Какая арматура нужна для фундамента: как правильно использовать, подобрать и разместить арматуру

Необходимость армирования

Основанием фундамента ленточного типа является траншея, которая позже заливается смесью из бетона. Для того чтоб повысить качество и прочность его начали укреплять армированными стержнями, ещё лет 100 назад. Армирование является эффективным способом увеличить несущую способность всего здания. Сам пространственный каркас изготавливается из металлических стержней, тем самым увеличивает все эксплуатационные свойства и прочность фундамента.

Такая основа из железобетона (армированная) позволяет выдерживать уже существующие нагрузки от зданий и сооружений. Почему нужно армировать основание? Фундамент, как правило, подвергается неравномерным нагрузкам. Это связано с отдельными конструктивными особенностями здания и неравномерностью грунта, на котором он возводится.

Основные типы арматурных стержней

В качестве отступления можно сказать, что в прежние времена армирование предполагало использование только металлических прутьев, но благодаря развитию технологий, выбор расширился. Поэтому в настоящий момент на усиление оснований идут два типа арматуры: металлический и стеклопластиковый.

Насколько пластиковая арматура для фундамента превосходит стандартный металл? В чём их отличие и в какой мере один тип превосходит другой?

Что касается металлического типа. Исходя из своего названия, он представляет набор стальных прутьев различного диаметра и вида поверхности. Чаще всего в работе задействуют стрежни, у которых круглая форма сечения. А для того чтобы прочность изделия (фундамента) повысилась, прутки выбирают с ребристой винтовой поверхностью.

Стеклопластиковый тип арматуры. Эта разновидность представляет композитные стержни. Выпуск таких изделий начали ещё в 70-х годах прошлого столетия.

В загородном строительстве для оснований чаще применяют прутки сечением от 8 до 16 мм. Форма поверхности стержней не менее интересна и важна для определения прочностных характеристик железобетона.

Выше уже упоминалось, что для большей прочности бетона используют ребристую поверхность металлических прутков. Это один из двух известных типов. Второй представляет гладкую поверхность. Его значимость несколько ниже. Бетон, армированный металлическими стержнями с гладкой поверхностью, не воспринимает основных нагрузок.

Вычисление нагрузок

Чтобы армировать ленточный фундамент, потребуется перед монтажом произвести все вычисления. Какой диаметр арматуры нужен для ленточного фундамента? При возведении дач и частных домов, как правило, используется обыкновенная арматура диаметром от 0,6 до 1,4 см. Чтобы соединить все стержневые элементы в один цельный каркас, используют вязальную проволоку.

Как рассчитать нагрузки на основание? Для обустройства деревянных зданий, бань и прочих построек на пучинистых грунтах используют малозаглубленный ленточный железобетонный фундамент с монолитной структурой. Чтобы правильно рассчитать все нагрузки, нужно определить тип арматуры и класс металла, а также диаметр стержней.

Глубина заложения фундамента зависит не только от величины нагрузки здания, но и от типа грунта. Продольные части оболочки ленточного фундамента воспринимают самые большие нагрузки. Поэтому в каркасе используется арматура с сечением 1-1,4 см с ребристым профилем. Перед началом работ нужно проанализировать грунты по периметру здания, и если в разных местах есть качественные отличия, арматура подбирается под каждый участок разная.

Превосходство стеклопластика и в чём причина его уступок металлу

Определиться в вопросе какая арматура для фундамента лучше, легче всего по техническим характеристикам материала. Специалисты утверждают, что стеклопластик имеет определённые преимущества.

Основное превосходство стеклопластика над металлическими прутками заключается в превышающих значениях плотности стержней и высокой стойкости к коррозии.

Данный тип арматуры уже начал вытеснять металлический, но процесс вытеснения пока идёт медленно. Большинство строительных организаций пока предпочитают работать с проверенным металлом.

Выбор арматуры и расчеты армирования

Определяют арматуру по диаметру. Сечения металлических прутков, необходимых для армирования фундаментов варьируются в параметрах от 5 до 32 мм. У стеклопластиковых стержней величина сечения от 4 до 20 мм.

Виды, количество и длины прутьев устанавливаются на стадии проектирования. Благодаря такому подходу есть возможность разработать наиболее оптимальный вариант при возведении подземных бетонных конструкций, представляющих основания любых зданий или сооружений.

Зная, как рассчитать арматуру для фундамента, проектировщики могут рационально проводить подбор материалов. Могут определить места заложения каркасов, диаметры основных стержней и дополнительных для сварки сетки.

Металл стоит дорого, а величина нагрузок на фундамент очень высока. Если здание высотное, расход арматуры исчисляется тоннами. Поэтому важно произвести расчёты таким образом, чтобы соблюсти нормы расхода, обеспечивая при этом необходимую прочность основания и не получить перерасход.

Рациональность в подборе сечений арматурных стержней, распределении их перед заливкой бетонной смесью, имеет большое значение. Владельцу всегда хочется знать, сколько придётся затратить денег. Определённые знания помогут частнику сбалансировать расход финансов.

Каждый определённый тип фундамента: ленточный, плитный либо другой тип, предполагает индивидуальный подбор диаметра арматуры для фундамента.

Любые строительные работы нормируются ГОСТами или СНиПами. Армирование — не исключение. Оно регламентируется СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». В этом документе указывается минимальное количество требуемой арматуры: оно должно быть не менее 0,1% от площади поперечного сечения фундамента.

Так как ленточный фундамент в разрезе имеет форму прямоугольника, то площадь сечения находится перемножением длин его сторон. Если лента имеет глубину 80 см и ширину 30 см, то площадь будет 80 см*30 см = 2400 см2.

Теперь нужно найти общую площадь арматуры. По СНиПу она должна быть не менее 0,1%. Для данного примера это 2,8 см2. Теперь методом подбора определим, диаметр прутков и их количество.

Например, планируем использовать арматуру диаметром 12 мм. Площадь ее поперечного сечения 1.13 см2 (вычисляется по формуле площади окружности). Получается, чтобы обеспечить рекомендации (2,8 см2)  нам понадобится три прутка (или говорят еще «нитки»), так как двух явно мало: 1,13 * 3 = 3,39 см2, а это больше чем 2,8 см2, которые рекомендует СНиП.

Чтобы не закапывать лишние деньги в землю, можно попробовать уменьшить диаметр арматуры: рассчитать под 10 мм. Площадь этого прутка 0,79 см2. Если умножить на 4 (минимальное количество прутков рабочей арматуры для ленточного каркаса), получим 3,16 см2, чего тоже хватает с запасом. Так что для данного варианта ленточного фундамента можно использовать ребристую арматуру II класса диаметром 10 мм.

Как рассчитать толщину продольной арматуры для ленточного фундамента разобрались, нужно определить, с каким шагом устанавливать вертикальные и горизонтальные перемычки.

Шаг установки

Для всех этих параметров тоже есть методики и формулы. Но для небольших строений поступают проще. По рекомендациям стандарта расстояние между горизонтальными ветками не должно быть больше 40 см. На этот параметр и ориентируются.

Как определить на каком расстоянии укладывать арматуру? Чтобы сталь не подвергалась коррозии, она должна находится в толще бетона. Минимальное расстояние от края — 5 см. Исходя из этого, и рассчитывают расстояние между прутками: и по вертикали и по горизонтали оно на 10 см меньше габаритов ленты. Если ширина фундамента 45 см, получается, что между двумя нитками будет расстояние 35 см (45 см — 10 см = 35 см), что соответствует нормативу (меньше 40 см).

Если лента у нас 80*30 см, то продольная арматура находится одна от другой на расстоянии 20 см (30 см — 10 см). Так как для фундаментов среднего заложения (высотой до 80 см) требуется два пояса армирования, то один пояс от другого располагается на высоте 70 см (80 см — 10 см).

Теперь о том, как часто ставить перемычки. Этот норматив тоже есть в СНиПе: шаг установки вертикальных и горизонтальных перевязок должен быть не более 300 мм.

Все. Армирование ленточного фундамента своими руками рассчитали. Но учтите, что ни масса дома, ни геологические условия не учитывались.  Мы основывались на том, что на этих параметрах основывались при определении размеров ленты.

На грунтах с не очень высокой несущей способностью, на пучнистых почвах или под тяжелые дома, часто ленточные фундаменты делают с подошвой. Она передает нагрузку на большую площадь, что придает большую стабильность фундаменту и уменьшает величину просадок.

Чтобы подошва от давления не развалилась, ее также необходимо армировать. На рисунке представлены два варианта: один и два пояса продольной арматуры. Если грунты сложные, с сильной склонностью к зимнему печению, то можно укладывать два пояса. При нормальных и среднепучнистых грунтах — достаточно одного.

Уложенные в длину пруты арматуры являются рабочими. Их, как и для ленты, берут второго или третьего класса. Располагаются друг от друга они на расстоянии 200-300 мм. Соединяются  при помощи коротких отрезков прутка.

Если подошва неширокая (жесткая схема), то поперечные отрезки — конструктивные, в распределении нагрузки не участвуют. Тогда их делают диаметром 6-8 мм, загибают на концах так, чтобы они охватывали крайние прутки. Привязывают ко всем при помощи вязальной проволоки.

Ели подошва широкая (гибкая схема), поперечная арматура в подошве тоже является рабочей. Она сопротивляется попыткам грунта «схлопнуть» ее. Потому в этом варианте подошвы используют ребристую арматуру того же диаметра и класса, что и продольную.

Армирование ленточного фундамента своими руками начинается после установки опалубки. Есть два варианта:

• Весь каркас собирают прямо в котловане или траншее. Если лента узкая и высокая, работать так неудобно.
  

  По одной из технологий арматуру вяжут прямо в опалубке

• Вблизи от котлована готовят отрезки каркаса. Их переносят по частям и устанавливают на предназначенное им место, связывая в единое целое. Так работать удобнее, за исключением того, что связанные конструкции из арматуры переносить очень неудобно и тяжело.

Оба вариант неидеальны и каждый решает, как ему будет легче. При работе непосредственно в траншее, нужно знать порядок действий:

• Первыми укладывают продольные прутки нижнего армопояса. Их нужно приподнять на 5 см от края бетона. Лучше использовать для этого специальные ножки, но у застройщиков популярны куски кирпичей. От стенок опалубки арматура также отстоит на 5 см.
• Используя поперечные куски конструкционной арматуры или сформованные контура, их фиксируют на необходимом расстоянии при помощи вязальной проволоки и крючка или вязального пистолета.
• Далее есть два варианта:
  • Если использовались сформованные в виде прямоугольников контура, сразу к ним вверху привязывают верхний пояс.
  • Если при монтаже используют нарезанные куски для поперечных перемычек и вертикальных стоек, то следующий шаг — подвязывание вертикальных стоек. После того как все они привязаны, привязывают второй пояс продольной арматуры.

Есть еще одна технология армирования ленточного фундамента. Каркас получается жесткий, но идет большой расход прутка на вертикальные стойки: их забивают в грунт.

• Сначала вбивают вертикальные стойки в углах ленты и местах соединения горизонтальных прутков. Стойки должны иметь большой диаметр 16-20 мм. Их выставляют на расстоянии не менее 5 см от края опалубки, выверяя горизонтальность и вертикальность, забивают в грунт на 2 метра.
• Затем забивают вертикальные прутки расчетного диаметра. Шаг установки мы определили: 300 мм, в углах и в местах примыкания простенков в два раза меньше — 150 мм.
• К стойкам привязывают продольные нитки нижнего пояса армирования.
• В местах пересечения стоек и продольных арматурин привязываются горизонтальные перемычки.
• Подвязывается верхний пояс армирования, который располагается на 5-7 см ниже верхней поверхности бетона.
• Привязываются горизонтальные перемычки.

Удобнее и быстрее  всего делать армирующий пояс с использованием сформованных заранее контуров. Прут сгибают, формируя прямоугольник с заданными параметрами. Вся проблема в том, что их необходимо делать одинаковыми, с минимальными отклонениями. И требуется их большое количество. Но потом работа в траншее движется быстрее.

https://www.youtube.com/watch?v=HCNyvrjC51s

Как видите, армирование ленточного фундамента — длительный и не самый простой процесс. Но справиться можно даже одному, без помощников. Потребуется, правда, много времени. Вдвоем или втроем работать сподручнее: и прутки переносить, и выставлять их.

Какую лучше арматуру использовать для ленточного фундамента? В расчетах для монолитного основания ленточного типа нужно учитывать следующий фактор: стержни с ребристой структурой дают возможность максимально сцепиться с бетонной смесью. Сам размер не имеет значения. Для правильной заливки фундамента нужно учесть, что прутки арматуры должны быть заложены немного в глубине, на 5 – 6 см от стенок и дна.

Это поможет сохранить прочность и избежать коррозии металла, они не будут выступать из стенок. Зона растягивающих усилий в ленточных фундаментах находится на поверхности, поэтому сильно углублять арматуру в бетон не стоит. К примеру, если фундамент шириной 40 см, расстояние между прутками в горизонтальной плоскости продольного сечения составит 30 см, а в вертикальной 15-30 см (эта величина зависит от глубины залегания основания).

Покупка необходимого материала

В строительных магазинах арматуру обычно продают на вес, по килограммам, а не на метраж. Определить требуемое количество можно по специальным таблицам. Все предприятия, которые производят арматуру, маркируют ее и соблюдают ГОСТ 5781-82. В этих нормах указывается, какая масса приходится на погонный метр изделия.

Схема армирования

Расположение арматуры в ленточном фундаменте в поперечном сечении представляет собой прямоугольник. И этому есть простое объяснение: такая схема работает лучше всего.

На ленточный фундамент действуют две основные силы: снизу при морозе давят силы пучения, сверху — нагрузка от дома. Середина ленты при этом почти не нагружается. Чтобы компенсировать действие этих двух сил обычно делают два пояса рабочей арматуры: сверху и снизу. Для мелко- и средне- заглубленных фундаментов (глубиной до 100 см) этого достаточно. Для лент глубокого заложения требуется уже 3 пояса: слишком большая высота требует усиления.

О глубине заложения фундамента прочесть можно тут.

Чтобы рабочая арматура находилась в нужном месте, ее определенным образом закрепляют. И делают это при помощи более тонких стальных прутьев. Они в работе не участвуют, только удерживают рабочую арматуру в определенном положении — создают конструкцию, потому и называется этот тип арматуры конструкционным.

Как видно на схеме армирования ленточного фундамента, продольные прутки арматуры (рабочие) перевязываются горизонтальными и вертикальными подпорками. Часто их делают в виде замкнутого контура — хомута. С ними работать проще и быстрее, а конструкция получается более надежной.

Для ленточного фундамента используют два типа прутка. Для продольных, которые несут основную нагрузку, требуется класс АII или AIII. Причем профиль — обязательно ребристый: он лучше сцепляется с бетоном и нормально передает нагрузку. Для конструкционных перемычек берут более дешевую арматуру: гладкую первого класса АI, толщиной 6-8 мм.

В последнее время появилась на рынке стеклопластиковая арматура. По заверениям производителей она имеет лучшие прочностные характеристики и более долговечна. Но использовать ее в фундаментах жилых зданий многие проектировщики не рекомендуют. По нормативам это должен быть железобетон. Характеристики этого материала давно известны и просчитаны, разработаны специальные профили арматуры, которые способствуют тому, что металл и бетон соединяются в единую монолитную конструкцию.

Как поведет себя бетон в паре со стеклопластиком, насколько прочно такая арматура будет сцепляться с бетоном, насколько успешно эта пара будет сопротивляться нагрузкам — все это неизвестно и не изучено. Если хотите экспериментировать — пожалуйста, используйте стекловолокно. Нет — берите железную арматуру.

Технология монтажа арматуры

В каждом из горизонтальных армирующих поясов ленточного фундамента должно быть не менее двух продольных силовых линий, составленных из ребристой арматуры. Между собой продольные линии и горизонтальные слои соединяются соответственно горизонтальными и вертикальными силовыми перемычками, для которых можно использовать более дешевую и меньшую в сечении гладкую арматуру.

Для каркаса ленточного фундамента под частный дом шаг между соединительными перемычками может составлять около 50 сантиметров.

Со всех сторон силовой каркас ленточного фундамента должен быть окружен бетоном. Предохранительный слой должен составлять не менее 5 сантиметров. Но не стоит и сильно заглублять горизонтальный силовой пояс в бетонную отливку – ведь он выполняет роль металлической балки и предохраняет бетонную отливку от повреждения при ее изгибе.

В нижней части бетонной ленты расстояние от силового пояса до наружного края отливки может составлять 3 сантиметра.

Но и слишком заглублять арматуру в отливаемое основание тоже нельзя, иначе она не сможет выполнять свою главную задачу — предохранять отлитый бетонный монолит от повреждений при возможном изгибе. В-третьих — в ленточном фундаменте в каждом горизонтальном армирующем поясе обязательно наличие минимум двух сплошных продольных линий.

Особенно это касается ленточного фундамента, высота которого может в несколько раз превосходить его ширину. Именно эта несимметричность позволяет выполнять армирование стержнями в 10-14 мм, поскольку из-за своей формы лента фундамента меньше склонна к деформации, чем плиточное или свайное основание.

Основную нагрузку в ленточном фундаменте принимают на себя продольно уложенные прутья, поэтому при строительстве лучше брать для них 14-16 мм арматуру с ребристой поверхностью. Поперечные и вертикальные прутья на усиления основания влияния почти не оказывают, поэтому лучше для них брать тонкие гладкие прутья диаметром 6-8 мм.

Обычно на каждые 20 см ширины такого фундамента используется один прут арматуры. Для среднестатистического фундамента шириной в 40 см достаточно 4 продольных прутьев: 2 снизу и 2 сверху. Армировочный пояс в 3 или 4 прута используется или при большей ширине ленты, или при строительстве на слабонесущем грунте.

Зная размеры будущего дома, легко сделать вычисления нужного количества арматуры. Например, для дома 6Х6 м с одной несущей стеной общая протяженность фундамента составит 30 м (24 м протяженность внутренних стен и 6 м внутренней). Потребность в ребристой арматуре под фундамент таких размеров составит 120 м (30 м на 4 шт).

Поперечные и вертикальные прутья в ленточном фундаменте устанавливаются со средним шагом в 50 см. При высоте в 70 см для условного фундамента на каждый шаг понадобится 1,8 м тонкой арматуры (0,6 0,6 м высоты и 0,3 0,3 м ширины). Шаговых соединений будет 61 шт, общая протяженность проволоки 109,8 м (61х1,8 м).

В каждом шаговом соединении есть 4 места связки (по два с каждой стороны). На каждую связку идет 0,3 м вязальной проволоки, поэтому расчет для проволоки для дома с заданными параметрами — 73,2 м (61Х4Х0,3).

Фундаменты в основном проектируются и рассчитываются со следующими размерами: ширина около 450 мм, а глубина залегания 100−120 см. При таких нормах можно использовать несколько пар армированных стержней с диаметром 1,2-1,6 см. Для соединения элементов используют 8 мм металлические прутья. Теперь нужно создать пространственный каркас с шириной в два раза меньше высоты.

Чтобы сохранить форму, используются поперечные и вертикальные стержневые элементы. Для такого соединения можно взять прутья с диаметром в 8 мм, этого хватит. Основание испытывает поперечные растяжения больше чем продольные. Угол в конструкции самая проблемная часть. Для укрепления этого места самым оптимальным вариантом будет использование арматуры, согнутой под углом в 90 градусов.

Как связать каркас? Выбор способа для соединения элементов − это ответственная часть. Многие ошибочно думают, что правильным выбором будет сварка каркаса, при этом фундамент станет устойчивее к деформациям и разрушению. Это не так, дело в том, что в сварке используется большая температура, это вызывает деформацию соединения, и делает его слабее. Поэтому специалисты в этой области рекомендуют использовать обычную вязку проволокой.

Для вязки арматуры используется строительный крючок. Потом берут кусок проволоки в 40 см, сгибают вдвое, продевают крючок в петлю, а свободные окончания обматывают вокруг стержня по часовой стрелке до упора.

Есть и другие приспособления − можно взять шуруповерт с насадкой или вязальный пистолет. Его обычно используют в промышленных масштабах.

Армирование углов

В конструкции ленточного фундамента самое слабое место — углы и примыкание простенков. В этих местах соединяются нагрузки от разных стен. Чтобы они успешно перераспределялись, необходимо арматуру грамотно перевязать. Просто соединить ее неправильно: такой способ не обеспечит передачу нагрузки. В результате через какое-то время в ленточном фундаменте появятся трещины.

Чтобы избежать такой ситуации, при армировании углов используют специальные схемы: пруток с одной стороны загибают на другую. Этот «захлест» должен быть не менее 60-70 см. Если длины продольного прутка на загиб не хватает, используют Г-образные хомуты со сторонами тоже не менее 60-70 см. Схемы их расположения и крепления арматуры приведены на фото ниже.

По такому же принципу армируются примыкания простенков. Также желательно арматуру брать с запасом и загибать. Также возможно использование Г-образных хомутов.

Обратите внимание: в обоих случаях, в углах шаг установки поперечных перемычек уменьшен в два раза. В этих местах они уже становятся рабочими — участвуют в перераспределении нагрузки.

Сколько нужно прутка

Разработав схему армирования ленточного фундамента, вы знаете, сколько продольных элементов вам необходимо. Они укладываются по всему периметру и под стенами. Длинна ленты будет длиной одного прутка для армирования. Умножив ее на количество ниток, получите необходимую длину рабочей арматуры. Затем к полученной цифре добавляете 20%  — запас на стыки и «перехлесты». Вот столько в метрах вам и нужно будет рабочей арматуры.

Теперь нужно посчитать количество конструктивной арматуры. Считаете, сколько поперечных перемычек должно быть: длину ленты делите на шаг установки (300 мм или 0,3 м, если следовать рекомендациям СНиПа). Затем подсчитываете, сколько уходит на изготовление одной перемычки (ширину арматурного каркаса складываете с высотой и удваиваете).

По похожему принципу считаете количество, которое необходимо для армирования подошвы. Сложив все вместе, вы узнаете, сколько арматуры нужно на фундамент.

О выборе марки бетона для фундамента прочесть можно тут. 

---