Ленточный фундамент занимает основное место среди всех опорных конструкций для зданий и сооружений.
Он способен эффективно работать на самых сложных грунтах, имеет оптимальный набор эксплуатационных качеств.
Монолитные конструкции ленты не теряют своих рабочих качеств до 150 лет, что превышает срок службы стен дома.
Такие высокие возможности возникли из-за высокой жесткости и прочности ленты, которые обеспечивает совместная работа бетона и металлической арматуры.
Каждый из них выполняет свою функцию, в сумме обеспечивая надежность и высокую несущую способность ленточного основания.
Как работает арматура в ленточном фундаменте
Арматурный каркас необходим для компенсации осевых противонаправленных (растягивающих) нагрузок, возникающих в ленте при появлении деформирующих воздействий — изгибающих или скручивающих усилий.
Особенность бетона состоит в способности принимать гигантские давления без каких-либо последствий.
При этом, он практически беззащитен перед разнонаправленными усилиями, быстро покрывается трещинами и разрушается.
Поэтому для ленты крайне опасны любые усилия, приложенные в одной точке — например, боковые или вертикальные нагрузки пучения. Арматурные стержни предназначены для приема этих усилий на себя.
Существует горизонтальная (рабочая) и вертикальная арматура. Основные нагрузки принимают горизонтальные стержни.
Они имеют больший диаметр и рифленую поверхность, обладающую хорошим сцеплением с бетоном.
Вертикальные стержни выполняют две функции:
- Фиксация рабочей арматуры в необходимом положении до момента заливки бетоном.
- Частичная компенсация скручивающих усилий.
Первая задача основная, а вторая — дополнительная, поскольку наличие таких специфических нагрузок наблюдается довольно редко.
В большинстве случаев вертикальная (гладкая) арматура служит лишь опорной конструкцией, удерживающей рабочие стержни в необходимом положении до момента заливки.
Они довольно толстые, так как заливка — процесс с достаточно интенсивными воздействиями на каркас, сосредоточенными в одной точке (место падения тяжелого материала в опалубку), а также распределенными по всей длине (штыкование, обработка виброплитой).
Чем соединять
При укладке армирующих поясов продольные и поперечные составляющие необходимо каким-то образом соединять. Это делают двумя способами: сваркой и вязкой с помощью проволоки.
Сварка — быстрый способ, но не самый лучший. Дело в том, что местах, которые подверглись воздействию высоких температур, сталь более подвержена коррозии. Это в условиях укладки в бетон — очень плохое качество.
Соединять арматуру можно при помощи сварки или проволокой
Если и еще один минус сварного соединения арматуры — во время заливки или трамбовки раствора есть довольно реальные шансы нарушить соединение. Оно обычно носит точечный характер и обломать его можно.
Соединенные сваркой элементы каркаса имеют большую прочность, но такое основание лишено возможности реагировать на подвижки грунта. А это ведет к образованию напряжений в бетоне и появлению трещин. Потому делаем вывод: на пучнистых и сыпучих грунтах лучше использовать вязку.
Вязка арматуры при помощи проволоки проводится вручную. Есть некоторые приспособления, облегчения процесса — крючки, клеши, пистолеты. Но все равно процесс занимает приличное количество времени.
Подробнее о том, как вязать арматуру для фундамента, читайте тут.
Инструкция по работе с калькулятором
В сети интернет имеется немало онлайн-калькуляторов, помогающих рассчитать параметры ленточных фундаментов по всем важным позициям. Расчет арматуры с их помощью занимает буквально пару минут.
Например, на сайте необходимо лишь внести собственные данные в соответствующие окошечки программы и нажать кнопку «рассчитать».
Дается схема армирования, в которой надо указать основные параметры — количество рабочих стержней в одном ряду, общее число рядов, расстояние между вертикальными прутками и т.п. В отдельном окне указывается стоимость арматуры за единицу.
В результате программа выдает количество арматуры и общую цену. Расчет производится просто и быстро, кроме арматуры ресурс выдает параметры всех элементов ленты — опалубки, количества бетона и т.д.
Недостатком данного калькулятора можно считать необходимость заранее знать схему армирования, диаметр стержней и рыночную стоимость материала.
Если требуется определить количество и сечение стержней, ресурс бесполезен. Он дает только количественную информацию, не касаясь качественных моментов, что иногда не совсем то,что нужно.
ВАЖНО!
Не все онлайн-калькуляторы работают по такому алгоритму. Имеются и другие, определяющие именно размеры и общие параметры арматурного каркаса, которые станут полезными для получения первичной информации. Стоимость материала следует узнавать непосредственно у продавцов, поскольку в этом вопросе имеется масса специфических факторов.
Схема закладки
Точно рассчитать арматуру на фундамент позволяет раздел 8.3. Свода Правил.
Защитный слой В железобетонных фундаментах для стальных деталей предусматривают защитный слой, который обеспечивает:
совместную работу всех частей; защиту стержней от агрессивного влияния окружающей среды (влага), химвеществ; огнестойкость. В грунте толщина слоя (расстояние от стержней до любого внешнего края бетона) выбирается не меньше 40 мм. На открытом воздухе расстояние уменьшают до 30 мм.
Порядок расчета
Рассмотрим, как рассчитать арматурный каркас ленты самостоятельно.
Прежде всего, необходимо определить количество рабочих стержней в одном ряду. Для этого понадобится использовать требование СП 52-101-2003, ограничивающее максимальное расстояние между соседними прутками в 40 см.
Учитывая, что глубина погружения рабочей арматуры не должна превышать 2-5 см, получаем:
- Для лент толщиной менее 50 см — 2 рабочих стержня.
- Для лент шире 50 см — 3 стержня.
В случаях, когда можно использовать и 2, и 3 стержня в одном ряду, обычно стараются подстраховаться и принять большее значение, так как фундамент — ответственный и важный участок постройки.
Вторым этапом является определение диаметра рабочих стержней. Для этого понадобится рассчитать площадь сечения рабочей части ленты, умножив ширину на высоту.
Общая площадь сечения арматуры составляет 0,1% от сечения (это минимально возможное значение, его можно увеличить, но нельзя уменьшать).
Получив это значение, надо разделить его на число рабочих стержней. По таблице диаметров арматурных прутков находится наиболее удачный вариант, который и принимается в работу.
Диаметр вертикальной арматуры выбирается исходя из высоты ленты:
- При высоте до 60 см — 6 мм.
- От 60 до 80 см — 8 мм.
Диаметр поперечных стержней обычно принимается равным 6 мм.
Для подсчета количества рабочих стержней надо умножить их число в решетке на общую длину ленты, после чего полученное значение делится на длину рабочего прутка (обычно 6 м, но это значение лучше узнать у продавцов точно).
Вертикальную арматуру рассчитывают путем умножения количества хомутов на длину единицы.
Количество получают делением общей длины ленты на шаг хомутов (обычно 50-70 см).
Ведомость расхода
| ø12 | ø8 | ø6 | |
| Общая длина | 95,23 м | 153,42 м | 98,6 м |
| Масса 1 метра по сортаменту | 0,888 кг | 0,395 кг | 0,222 кг |
| Общая масса | 84,6 кг | 60,6 кг | 21,9 кг |
| Количество прутков по 11,7 м | 9 | 14 | 9 |
Внимательный расчет материала для строительства, позволит сэкономить время и деньги.
Пример вычисления необходимых параметров
Рассмотрим расчет арматуры для ленточного фундамента на примере.
Допустим, что высота ленты составляет 100 см, а ширина — 40 см (распространенный вариант мелкозаглубленного фундамента).
Тогда площадь сечения составит:
40 • 100 = 4000 см2.
Определяем общую площадь сечения арматуры (минимальную):
4000 : 1000 = 4 см2.
Поскольку ширина ленты составляет 40 см, то в одной решетке нужно разместить 2 стержня, а общее количество составляет 4 шт.
Тогда минимальная площадь сечения одного прутка составит 1 см2. По таблицам СНиП (или из иных источников) находим наиболее близкое значение. В данном случае можно использовать арматурные стержни толщиной 12 мм.
Определяем количество продольных стержней. Допустим, общая длина ленты составляет 30 м (лента 6 : 6 м с одной перемычкой 6 м).
Тогда количество рабочих стержней при длине 6 м составит:
(30 : 6) • 4 = 20 шт.
Определяем количество вертикальных стержней. Допустим, шаг хомутов составляет 50 см.
Тогда при длине ленты 30 м понадобится:
30 : 0,5 = 60 шт.
Определяем длину одного хомута.
Для этого от ширины и высоты сечения отнимаем по 10 см и складываем результаты:
(40 — 10) + (100 — 10) = 120 см. Длина одного хомута равна 120 • 2 = 140 см = 2,4 м.
Общая длина вертикальной арматуры:
2,4 • 60 = 144 м. Количество стержней при длине 6 м составит 144 : 6 = 24 шт.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ!
Полученные значения следует увеличивать на 10-15%, чтобы иметь запас на случай ошибок или непредвиденных расходов материала.
Ведомость расхода
Для покупки и транспортировки необходимо свести все значения в одну таблицу.
| ø14 | ø8 | ø6 | |
| Длина | 216,7 м | 388 м | 207,5 м |
| Масса 1 метра по сортаменту | 1,21 кг | 0,395 кг | 0,222 кг |
| Общая масса | 262,2 кг | 153,26 кг | 46,07 кг |
| Количество прутов по 11,7 м | 19 | 34 | 18 |
Чтобы получить количество нужных прутов надо общую длину требуемой арматуры разделить на 11,7 метров (стандартная длина прутка).
Виды и размеры
Существует две основные разновидности арматуры:
- Металлическая.
- Композитная.
Металлические стержни, используемые для сборки арматурного каркаса, имеют ребристую или гладкую поверхность.
Ребристые стержни идут на горизонтальную (рабочую) арматуру, так как они имеют повышенную силу сцепления с бетоном, необходимую для качественного выполнения своих функций.
Вертикальные прутки, как правило, гладкие, так как их задача сводится к поддержанию в нужном положении рабочих стержней до момента заливки. Диаметр стержней колеблется в пределах от 5,5 до 80 мм. Для частного домостроения используются рабочие стержни 10, 12 и 14 мм и гладкие 6-8 мм.
Композитная арматура состоит из разных элементов:
- Стекло.
- Углерод.
- Базальт.
- Арамид.
- Полимерные добавки.
Наиболее широко применяется стеклопластиковая арматура.
Она имеет наибольшую прочность, самая жесткая и устойчивая к растягивающим нагрузкам из всех остальных вариантов.
Как и все виды композитных стержней, стеклопластиковая арматура полностью устойчива к воздействию влаги.
Производители заявляют о неизменности эксплуатационных качеств в течение всего периода службы, но на практике справедливость такого утверждения пока не проверена. Проблема композитной арматуры в сложности технологии, из-за которой качество материала у разных производителей заметно отличается.
Кроме того, композитные стержни не способны сгибаться, что неудобно при сборке каркасов и снижает прочность угловых соединений каркаса.
ВАЖНО!
Среди строителей отношение к композитной арматуре сложное. Не отрицая положительных качеств, они не слишком доверяют малоизученным строительным материалам, не прошедшим полный цикл эксплуатации. Кроме того, металлическая арматура имеет вполне определенные технические характеристики, тогда как композитные виды обладают довольно большим разбросом свойств. Все эти факторы ограничивают применение композитных стержней.
Ассортимент металлопродукции
Классы арматурной стали Для железобетонных конструкций используют арматуру:
горячекатаную, гладкую или с периодическим профилем (кольцевым или серповидным) диаметром от 6 до 40 мм; термически и механически упроченную с периодическим профилем, 6–40 мм; холоднодеформированную периодического сечения (3–12 мм). Рекомендовано использовать гладкую арматуру классом не ниже А-240 (А-I). Для ребристой (периодического профиля) выбирают класс А-300 и выше. В местности, где температура опускается ниже 30°С, класс А-300 использовать запрещено.
Предпочтительно использовать изделия с периодическим профилем – с приливами в виде колец или серпа. Неровности увеличивают площадь сцепления стержней с бетоном и прочность всей конструкции.
В последнее время в продаже появилась композитная арматура. Производитель рекомендует её использовать взамен стальных изделий.
СП 295.1325800.2017 не разрешает использование композитных изделий для фундаментов.
Как сделать правильный выбор
Выбор арматурных стержней основан на расчетных данных и предпочтениях строителей.
Обычно выбирают металлические стержни, хотя и композитную арматуру с каждым годом все активнее применяют при строительстве ленточных оснований. Предпочтение металлическим пруткам отдается из-за возможности придать им необходимый изгиб, чего со стеклопластиковыми стержнями сделать невозможно.
Особенно это важно при строительстве лент с криволинейными участками или при наличии углов перелома, отличных от 90°.
Кроме того, металлическая арматура экономичнее, так как позволяет делать хомуты из одного прутка, без необходимости создавать несколько точек соединения.
Диаметры стержней давно отработаны на практике, нередко их выбирают без предварительного расчета — при ширине ленты около 30 см используют пруток 10 мм, для лент шириной 40 см выбирают 12-мм стержни, а при ширине более 50 см — 14 мм. Толщину вертикальной арматуры определяют по высоте ленты, до 70 см выбирают 6 мм, а при высоте свыше 70 см — 8 мм и более.
Назначение армирования
Арматура оказывает сопротивление нагрузкам на фундамент со стороны грунта и самого здания Ленточные фундаменты представляют собой монолитную фундаментную конструкцию из железобетона. Изготавливают основание непосредственно на месте постройки.
Железобетон — бетон, внутри которого расположен металлический каркас из арматуры. Металл позволяет выдержать поперечные нагрузки, которые создают:
снизу-вверх — процессы пучения грунта; сверху вниз масса постройки. Чистый бетон поперечным нагрузкам сопротивляется плохо. Сталь, заложенная внутрь конструкции, способна сделать фундамент в десятки раз прочнее.
Под нагрузкой каждый метр бетона может растягивается на 2–4 мм, тогда как сталь от 4 до 25 мм. Бетон же во много раз лучше переносит сжатие.
