От начала проектирования до завершения монтажа арматуре уделяется особое внимание, ведь именно она придаёт ленте требуемые конструкционные качества. Предлагаем рассмотреть физику работы модели железобетонной балки, чтобы понять основные правила расчёта и монтажа арматурного каркаса.
Виды арматуры и их назначение в фундаменте
Ленточный фундамент может быть представлен в виде балки, к которой приложена серия распределённых нагрузок. Помимо увеличения опорного сечения постройки фундамент обеспечивает необходимую жёсткость основания для стен, поэтому должен обладать определёнными параметрами прочности в разных линейных направлениях. Такая необходимость возникает из-за неоднородности почвы: там, где она плотнее, нагрузка становится сосредоточенной, возникает многократное перенапряжение конструкции.
Этот принцип знают многие, но не всем известно, что один тип арматуры не может выполнять так много задач. Арматура классифицируется по функции участия в работе всей конструкции на три разновидности, но далеко не факт, что все из них будут присутствовать в отдельно взятом фундаменте. Основную работу выполняют самые крупные арматурные стержни, которые предсказуемо классифицируются как арматура рабочая. Основная её задача — противостоять растягивающим деформациям, чтобы противоположная грань ленты испытывала внутреннюю нагрузку на сжатие. За счёт высокой прочности бетона на сжатие компенсируется растягивающая нагрузка, которая всегда остаётся в допустимых пределах. Сжимаемый слой всегда располагается со стороны приложения действующей силы.
Линейной арматуры недостаточно там, где длина балки слишком большая или действуют нагрузки на осевое сжатие. Арматура хорошо работает, когда она вытянута в ровную линию, но при изгибе осевая жёсткость теряется. Чтобы каркас оставался монолитным, а его элементы правильно располагались в сечении изделия, ряды рабочей арматуры связывают арматурой конструктивной. Она обычно более тонкого сечения и почти всегда расположена поперёк основной.
1 — рабочая арматура; 2 — конструкционная арматура; 3 — закладные элементы; 4 — бетонная подготовка
Ленточный фундамент редко бывает линейным, за исключением оснований для строительства заборов. Обычно это замкнутая пространственная фигура, иногда с лучевидными выступами. Также фундамент может не отливаться сразу, тогда как при соединении отдельных частей требуется соблюсти номинальную прочность. Скрепление разных балок на примыканиях и сочленениях обеспечивается закладными элементами, анкеровочной арматурой, которая представляет собой гнутые и сварные элементы такого же диаметра, что и у рабочих стержней.
Нормы содержания арматуры
Зная, что арматура препятствует линейным деформациям, можно разумно предположить, что для качественного выполнения задачи её количество должно быть пропорционально количеству используемого бетона. Для ленточных фундаментов нормируется минимальное содержание арматуры в 0,1% от общего сечения балки.
Однако минимальное сечение — это, скорее, проверочная карточка, на практике же арматуры в фундаменте содержится всегда больше чем 0,1%. Так обеспечивается запас прочности и противодействие вторичным, сосредоточенным и косвенным нагрузкам. К примеру, лента 300х1000 мм тонкая и высокая, содержание арматуры в ней должно составлять не менее 300 мм2, что эквивалентно четырём прутьям по 10 мм или шести по 8 мм. Но даже визуально каркас с таким количеством арматуры будет слишком слабым.
Но если добавить 2–4 прутка, то появляется возможность полноценного армирования верхней и нижней граней или устройства нормального распределённого армирования. Дополнительной пользой распределённого армирования служит увеличенная площадь сцепления стержней с бетоном, но сами элементы не должны быть слишком тонкими, чтобы соответствовать существующему классу нагрузок.
Виды нагрузок
Основная нагрузка на фундамент оказывается в вертикальном направлении, как со стороны плотной почвы, так и со стороны строительной конструкции. Рабочая арматура располагается перпендикулярно вектору нагрузки. Последний может иметь направление, отличное от строго вертикального, что определяется особенностями геологии строительной площадки.
Из дополнительных нагрузок наиболее выражена боковая, возникающая от пучения почвы и натиска грунтовых вод в паводок. Для балок с соотношением ширины к высоте более чем 1:3 требуется дополнительное армирование боковых стенок, как правило, внутренних. На деле достаточно одной центральной линии армирования или пространственной сетки с ячейкой 0,5–0,7 м. Толщина стержней может быть меньше номинальной.
На фундаментах сложных поперечных сечений (Т и Н) могут возникать разрывающие нагрузки, которые воздействуют на выступающие части (полки). Для компенсации таких воздействий применяются сложные Г- и С-образные анкеровки, по форме своей повторяющие поперечный срез балки. В таких случаях дополнительное армирование (анкеровка) может выполнять функцию конструктивной арматуры.
Помните, что правильно распределённый в пространстве каркас гораздо полезнее и выгоднее, чем бессмысленная и никак не упорядоченная закладка увеличенных порций арматуры. Благо, формировать каркасы бетонных лент очень просто, ведь обычно это простейшие пространственные фигуры с вполне очевидной механикой работы.
Сборка арматурных каркасов, виды материалов
На сегодняшний день арматурные каркасы практически не собирают по месту. Всё вяжется на поверхности в удобных условиях, затем отдельные модули устанавливаются в опалубку и скрепляются между собой. Скрепление выполняют вязкой отожженной проволокой 1–1,5 мм толщиной. Сварка используется редко и не со всеми типами арматуры, зачастую такое решение должно быть обосновано особыми причинами. Вязка гораздо выгоднее и в плане скорости: при наличии подходящего инструмента и знаний техники одно соединение занимает 5–7 секунд против 30–40 секунд в случае сваривания.
Арматура бывает шести классов, обозначаемых литерой «А» и римской цифрой. Чем выше класс, тем выше прочность и меньше предел текучести стали (удлинения перед разрывом), также есть отличия в сечении. Первый класс — абсолютно гладкая арматура круглого профиля, второй класс имеет выступающие ребра, расположенные навивкой, а все старшие — ёлочкой. Индексом «Т» в маркировке обозначают термически упрочнённую арматуру, индексом «С» — пригодную к свариванию.
Для удобства и точности работы прутья рабочей арматуры закрепляют в шаблоне, который сохраняет их пространственное положение до завершения сборки. Рабочее армирование выполняется арматурой класса А II и старше в зависимости от конструкционных требований. По таблице соответствия диаметров и количества прутьев к общему сечению выбирают оптимальное распределение минимально допустимого содержания армирующих элементов.
При необходимости компенсировать нагрузки на скручивание и изгиб поперёк оси к продольной рабочей арматуре привязывают поперечную, образуя пространственную сетку. Между собой разные линии рабочей арматуры скрепляются привязкой к хомутам, обычно опоясывающих рабочее армирование по наружной стороне. Для конструктивного распределительного армирования принято использовать арматуру классов А I и А II.
Как вязать основные пространственные конструкции
Принцип распределения арматуры проще всего понять на конкретных примерах. Рассмотрим прямоугольную балку с шириной и высотой по 40 и 110 см. Согласно таблице соответствия для армирования нужно использовать либо четыре стержня по 12 мм, либо шесть по 10 мм, либо девять по 8 мм. При таких габаритах фундамента разумнее всего использовать арматуру на 10 мм, толщина которой должна быть пропорциональной размерам изделия.
Соотношение сторон меньше чем 1:3, то есть дополнительное армирование вертикальных граней выполняется на усмотрение застройщика. Армируют две плоскости — верхнюю и нижнюю, прутья должны отстоять от поверхности изделия на значение защитного слоя бетона, но не слишком близко к центру, чтобы не выйти за предел восприятия, и не слишком близко друг к другу, чтобы не создавать препятствий затеканию бетона.
При защитном слое по 60 мм мы можем разместить четыре прутка по 10 мм, сохранив между ними расстояние порядка 90 см. Соответственно щебень должен иметь фракцию не более 35–40 мм. Каждую линию армирования можно сделать и пространственной, например, сдвинув вертикально прутья, расположенные по центру, либо же в шахматном порядке. Но в таком случае потребуется два типоразмера конструктивной арматуры. Один для связки отдельных линий и один для соединения каркаса воедино.
Подобным образом обстоит дело с фундаментами сложной формы. Их сечение делят на ряд прямоугольников или трапеций, которые соединяют между собой с помощью хомутов. К примеру, для таврового фундамента с размерами нижней горизонтальной пяты 30х100 см можно выполнить армирование сеткой из четырех продольных прутьев по 10 мм и поперечных вставок через каждые 40–50 см такого же сечения. Вертикальная балка армируется, как и обычная лента, но при этом армирование нижней грани не выполняется, вместо этого продольные прутья равномерно распределяются по вертикали сечения.
Укладка арматуры, фиксация и защита.
Сегменты линейных участков армирования с одинаковым расположением рабочей арматуры соединяют с перехлестом от 30 до 50 номинальных диаметров в зависимости от адгезии бетона. Перевязку сложенных параллельно прутьев выполняют через 25–30 см проволочными хомутами.
Сегменты каркаса с пересекающимися рабочими стержнями соединяют гнутыми анкеровками. Их сечение должно быть таким же, как и у рабочих стержней, при разной толщине прутьев предпочтение отдаётся большему из диаметров. Перехлёст в перевязке составляет от 50 до 80 диаметров, в зависимости от пространственного расположения и воздействия рычага действующих нагрузок.
Каркас необходимо дистанцировать от дна опалубки. Применяют для этого полые пробки или гильзы из полиэтиленовых труб. Иногда имеет смысл устраивать подготовку бетоном с маркой по прочности М100 или М150, на него укладывать армирование и затем, после застывания, монтировать каркас и проводить остальную заливку. Такая технология должна быть согласована с расположением «холодного» шва, который является слабым местом в гидроизоляции.
Каркас распирают от стенок либо с помощью пластиковых стержней, либо иного не гниющего и гидрофобного материала. Жёсткое пространственное закрепление необходимо чтобы выдержать требуемое значение защитного слоя — от 40 до 70 мм. Нарушения и сдвиги могут приблизить арматуру слишком сильно к поверхностному слою, в котором наличествует газообмен, или согнуть её. Это крайне негативно сказывается как на жёсткости и прочности изделия, так и на устойчивости арматурной стали к коррозии. Для повышения надёжности каркас может фиксироваться временными штангами, которые извлекают после полной заливки бетона.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
