Степень прочности, устойчивость к приложенным нагрузкам и несущая способность — оптимальное сочетание, позволяющее использовать ленточные фундаменты в большинстве зданий.
Расположение и расчет арматуры в ленточном фундаменте
Ленточный фундамент имеет нестандартную геометрию: его длина в десять раз превышает глубину и ширину. Из-за такой конструкции почти все нагрузки распределяются вдоль ленты. Сам по себе бетонный блок не может компенсировать эти нагрузки: его прочность на изгиб недостаточна. Для повышения прочности конструкции используется не только бетон, но и железобетон, то есть бетонный блок, в который вставляются стальные элементы — стальная арматура. Процесс вставки металла называется армированием фундамента лентами. Сделать это своими руками несложно, расчет прост, формы известны.
Количество, расположение, диаметр и степень армирования — все это должно быть указано в чертеже. Эти параметры зависят от многих факторов: и от геологических условий местности, и от веса возводимого здания. Если вы хотите иметь гарантированно прочный фундамент, вам нужен проект. Если же вы возводите небольшое здание, то можно попытаться сделать все самостоятельно, в том числе спланировать систему армирования, основываясь на общих рекомендациях.
Схема армирования
Расположение арматуры в ленточном фундаменте имеет прямоугольное сечение. Этому есть простое объяснение: такая форма лучше всего работает.
На ленточный фундамент действуют две основные силы: силы морозного пучения снизу и нагрузка от дома сверху. Середина ленты практически не нагружена. Чтобы компенсировать действие этих двух сил, обычно создаются две зоны армирования — сверху и снизу. Этого достаточно для мелкозаглубленных и среднезаглубленных фундаментов (глубина до 100 см). Для глубоких фундаментов требуется 3 зоны — необходимо армировать очень большую высоту.
Чтобы рабочая арматура оставалась в правильном положении, ее необходимо определенным образом закрепить. Для этого используются более тонкие стальные прутья. Они не участвуют в работе, они только удерживают рабочую арматуру в определенном положении — они создают структуру, поэтому этот вид армирования называется структурным армированием.
Как показано на схеме ленточного армирования, продольные арматурные стержни (рабочие стержни) соединены горизонтальными и вертикальными стержнями. Часто они выполнены в виде замкнутого контура — хомута. Так проще и быстрее работать, а конструкция получается более надежной.
Какая арматура нужна
Для ленточных фундаментов используются два типа стержней. Класс AII или AIII необходим для продольных стержней, которые несут основную нагрузку. Причем сечение должно быть ребристым: оно лучше сцепляется с бетоном и нормально передает напряжения. Для структурных перемычек используются более дешевые компоненты: первоклассный гладкий Al толщиной 6-8 мм.
В последнее время на рынке появилась и стеклопластиковая арматура. По словам производителей, они обладают лучшими прочностными характеристиками и более долговечны. Однако многие проектировщики советуют не использовать их в фундаментах жилых зданий. Согласно нормативам, это должен быть железобетон. Свойства этого материала давно известны и рассчитаны, разработаны специальные профили арматуры, которые помогают объединить металл и бетон в единую монолитную конструкцию.
Как поведет себя бетон в сочетании со стеклопластиком, насколько прочно эта арматура сцепится с бетоном, насколько хорошо эта пара выдержит нагрузки — все это неизвестно и не изучено. Если вы хотите поэкспериментировать, пожалуйста, используйте стекловату. Нет — отдайте предпочтение железной арматуре.
Сколько нужно арматуры?
Прежде чем отправиться в магазин за покупкой материала, необходимо знать, сколько нужно армировать фундамент лентами. Для этого нужно заранее подумать, какая система армирования фундамента лентами будет лучшим выбором, и сделать расчеты для конкретного объекта.
При строительстве небольших домов, гаражей и ванных комнат обычно используется следующая конфигурация каркаса:
- 2 пояса: верхний и нижний;
- каждый пояс состоит из 3-4 прутов арматуры;
- оптимальное расстояние между стержнями – 10 сантиметров. Учтите, что расстояние от арматуры до краев будущего фундамента должно составлять не менее 5 сантиметров;
- соединение поясов выполняется при помощи хомутов или отрезков арматуры при шаге 5-30 сантиметров, в зависимости от участка армирования.
Такая конфигурация является оптимальной. Если вы знаете размеры будущего здания, то несложно сделать соответствующие расчеты.
Допустим, вы хотите построить просторный каркасный или деревянный дом площадью 150 квадратных метров с наружными стенами окружностью 50 метров. Давайте произведем расчеты исходя из этого. При армировании фундамента лентами вы будете использовать СНиП и описанные выше свойства.
У нас есть две зоны с тремя стержнями в каждой. Итого — 6 раз по 50 = 300 метров арматуры основания. Учитываем количество прутьев, уложенных с интервалом 30 см. Для этого делим 50 метров на 0,3. Это дает 167 штук. Поперечные перемычки в этом фундаменте будут длиной 30 см, а вертикальные перемычки — 60 см. Для вертикальных перемычек нужно 167х0,6х2=200,4 метра. Для горизонтальных — 167х0,3х2=100,2 метра. Всего вам понадобится 300 метров более толстой рифленой арматуры и 300,6 метра более тонкой обычной арматуры. Получив эти цифры, вы можете купить материал в магазине — ленточный фундамент без арматуры долго не прослужит. Некоторые эксперты рекомендуют брать на 10-15% больше арматуры. Определенное количество материала необходимо для армирования угловых участков ленточного фундамента, которые используются для выполнения стыка.
Чем вязать каркас?
Правила армирования ленточных фундаментов заставляют отказаться от сварки в пользу анкеровки, так как при сварке металлические прутья теряют прочность в местах соединения в 2-2,5 раза. Кроме того, в этих местах чаще всего возникает коррозия, которая может разрушить арматуру в течение нескольких лет, значительно снижая надежность и прочность подконструкции. Единственным допустимым видом соединения является сварка. Это довольно сложный этап, который занимает много времени у неопытного пользователя. Однако многое зависит от используемого инструмента.
Классическим инструментом для соединения арматуры с ленточным фундаментом является специальный сетчатый крюк. С его помощью опытные мастера могут делать до 12-15 узлов в минуту (если, конечно, проволока для оплетки была заранее подготовлена и нарезана). Главным плюсом этого варианта является доступность — крючок можно купить во многих магазинах за сто рублей или даже дешевле. Минус — скорость работы с ним невелика, даже для мастеров. Помните — вам нужно сделать несколько сотен стяжек, даже если вам нужно укрепить небольшой фундамент.
Если вы хотите сделать работу как можно быстрее, можно использовать специальный пистолет для плетения косичек. Даже неопытный пользователь может легко сделать 25-30 узлов в минуту. Другими словами, производительность увеличивается как минимум в два раза. К сожалению, стоимость такого оборудования немаленькая — от 50 тысяч и выше. Кроме того, требуется специальный кабель — обычный может не подойти. Это еще больше увеличивает стоимость. Однако если у вас есть возможность арендовать пистолет для вязки на несколько часов или на день, не раздумывая соглашайтесь на такое предложение, но обязательно уточните максимальный диаметр арматуры, которую можно связать. Если вы работаете качественным инструментом, то на сборку каркаса вам понадобится максимум день — правильно армировать ленточный фундамент гораздо проще и быстрее. Если работать вручную, процесс может занять неделю и более.
Особенности сборки арматурного каркаса
Форма армирования ленточного фундамента рассчитывается во время строительства объекта. Согласно СНиПам, расстояние между горизонтальными элементами не должно превышать 400 мм. Расстояние между опорами должно быть равно или меньше 300 мм. Еще одним важным моментом является расстояние от края блока до начала прута. Арматура должна быть полностью погружена в бетон. Если она хоть немного приблизится к поверхности, коррозия металла неизбежна. Поэтому минимальное расстояние между краем бетонной плиты и стальным прутом составляет 5 см.
В системе облицовки арматура соединяется вместе, образуя единую конструкцию. Давайте теперь рассмотрим особенности этого процесса.
Способы вязки прутков
Свободное движение (или вытягивание) арматурных сеток внутри конструкции вызывает напряжения, которые влияют на прочность здания. Чтобы избежать этого, прутья прочно соединяются друг с другом. Для этого можно использовать три метода.
Первый метод — это сварка. Стальные элементы соединяются точечной сваркой. Это быстро и надежно, но не всегда возможно. В месте сварки металл становится хрупким и легче поддается коррозии. По этой причине сварка подходит только для материалов, в маркировке которых есть буква «С». Это означает, что сварка разрешена и шов не влияет на прочность элемента.
Металлические детали можно соединить с помощью пластиковых зажимов, которые сжимают элементы вместе и фиксируют их. Это быстро и просто. Но пластиковые зажимы также редко используются. Это связано с тем, что они не выдерживают низких температур и довольно дороги. Кроме того, скрепленную таким образом раму практически невозможно сдвинуть с места. Это возможно только в опалубке.
Наиболее важным методом соединения является сварка арматуры под ленточным фундаментом проволокой. Это самый дешевый и эффективный, а иногда и самый быстрый метод. Такая обвязка осуществляется с помощью различных приспособлений. Чаще всего проволока крепится с помощью специального сетчатого крюка. Это недорогое приспособление, которое можно сделать самостоятельно. Научиться оплетке якорей с его помощью несложно. Неопытный арматурщик может изготовить с его помощью арматуру за несколько часов. Недостатком этой техники является недостаточная прочность необходимых каркасов. Поэтому лучше крепить их непосредственно к опалубке.
Мастера также плетут тросы с помощью плоскогубцев или отвертки с импортным крючком. Есть еще одно приспособление — пистолет для плетения. Он надежно скрепляет отрезки всего за одну секунду, что очень важно, так как объем работы очень большой. В то же время пистолет громоздкий, поэтому работать с ним можно не везде. И самое главное, он требует специального кабеля и стоит дорого. Но если есть возможность взять пистолет в аренду, то лучше это сделать. Это значительно ускорит работу.
Армирование подошвы
Нижняя часть фундамента — это участок, наиболее подверженный промерзанию или боковому давлению грунтовых вод. Существует несколько способов армирования фундамента для обеспечения хорошего сцепления со сборным бетоном, но они применяются при строительстве промышленно значимых сооружений.
Арматурная сетка обычно используется для армирования основания фундамента малоэтажного жилого дома для увеличения прочности и неподвижности нижней части ленты. Решетка механически соединяется с каркасом фундамента, что особенно важно, если фундамент шире, чем сама лента.
Используются сборные или сварные решетки с поперечным расположением прутьев. Для участков на сложных грунтах рекомендуется использовать сварные конструкции из рабочих прутьев, выдерживающих нагрузки во всех направлениях.
Заключение
Армирование фундамента прутками — это фундаментальная задача, без которой все остальные работы становятся нецелесообразными. Сезонные движения грунта, изменения уровня грунтовых вод, тектонические воздействия и другие влияющие факторы требуют прочного и несущего фундамента.
Это может быть гарантировано только правильным и тщательно выполненным армированием, которое формирует внутренний скелет бетонной зоны и компенсирует все осевые растягивающие нагрузки.
