочный и относительно пластичный сплав на основе железа, позволяющий надежно укрепить фундамент, защитив его от растрескивания. Правильно рассчитанный каркас позволяет компенсировать механические перегрузки, возникающие при сезонных деформациях почвы (они связаны с перемещением грунтовых вод, климатическими изменениями и другими факторами). Для возведения фундамента чаще всего используется 12-миллиметровая рифленая арматура.
Главная проблема недорогих сортов стали – склонность к коррозии, а большинство существующих способов повысить коррозионную стойкость приводят к резкому удорожанию материала. Бетон обладает не очень высокой гигроскопичностью, но при длительной эксплуатации вода проникает в его структуру, из-за чего стальная арматура начинает разрушаться. Традиционно данную проблему решают, соблюдая определенный зазор между арматурой и краем фундамента (6 см и более).
Особенности пластиковой арматуры
Пластик для этой цели стал использоваться сравнительно недавно, поэтому пока не получил столь же широкого распространения, как сталь. Строители опасаются использовать его из-за повышенной пластичности и текучести, что в долгосрочной перспективе может привести к потере прочности фундамента. Однако стеклопластик все же считается перспективным материалом для этой цели.
Основные преимущества пластика и стеклопластика:
- высокая влагостойкость и долговечность;
- химическая инертность по отношению ко многим химикатам;
- низкая масса и возможность намотки в бухты существенно упрощают транспортировку.
Сейчас пластиковая арматура используется преимущественно для армирования малонагруженных фундаментов. А в случае основательных сооружений и больших кирпичных домов строители пока что предпочитают армировать фундамент каркасом из стальных прутьев.
Классификация арматуры по прочности
В зависимости от требований по надежности и нагрузочной способности стальные стержни классифицируют по шкале от С1 до С8. Чем выше цифра, тем выше прочность материала. Обычно это подразумевает более качественную и дорогую марку стали с применением дорогостоящих методов легирования. Класс прочности арматуры в обязательном порядке учитывается при проектировании здания.
Существующие нормативы позволяют без особых проблем рассчитать требуемый класс арматуры для выбранного типа фундамента. В расчетах учитывается общая масса здания, характеристики почвы и ландшафта, наличие грунтовых вод и сезонное изменение их уровня. Разные типы фундаментов имеют свои особенности в плане выбора материала для армирования.
Армирование ленточного фундамента
Для ленточного фундамента рекомендуется выбирать стальную арматуру с рифлением. Диаметр рассчитывается на основе предварительных данных о нагрузке. Обычно для небольших каркасных построек выбираются прутки диаметром 10-12 мм, для основательных строений требуется уже диаметр не менее 14-16 мм. Армирование ленточного фундамента рекомендуется делать двухуровневым с дополнительным укреплением при помощи вертикальных прутьев.
Несмотря на то, что большинство строителей и инженеров выбирают для ленточного фундамента стальную арматуру, на данный рынок постепенно приходит и стеклопластик. Производители утверждают, что современная стеклопластиковая арматура при аналогичном диаметре обладает повышенными прочностными характеристиками и обеспечивает при этом большую долговечность. Однако на данный момент еще не выработаны нормативы, позволяющие рассчитать требования к каркасу фундамента из стеклопластиковой арматуры.
Армирование плитного и монолитного фундамента
В случаях, если грунт под домом может «поплыть» под действием нагрузки, рекомендуется строить конструкцию на монолитном основании в форме сплошной плиты, обеспечивающей максимальную площадь опоры. Такая форма фундамента требует гораздо больших временных и финансовых расходов, однако обеспечивает повышенную надежность и долговечность конструкции.
Выбор в пользу плитного фундамента подразумевает высокую нагрузку на основание или недостаточно качественную почву, поэтому требования к арматуре достаточно высоки. По этой причине рекомендуется применять каркас из стальных прутьев диаметров 14-16 мм. Данных о возможной замене стальных стержней их пластиковыми аналогами пока что не накоплено – большинство строителей и инженеров предпочитают использовать для высоконагруженных оснований проверенные материалы.
Рассчитываем количество арматуры под фундамент
Чтобы правильно рассчитать количество требуемых материалов (арматуры) на этапе проектирования, необходимо знать устройство фундаментного каркаса. Прутья, залитые бетоном, делают конструкцию более прочной и снижают ее хрупкость, при этом важно, чтобы все они были хорошо закреплены между собой и составляли единую конструкцию. Только правильно собранный (связанный) армирующий каркас может обеспечить надлежащие показатели прочности и надежности готового основания.
В случае ленточного фундамента для изготовления каркаса прутья укладываются параллельными рядами и соединяются между собой вертикально и горизонтально ориентированными перемычками.
В случае плитного основания для повышения общей прочности из прутьев формируются две параллельные решетки, заполняющие всю площадь плиты. Для дополнительного укрепления также применяются равномерно распределенные вертикальные прутья из того же материала.
Пример расчета ленточного фундамента
В качестве примера рассчитаем количество арматуры, необходимое для укрепления фундамента дома 6×8 метров с одной дополнительной 6-метровой стеной.
Суммарная длина периметра фундамента составит 48 метров, а в сумме с 6-метровой перегородкой это будет 54 метра. Прутья мы будем укладывать в 4 ряда, соответственно полная длина прутьев, требуемых для всего периметра каркаса, составит 216 метров.
Для придания основанию дополнительной прочности на углах прутья должны идти внахлест, поэтому добавляем еще по 1 метру на каждый угол для каждого ряда прутков. Таким образом, общая длина арматуры увеличивается до 232 метров. Лучше сразу округлить это значение до 240, чтобы был некоторый запас.
Теперь посчитаем, какое количество арматуры потребуется на вертикальные перемычки между каркасными слоями. Если исходить из поперечного сечения ленточного фундамента, равного 1,5×0,5 метра, потребуются прутки длиной 1,4 и 0,4 метра. Через каждый метр будем устанавливать пару горизонтальных и пару вертикальных прутков, соответственно, нам понадобится: 54 * 2 (1,4 + 0,4) = 194 м. Вертикальные и горизонтальные перемычки допустимо делать из более тонкой арматуры (6-8 мм) без рифления.
Дополнительно потребуется тонкая вязальная проволока для фиксации каркаса – примерно 50 см на каждый узел. В общей сложности у нас будет 216 точек соединения, следовательно, потребуется порядка 108 метров вязальной проволоки. Лучше заготовить не менее 120 метров, чтобы был нормальный запас.
Итого на дом с основанием 6×8 метров и одной 6-метровой стеной потребуется 240 метров толстой рифленой арматуры, 200 метров тонкой гладкой и около 120 метров вязальной проволоки.
Пример расчета плитного и монолитного фундамента
Теперь рассчитаем ориентировочное количество арматуры для плитного основания аналогичной площади. Для придания максимальной прочности данному типу фундамента принято устанавливать сплошной каркас с шагом сетки 25 см. Таким образом, нам потребуется 6 * 2 * 4 = 48 отрезков длиной 8 м, и 8 * 2 * 4 = 64 отрезка длиной 6 м. Суммарная длина прутьев для горизонтальных рядов составит 64 * 6 + 48 * 8 = 768 метров.
Вертикальные стержни будут располагаться в каждом шаге сетки и иметь длину 20 см (для 30-сантиметровой плиты). Рассчитаем длину, исходя из их общего количества: 24 * 32 * 0,2 = 153,6 м. Каждый пруток крепится к верхней и нижней сетке в месте пересечения горизонтальных рядом, при этом для надежности закрепление производится поочередно. Соответственно, на каждый пруток будет приходиться 4 узла: 24 * 32 * 4 = 3072. Выделив на каждый узел 30 см вязальной проволоки, получим 921 метр.
Итого на дом с основанием 6×8 метров нам потребуется порядка 780 м толстой арматуры, 160 метров тонкой и порядка 1000 метров вязальной проволоки. Эти цифры наглядно демонстрируют, что расходы на обустройство плитного фундамента выше, чем на обустройство ленточного.
Особенности монтажа фундаментного каркаса
От правильности изготовления армопояса зависят эксплуатационные характеристики строящегося здания, поэтому важно все правильно рассчитать и заранее убедиться, что приобретено нужное количество материала. Нарезка должна осуществляться непосредственно на стройплощадке, чтобы сразу были заметны неточности в расчетах, если таковые имеются (не замеченные вовремя ошибки строители нередко исправляют ценой надежности здания, поэтому лучше перестраховаться).
Для сгибания арматуры используются специальные приспособления, позволяющие получать правильный угол и ровный изгиб. При монтаже арматура сначала укладывается на кирпичи, после чего производится связывание всех узлов. Чем большая нагрузка ожидается на фундамент, тем гуще можно расставлять горизонтальные и вертикальные перемычки. От качества работы на этом этапе зависит надежность всего здания, поэтому здесь важен максимально высокий уровень ответственности.
