От правильного армирования зависит прочность фундамента, а равно и целостность стоящего на нем дома. Фундамент — это основа здания, и ему стоит уделить очень пристальное внимание. Давайте поговорим о том, как работает армирование фундамента, как правильно рассчитать необходимое количество арматуры и о правильной вязке.
Строительная арматура — разбираем сортамент
В СНГ для армирования наиболее популярны изделия из горячекатаной стали по ГОСТ 5781. Это металлические стержни диаметром 6–80 мм с профильными насечками на поверхности. Отличается такой металлопрокат высоким модулем упругости — около 200 кПа.
Отличительной чертой металлической арматуры является наличие так называемой площадки текучести — временного состояния вещества за пределом упругой деформации до физического разрушения. Технические качества арматуры определяются классом стали, используемой в производстве: от наименее прочного A-I до самого крепкого A-VI.
Для конструктивного армирования может использоваться гладкая арматура. Ее основной недостаток — пониженное сцепление металла с бетонной массой, поэтому элементы из гладкой арматуры разумно проектировать с отсутствием высоких осевых нагрузок на растяжение.
Наглядно о работе армирования
Первой рассмотрим модель железобетонной колонны. В нормальных условиях на нее действует осевая нагрузка, ведущая к линейному расширению массива от центра наружу из-за сжатия. Бетон не пластичный и в такой обстановке подвержен усталостному разрушению. Арматура колонны принимает часть нагрузки на себя и вынуждает весь массив не расширяться, а изгибаться в допустимых пределах. Поперечное армирование также укрепляет края и препятствует появлению косых трещин.
Вторая модель — горизонтальная балка, опертая на края с приложенной нагрузкой по центру. Бетон без арматуры в таких условиях может сломаться даже под собственным весом. Сталь в бетоне придает ему упругость, при этом сам бетон препятствует точечной деформации арматуры, так что приложенная нагрузка распределяется по всей длине балки.
Модель балки почти полностью соответствует МЗЛФ, а вот в глубоких сложных фундаментах принцип колонны работает на ребрах жесткости. Нагрузка на фундамент ложится неравномерно из-за наличия проемов в стенах и разного веса отдельных участков, либо из-за прочих конструктивных особенностей. В свою очередь, плотность почвы под фундаментом также неравномерна. Можно сойтись на мнении, что основная работа фундамента — безвредно принять на себя нагрузку от строения, а затем правильно распределить ее по точкам опоры.
Выбор сечения и плотности закладки
Основная отличительная черта ЖБИ — сечение продольных армирующих элементов на поперечном срезе. Отношение этого значения к площади сечения бетонной массы называют плотностью закладки. В зависимости от массы, нагрузки, типа и даже участка конструкции плотность может составлять от 0,1 до 2,5%, для фундамента следует придерживаться значений в 0,1–0,3%.
Минимальная толщина стержней продольного армирования и угловых Г-хомутов определяется фактической длиной пролета:
- на участках до 3-х м арматура не тоньше 10 мм;
- на пролетах более 3-х м — не менее 12 мм;
- на точечно нагруженных балках (колонно-скелетная конструкция) — не менее 14 мм при плотности закладки 0,2%.
Армирование углов и примыканий ленточного фундамента при помощи Г-образных хомутов: 1 — продольная арматура; 2 — поперечная арматура; 3 — вертикальная арматура; 4 — Г-образные хомуты
Резюмируем: ленточный фундамент 400х900 мм имеет площадь поперечного сечения 36х10^4 мм2, то есть оптимальное сечение продольного армирования составит 360 мм2. Согласно СП 52–101–2003 для не напряженного бетона расчетное значение выбирается в большую сторону: либо 5 стержней по 10 мм (если позволяет длина пролета), либо 4 стержня по 12 мм (с существенным запасом прочности).
Обратите внимание, что эквивалентной плотности можно добиться, условно, тремя прутьями по 14 мм или даже двумя по 16 мм, так на чем остановиться? На этот счет четких рекомендаций порой не дают даже опытные проектировщики, однако, руководствуясь здравым смыслом, следует закладывать как можно больше стержней минимально допустимого диаметра. Однако помните, что слишком плотный арматурный каркас может затруднить просыпание и уплотнение бетонной смеси.
Зачем и как распределять линии армирования
Указанная выше техника расчета справедлива для тонких балок, в которых армирование выполняется одним рядом с одинаковыми защитными слоями сверху и снизу. На практике же никогда достоверно не известно, как будет вести себя бетонная балка, в какую сторону изгибаться, где будут зоны напряженного растяжения и сжатия. Поскольку фундамент имеет пропорцию ширины к высоте 1:2 и более, расчетную линию армирования выполняют и под верхней, и под нижней гранью.
Но и это еще не все. Для стабилизации массы и придания монолитности применяется так называемое конструктивное армирование. К нему относят в первую очередь вертикальные и горизонтальные поперечные элементы — стержни или хомуты. Расчет их также ведется по плотности закладки, она составляет не менее 0,025% от сечения, но уже не поперечного, а продольного по вертикальной и горизонтальной секущей плоскости. Обычно хомуты выполняют из арматуры на 1–2 номера ниже основного армирования с шагом установки 0,8–1,4 метра.
Защитные и разделительные слои
Из-за ненулевого водопоглощения железобетона арматура в высокой степени подвергается коррозии. Этот эффект можно свести к минимуму, обеспечивая ограждающие защитные слои для каждой линии армирования. Для подземной части фундамента толщина слоя составляет не менее 40 мм, для конструкций на открытом воздухе — 30–35 мм, для утепленных — 25 мм, а при наличии гидроизоляции — 15–20 мм. В любом случае защитный слой не может быть тоньше используемой арматуры.
Свободное пространство между линиями основного армирования называют разделительным массивом. Поскольку деформационные явления проявляются сильнее у поверхности бетона, ширина неукрепленного участка не должна превышать определенного значения. Какого? Негласно используется значение в 1/4 ширины конкретной грани, то есть по бокам армирующего каркаса нужно добавить 3 или 4 продольных стержня на 1–2 номера меньше основного армирования. Получившиеся в таком случае полосы шире 450 мм нужно укреплять проволочной сеткой.
Укладка, вязка, дистанционные пробки и прочие тонкости
Армирующий каркас в большинстве случаев собирают так:
- На дно котлована укладывают продольные стержни нижней линии армирования.
- Связывают их между собой с перехлестом в 20 номинальных диаметров, а на поворотах скрепляют Г-образными элементами той же толщины и с таким же перехлестом.
- Нижняя линия устанавливается на дистанционные пробки, формирующие нижний защитный слой.
- С установленным шагом вяжется поперечная конструкционная арматура. Это могут быть разнонаправленные П-образные хомуты или кольца прямоугольной формы. Важный нюанс: все стержни продольного армирования, включая вспомогательные, устанавливаются внутри хомутов, а не снаружи.
Остается только пропустить в хомуты верхнюю полосу основного армирования, подвязать ее и разделить грани конструктивным продольным армированием. Все элементы рекомендуется скреплять проволочной вязкой, предпочитая ее дуговой сварке. После регулировки защитных слоев можно загружать плиты утеплителя и заливать бетон.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
