В силу хрупкости ячеистобетонного камня, отлично работающего на сжатие, но слабо на растяжение, основание под возведёнными из него стенами должно быть было максимально статичным. Обеспечить это может только армированный бетонный монолит, поэтому чаще всего под газобетонные дома заливают либо плитные основания, либо ленты мелкого заложения.
Соответственно у застройщиков, занимающихся беспроектным строительством, возникает вопрос: какая арматура лучше для фундамента, на который мы постарается дать исчерпывающий ответ.
Характеристика и разновидности арматуры
Общим термином «арматура» называют каркас монолита, состоящий из подобранных по размеру, и определённым образом соединённых в рабочую систему стержней. Именно они и начинают работать на изгиб в тот момент, когда бетон перестаёт справляться с растягивающей нагрузкой. Такое композиционирование двух материалов позволяет значительно увеличивать прочность основания, и соответственно, обеспечить ему более длительный срок службы.
- Бетон, армированный металлом, называется железобетоном. Впервые такая идея пришла в голову французскому инженеру Жозефу Монье, который получил патент на изобретение ещё в конце 19 века. Металл в 100 раз лучше бетона сопротивляется растяжению, и к тому же имеет практически такой же коэффициент линейного расширения при нагреве.
- Традиционно у нас в стране для усиления монолитных фундаментов используют арматуру с периодическим профилем. Рельеф, выполненный на стержнях, препятствует самопроизвольному выдёргиванию из бетона под нагрузкой, поэтому в несущих конструкциях гладкая арматура может применяться разве что в качестве соединительных элементов и монтажных петель.
- Стержни класса А-ІІІ(А400) изготавливают из низколегированной либо углеродистой стали. Сечение круглое, профиль создаётся за счёт двух противоположно расположенных выступов, соединяемых между собой винтовыми рёбрами. «А» обозначает, что это термомеханически усиленный горячекатаный прокат, римская тройка – относит арматуру к соответствующему классу прочности.
- Правда, маркировка с указанием класса прочности устарела, а в современной интерпретации вместо класса прочности указывается предел текучести металла. В данном случае это 400 Н/мм2, поэтому арматура и обозначается как А400. Для удобства потребителя, которому бывает нелегко разобраться в этих нюансах, в строительной документации и паспорте на металл могут указываться обе маркировки.
- Варить арматуру марки А400 не рекомендуется, её желательно только вязать. Для изготовления сварных каркасов подходит А400С, где литера «С» как раз и обозначает возможность сваривания.
- Разница между А400 и А400С состоит в углеродном эквиваленте – чем он ниже, тем лучше сваривается металл. Есть отличия и в рисунке профиля: У А400 рёбра располагаются чаще и примыкают к выступам вплотную. У А400С рёбра имеют более плавную форму, и не примыкают к параллельным выступам вплотную.
Существует ещё арматура А500С (и А600С) - с более высоким пределом текучести металла. Визуально отличить её от А400С невозможно, если не видеть маркировку, поэтому более высокий ценник для покупателя может быть единственным ориентиром.
Если арматура не покупается, а, к примеру, лежала у вас на даче или взята у соседа, но марка неизвестна и соответственно, вы не знаете, для какого соединения она предназначена, выйти из положения можно так. А400 сваривать тоже можно, но только после предварительного прогрева до 200 градусов. Размер нахлёстов в этом случае делается как обычно: 8-10 диаметров арматуры, но на половину этого расстояния шов может провариваться с двух сторон либо использоваться накладка.
Соединять вязкой можно любую арматуру, в том числе и свариваемую. И если сварка требует специализированного оборудования и профессионального обращения с ним, то заниматься вязкой можно и самостоятельно. Этот способ соединения арматуры имеет массу преимуществ, так как при вязке проще устранить перекосы, можно ставить каркас в уже смонтированную опалубку, да и просто значительно ускорить сроки возведения фундамента.
Размер арматуры и принцип её размещения
Характеристики прочности готовой конструкции напрямую зависят от диаметра используемой арматуры, потому что чем толще стержни, тем большие нагрузки они смогут выдерживать. Хотя излишнее утяжеление тоже ни к чему, так как от этого будет зависеть величина давления на грунт.
Золотая середина определяется расчётом, но как показывает практика, в малоэтажном гражданском строительстве таковой является арматура диаметром 12-14 мм. Уточним, что речь идёт о рабочей (продольной) арматуре. Поперечно она может связываться более тонкими стержнями 6-10 мм (в том числе и гладкими), либо фиксироваться по кругу хомутами в зависимости от конфигурации фундамента.
- Требования к армированию железобетонных конструкций изложены в п 10.3, СП 63.13330. При горизонтальном положении нижних стержней, монтируемых в один или два ряда, минимальное расстояние между ними не может быть меньше 25 мм, а для верхних стержней – 30 мм.
- Наибольшие расстояния в плитах, лентах и ростверках зависят от высоты поперечного сечения. Для плит толщиной до 150 мм шаг рабочей арматуры составляет не более 200 мм, для более толстых монолитов 400-800 мм. В фундаментах балочной конструкции, в одном ряду армирования должно быть не менее двух продольных стержней.
- Площадь сечения конструкции, занимаемая продольной арматурой, должна составлять не менее 0,25%. Стержни должны равномерно располагаться по контуру сечения, с уменьшением шага только в тех местах, где резко меняются размеры монолита, либо увеличиваются нагрузки.
- Габариты каркаса должны учитывать необходимую толщину защитного слоя бетона: для нижнего ряда арматуры при отсутствии подбетонки он составляет 70 мм, при наличии подбетонки 40 мм. Сбоку защитная оболочка должна составлять 30-35 см, сверху достаточно 20 мм.
- Поперечная арматура устанавливается с шагом, обепечивающим удержание продольных стержней в требуемом положении. Она должна воспринимать расчётные усилия и предупреждать образование и развитие трещин в бетоне. Минимально допустимый диаметр поперечной арматуры – 6 мм.
Какую арматуру использовать для фундамента: стальную или композитную
Пособия по проектированию и прочие официальные строительные документы ориентированы на применение стальной арматуры. Однако существует и композитная арматура – те же гладкие и периодические стержни, только изготовленные их стекло- или базальтопластика. Это формуемые методом протяжки термопластичные полимеры, армированные кварцем или стеклянным волокном. Они отличаются высокой устойчивостью к коррозии и малым удельным весом, но главным их достоинством является высокая, не уступающая стали прочность на разрыв.
Именно поэтому из космо- и авиационной промышленности, для которых композиты были придуманы изначально, они плавно переместились и в нишу гражданского строительства. Такую арматуру точно так же производят в виде стержней различного диаметра, кладочных сеток и карт. Единственно, чем композитная арматура уступает металлической, так это модулем упругости: у металла он почти в 4 раза выше, поэтому в многоэтажном и промышленном строительстве для усиления ответственных конструкций композитную арматуру не применяют.
Однако для небольшого частного дома или хозпостройки, того модуля упругости, который имеется у пластиковой арматуры, вполне достаточно, а благодаря более высокой прочности на разрыв, композитные стержни можно брать с меньшим диаметром. Таблица замены диаметров стержней, не снижающей прочностных характеристик каркаса, представлена ниже.
Обратите внимание: Стеклопластиковая арматура идеально подходит для большинства фундаментов, да и обходится дешевле. Тот факт, что она способна сильнее прогибаться, особого значения не имеет, когда конструкция опирается на грунт (лента, плита, набивные сваи). Другое дело – ростверк, который имеет минимум точечных опор и активно работает на изгиб. В этом случае фундамент однозначно нужно армировать стальными стержнями.
Расчет количества арматуры
Невозможно точно рассчитать необходимое количество арматуры, не имея перед глазами схему армирования. Значит, начинать придётся с создания чертежа – хотя бы самого примитивного, на котором будут отражены:
- высота и ширина сечения каркаса;
- количество рядов продольной арматуры;
- количество рабочих стержней в одном ряду и расстояние между ними;
- шаг поперечной арматуры.
Посчитаем для примера арматуру для ленты мелкого заложения, высотой 70 см и общей длиной 30 м, в которой будет всего два пояса армирования:
- Для такой небольшой постройки (это может быть баня или гараж размером 6*6 м с одной внутренней стенкой), рабочую арматуру можно брать диаметром 8 мм, соединительную – 6 мм.
- При ширине ленты 40 см, в поперечном разрезе фундамента будет всего 4 рабочих стержня: два в нижнем ряду, и два сверху. Учитывая количество рядов усиления и длину ленточного монолита, общая длина рабочей арматуры составит 120 м.
- Чтобы соединить рабочие пруты в пространственную конструкцию, в одной точке понадобится хомут из стержня длиной 0,7 м*2+0,4 м*2 = 2,2 м.
- Допустим, хомуты устанавливаются через 0,5 м, тогда получится 61 соединение. Умножив 61 на 2,2 м, получаем общую длину соединительной арматуры 134,2 м.
- Теперь посчитаем проволоку. В каждой секции данного каркаса присутствует 4 соединения, всего их 244. На одно соединение требуется 0,3 м проволоки, всего получится 73,2 м.
Увязка армирующего каркаса
Установка арматуры может производиться как в уже собранную опалубку, так и до неё. Всё зависит от того, будет ли это укрупнённая сборка, когда собирают сначала секции каркаса, а потом соединяют их на месте, либо каркас полностью собирается из отдельных стержней. Во втором случае проще сначала смонтировать арматуру – чтобы борта опалубки не мешали соединять торцы.
Тут всё индивидуально, каждая бригада монтажников самостоятельно определяет порядок действий, принимая во внимание ещё и конфигурацию фундамента. Если это лента, однозначно удобнее сначала собрать отдельные секции каркаса, а потом уже установить их в готовую опалубку.
Арматурные пруты нарезают по длине одной стороны фундамента и раскладывают нижний ряд на заданном расстоянии. На них надевают хомуты и прикрепляют каждый рабочий стержень вязальной проволокой. Когда нижний ряд будет полностью зафиксирован, в хомуты поочерёдно заводят и привязывают прутья верхнего ряда, в итоге получится фрагмент пространственного каркаса, который можно будет установить в опалубку.
Снизу толщину защитной оболочки обеспечивают подставки-стульчики нужной высоты. По бокам, чтобы стержни не соприкасались с деревянными щитами, устанавливаются фиксаторы в форме звёздочки. Сверху отметка верха фундамента наносится на щит выше каркаса на 20-30 мм.
Угловые соединения
Наиболее часто под газобетонные и другие дома предусматривают ленточные фундаменты мелкого заложения, так как они наиболее экономичны. Для системы сопрягаемых балок, почти не погруженных в грунт, крайне важно правильное соединение арматуры, которое и обеспечивает надёжность основания дома в целом.
Так как ленточный фундамент состоит из сопрягаемых или пересекающихся балок, для стыковки арматуры в точках соединения требуется использовать гнутые Г- или П-образные элементы. Как и соединительные хомуты, их продают в готовом варианте, но можно гнуть и прямо на объекте. Главное только делать это правильно, не допуская перегибов под прямым углом без диаметрального перехода.
Обратите внимание: Нагревать место изгиба или надпиливать его нельзя ни в коем случае! Для изготовления гнутых деталей каркаса из стальной арматуры, на стройках используют ручные или приводные станки.
На прямых участках соединение арматуры производится внахлёст, со смещением стыков в двух параллельных рядах минимум на 2 диаметра арматуры. В проектируемом строительстве величина нахлёста, как и всё остальное, определяется расчётом, с учётом класса используемого бетона и диаметра арматуры.
В беспроектном строительстве обычно пользуются средними значениями, в случае с нахлёстом это 30 диаметров арматуры. В местах перехлёста рабочей арматуры желательно предусмотреть дополнительный хомут или поперечные стержни. В фундаментах пролётом менее 10 м, выполнять такие соединения не требуется, достаточно только купить арматуру требуемой длины.
В углах соединения производятся обязательно, для чего может использоваться несколько способов:
- Путём загиба основной арматуры. При этом на всех уровнях каркаса продольные стержни изгибают под радиусный прямой угол с величиной загиба 50 диаметров арматуры, и соединяют проволочными скрутками.
- С использованием Г-образных накладных элементов. Когда длины основной арматуры не хватает чтобы сделать загиб, переход к перпендикулярному ряду делают за счёт изготовленного заранее гнутого элемента Г-образной формы. Важно, чтобы его плечо имело длину не менее 50 диаметров арматуры. Такие скобы могут быть установлены на всех уровнях каркаса или применяться в комбинации с предыдущим способом.
- С использованием П-образных хомутов. Очень удобны для соединения и П-образные хомуты, которые устанавливаются сферической частью друг к другу на угол. Для одного соединения требуется два таких элемента, плечи которых дополнительно соединяют поперечными стержнями.
- Накладной элемент «тупой угол». Может понадобиться в том случае, когда в доме есть, к примеру, эркер, имеющий трапециевидную конфигурацию. Принцип соединения такой же, как и Г-образными накладками, но в месте загиба обязательно должен быть установлен поперечный стержень.
Заключение
Правильно связанный каркас является залогом надёжности фундамента, и нужно сделать всё, чтобы избежать досадных ошибок. Таковыми может стать увязка пересекающихся стержней без загиба или применения накладок; отсутствие дополнительных связей в местах усиления либо использование неотожжённой проволоки. Не станем безоговорочно утверждать, что любая ошибка приводит к непоправимым последствиям, но узнать так ли это, вряд ли кто захочет на собственном опыте.
