Как сделать каркас для фундамента
Арматура для фундамента: разновидности, особенности, стоит ли от добра добра искать
Обязательным элементом монолитных бетонных конструкций является арматурный каркас – плоский ли, пространственный, но он всегда есть. Именно этот «сердечник» обеспечивает бетону повышенную прочность, долговечность, надежность и устойчивость к различным деформациям. Длительное время существовали только железобетонные конструкции, так как армирование выполнялось стальным прутом (сеткой) и альтернативы не существовало. Однако некоторое время назад на рынке появился новый вид арматуры – композитная, стеклопластиковая или стеклобазальтовая. В 2018 году под нее даже разработали и ввели свод правил (СП 295 СП 295.1325800.2017 Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования). И если раньше у частников возникал только вопрос, какой прут и диаметр выбрать и как связать, то теперь появилась и проблема выбора. Чтобы понять, какая арматура для фундамента все же предпочтительнее, нужно разобраться с техническими характеристиками обоих видов и спецификой применения.
Обязательным элементом монолитных бетонных конструкций является арматурный каркас – плоский ли, пространственный, но он всегда есть. Именно этот «сердечник» обеспечивает бетону повышенную прочность, долговечность, надежность и устойчивость к различным деформациям. Длительное время существовали только железобетонные конструкции, так как армирование выполнялось стальным прутом (сеткой) и альтернативы не существовало. Однако некоторое время назад на рынке появился новый вид арматуры – композитная, стеклопластиковая или стеклобазальтовая. В 2018 году под нее даже разработали и ввели свод правил (СП 295 СП 295.1325800.2017 Конструкции бетонные, армированные полимерной композитной арматурой. Правила проектирования). И если раньше у частников возникал только вопрос, какой прут и диаметр выбрать и как связать, то теперь появилась и проблема выбора. Чтобы понять, какая арматура для фундамента все же предпочтительнее, нужно разобраться с техническими характеристиками обоих видов и спецификой применения.
Содержание
Назначение арматуры
При массе достоинств, а это и прочность, и устойчивость к агрессивным средам, и универсальность, и долговечность, прочный монолитный бетон характеризуется хрупкостью. Чтобы повысить его технические и эксплуатационные характеристики, выполняют армирование, получая железобетон (пока не будем заморачиваться с разграничением по типу применяемого прута). Арматурный каркас предотвращает деформации и разрушение бетона, подвергающегося сжатию и растяжению. Прочность стального прута на растяжение больше чем у бетона почти в двести раз, после застывания армированный бетон приобретает эти же свойства, так как конструкция начинает работать как одно целое. Арматура используется не только в узлах с высокой нагрузкой, в фундаменте дома, ленточном, свайном (столбчатом) или в плите, но и в перекрытиях, колоннах, лестницах, столбах и других монолитных конструкциях. В зависимости от типа армируемого сооружения, применяется плоский (горизонтальный, вертикальный) или пространственный каркас.
Так, ленточный фундамент подвергается действию двух основных сил – сверху на ленту «давит» дом, снизу, морозное пучение. Тогда как центральная часть ленты относительно статична. Поэтому армирование мелкозаглубленной и среднезаглубленной ленты (до 100 см) выполняется продольно, поясами с вертикальными перемычками или хомутами, в двух уровнях, в варианте более глубокого залегания – в трех.
Плиты значительно меньшей высоты и армируются одной или двумя сетками по всей площади, связанными из арматурного прута, диаметр и ячейка рассчитывается индивидуально. При установке арматурного каркаса используются фиксаторы, для обеспечения равномерного защитного слоя (подручные материалы и способы дистанцирования уже практически утратили актуальность). Его толщина также регламентируется нормативами и зависит как от типа железобетонной конструкции, так и от диаметра арматуры и режима эксплуатации.
Разновидности арматуры
Изначально под арматурой понималась исключительно стальная проволока определенного сечения и профиля, неответственные конструкции иногда армировали подручным металлоломом. Сегодня встречается два типа арматуры для фундамента и другого монолита.
У вас есть контактная точечная сварка? Нет? Тогда забудьте, ручной сваркой можно варить только нерабочую арматуру, т. е. соединения с ненормированной прочностью.
Перевожу. При сварке, происходит локальный перегрев и арматура становится хрупкой, поэтому сваривать ее не стоит. Я сваривал ту арматуру, которая крепит рабочую – подпорки, вертикальную. Еще прихватывал рабочую арматуру, но она Д26. А Д12 просто перекалится и ее можно будет выкинуть.
Классы стальной арматуры
Прочность арматуры напрямую зависит от ее класса и марки стали, недавно ввели новую маркировку, но повсеместно встречается и старая.
Сопротивление на разрыв, МПа
Для возведения частных малоэтажных зданий в качестве рабочей арматуры используется преимущественно второй и третий классы (А300 и А400) с периодическим профилем, если высота не превышает трех этажей.
Характеристики металлической и стеклопластиковой арматуры
Хотя композит позиционируют как проверенный временем, апеллируя к «возрасту» изобретения, а это примерно конец семидесятых минувшего века, по факту реального опыта применения в ответственных конструкциях «кот наплакал». Да, частный дом в СНТ и монолитно-каркасный человейник на 25 этажей в Москве – совершенно разные конструкции. И то, что в многоэтажках, арматура, используемая для фундамента, только стальная, аргумент косвенный, но для себя тоже хочется строить максимально надежно и долговечно. К достоинствам стеклопластика относят повышенную прочность, коррозионную стойкость и практичность (его проще транспортировать из-за эластичности и количества и монтировать).
Однако все эти плюсы нивелируются главным минусом пластика.
Модуль упругости (МПа), у стальной арматуры – 200000, у композитной – 55000-АСП и 71000-АБП. В этом и есть неоспоримое преимущество металла: 200000 против 71000.
Разница не просто заметная, композит проигрывает по модулю упругости практически в два раза, то есть, при пиковых нагрузках она просто порвется, а не растянется. И в ситуации, когда случится повреждение конструкции, разрушение будет практически мгновенным, что не оставляет шансов на счастливое спасение из-под рухнувшей плиты перекрытия. Да, пластиковая арматура не проржавеет, даже если не выдержать защитный слой, она прочнее, в фундаментах, будь то ленточный или плитный, ее использовать при определенных условиях можно, но нужно ли, под вопросом.
Тот самый случай, когда вроде бы лучшее, враг объективно хорошего, да еще и выгоды от такой замены никакой. Профильная тема, в которой обсуждалась целесообразность использования стеклопластиковой арматуры для фундамента дома, появилась еще в 2011 году, когда материал только появился, и реальных отзывов просто не могло быть. Прошло почти десять лет, но ситуация не изменилась.
Свойства композитной арматуры при применении для фундамента не изменились, цена стала немного ниже, но при сечении, обеспечивающем равные рабочие характеристики со стальной, стеклопластик все также в разы дороже стали. Нормативная база появилась по расчету армирования композитом, но по ней тоже армирование композитом в большинстве случаев частного домостроения выйдет дороже, чем сталью, т. к. никакой «равнопрочной замены», впариваемой продавцами стеклопластика, расчеты не дают. Все также – армировать стеклопластиком можно, но в частном домостроении обычно невыгодно.
Базовые рекомендации по армированию фундаментов
Как и любые другие элементы строительных конструкций, армирование фундамента выполняется на основании расчетов с учетом предполагаемых нагрузок и условий (тип грунта, уровень промерзания, уровень грунтовых вод и др.). Самостоятельно выполнять расчет арматуры для ленточного, плитного или иного вида фундамента или довериться профессионалам, решение индивидуальное. В первом случае подсчитать, сколько арматуры пойдет на фундамент помогут специальные формулы и калькуляторы, а также профильные ветки форума. Существует и ряд общих рекомендаций, которых необходимо придерживаться при выполнении работ по устройству типового ленточного фундамента.
Стальная арматура, применяемая для ленточного фундамента или другого бетонируемого основания, может быть ржавой, как с пятнами, так и с равномерным налетом, по всей поверхности, при больших объемах можно укладывать без предварительной очистки.
Арматуру, которая подверглась коррозии, с кавернами и отслаивающимися пластами, закладывать в основание не рекомендуется. Как бы ни прыгнули цены, применять для фундамента дома металл с уже ухудшившимися свойствами, не лучшая идея – «кроилово ведет к попадалову».
Цена вопроса
Стоимость стальной арматуры за последний год прыгнула практически на 90%, что с учетом объемов, необходимых для укладки в фундамент, серьезно ударило по строительному бюджету. Власти предпринимают попытки по урегулированию проблемы и предотвращению дальнейшего роста, и они вроде бы даже успешные. Однако сомнительно, что взлетевшие почти до семидесяти тысяч за тонну цены, вернутся к прошлогодним значениям (около сорока тысяч). Но если для крупных концернов подобное удорожание, особенно, при строительстве по каркасно-монолитной технологии, критично, то для частников хоть и «больно», но терпимо. Отказываться от железобетонных фундаментов или бежать закупаться пластиковой (так частенько называют композитную), вряд ли станут массово.
Даже в нынешних условиях стальная арматура как была лучшей для фундамента, так и остается. А прибавка к общестроительному бюджету пусть даже 100-150 тысяч рублей – не столько повод отказаться от стройки, сколько стимул найти, где можно их с умом сэкономить.
При монтаже арматурного каркаса пруты приходится не только вязать, но и гнуть, а упростить этот процесс поможет самодельная приспособа от наших умельцев. Также форумчане предлагают оптимизировать и вязку арматуры за счет подручных средств и хитростей. В видео – опытный инженер рассказывает о правильном армировании ленточного фундамента.
Основные правила и схема армирования ленточного фундамента своими руками
Чтобы выстроить малый дом в 1-2 этажа, хоз. постройку, придорожный магазинчик или гараж устраивается ленточный фундамент.
Это недорогой и надежный вариант при возведении строений малой этажности.
На его заливку расходуется минимум материалов и времени.
Бетон сам по себе довольно хрупкий и подвержен разрушению. Для его упрочнения используется арматурный каркас.
Строительные работы до начала процесса
Перед началом армирования необходимо сделать чертеж фундамента. Он должен подпирать внешние стены и несущие внутренние перегородки. После производится расчет арматурного каркаса.
Перед непосредственным началом строительных работ по вязке скелета необходимо:
Главные элементы для обустройства арматурного каркаса
От правильно собранной конструкции зависит ее надежность и долговечность.
Любой каркас ленточного фундамента включает такие арматурные элементы:
Правильный остов повышает несущую способность строения. Он также препятствует воздействию деформационных сил извне.
Какие схемы существуют?
Существует две установленные схемы продольной установке арматуры:
Если принять ширину основания для фундамента более чем 500 мм, то используется вторая схема. Это зависит от норм, которые предписывают рядом расположенные стержни укладывать с интервалом 400 мм друг от друга.
При возведении фундамента любой высоты применяется два пояса армирования:
Типовые схемы по устройству углов и Т-образных примыканий применяются хомуты:
На рисунке изображен чертеж схемы армирования ленточного фундамента с применением Г и П элементов:
Гнутые элементы должны быть продолжением основных продольных прутьев и «наслаиваться» на них на 600-700 мм, но не короче 50 диаметров арматуры. Шаг арматуры в местах расположения углов вычисляется по соотношению: 0,75 х высоты фундамента.
Выбор и расчет
При армировании необходимо использовать арматуру класса АIII. Она отличается рифленой поверхностью. Ее применяют для продольных и поперечных хлыстов, а также в упрочнении углов.
Такой тип, по сравнению с гладкой, имеет лучшую сцепляющую способность с бетоном. Гладкие класса АI применяют для вертикальных элементов.
Допустимо применять только горячекатаную сталь марок:
В настоящее время помимо стандартных металлических прутков применяют арматуру из стеклопластика. Ее прочность выше, чем у стальной. Но такой тип чаще используется в крупногабаритном строительстве для уменьшения нагрузки.
Упрощенный план расчета:
Данные формулы применимы только при возведении небольших построек. Габаритные строения в соответствие со СНиП требуют учитывать запас арматуры для обеспечения достаточной прочности.
При планировании постройки в три этажа и выше, либо при наличии подвижных грунтов, предпочтительнее заказать расчет и схему в специализированной строительной фирме.
Еще больше информации о расчете арматуры в видео:
Необходимые инструменты и материалы
Прежде чем приступить к строительно-монтажным работам нужно заранее собрать необходимые инструменты и приспособления:
Обустройство опалубки и подушки
Для устройства опалубки используются ОСБ-плиты, деревянные конструкции, фанера или ДВП. Материал должен удерживать бетон и не сгибаться под его давлением. Чем выше фундамент, тем прочнее требуется материал.
Сборка опалубки поэтапно:
Следом устраивается песчаная подушка. Ее толщина варьируется в пределах 200 мм. При этом песок следует предварительно утрамбовать. Для быстрой трамбовки достаточно намочить песок водой.
Как правильно армировать — пошаговая инструкция
Связывание арматуры для остова делается либо сразу в опалубке, либо за ее пределами с последующей установкой в местах использования.
Этапы вязки «скелета» фундамента:
Независимо от того, где происходит вязка: непосредственно в опалубке или же отдельно с последующей установкой в опалубку – последовательность шагов неизменна. Если части каркаса собираются отдельно, то их необходимо хорошо связать между собой непосредственно в опалубке.
Все пересечения арматуры должны вязаться проволокой. Иногда допустимо применять хомуты из пластика. Использование сварочного аппарата для соединения элементов запрещается строительными нормами.
Как правильно гнуть арматуру?
Правильность работы с инструментами, которые способны согнуть металлические основы для дальнейшего использования в процессе армирования, позволяет создавать правильные и надежные гнутые элементы костяка.
Чтобы согнуть металлический прут существует два способа:
Горячий метод делает место сгиба хрупким. Для дальнейшей работы необходимо остудить готовое изделие на открытом воздухе.
Раскрой
Если диаметр прутьев не превышает 12 мм, для резки применимы ножовка по металлу, либо ленточная пила. Если диаметр штырей больше 12 мм, лучше применять «болгарку» со специальной насадкой, предназначенной для «мягкой» стали.
Автоматический инструмент способствует ускорению строительно-монтажных работ, но требует аккуратной работы, чтобы избежать травматизма.
Расположение
Арматура должна отступать от края фундамента вовнутрь на 50-60 мм. Это предотвратит коррозию металла внутри фундамента и создаст защитный слой из бетона. Глубже делать не рекомендуется, так как остов перестанет выполнять свои функции и противостоять внешним воздействиям среды на бетон.
Для создания цельносвязанного каркаса необходимо соединять вертикальные и поперечные стержни одним хомутом.
Для создания защитного бетонного слоя внизу фундамента под каркас на расстоянии около 0,5 метров необходимо подкладывать кирпичи. При этом не следует допускать прогибов скелета.
Как правильно уложить продольную арматуру?
Продольная арматура должна обеспечивать равномерность распределение деформационных сил по всему фундаменту.
То есть она делает бетон работоспособным. В п. 7.3.6 СНиП 52-01-2003 указывается, что шаг между продольными армирующими прутами нужно рассчитывать исходя из их типа (стены, плиты перекрытия, балки, колонны), а также высоты и ширины поперечного сечения.
Но при этом расстояние между продольными прутками не должно быть более 400-500 мм. При укладке следует использовать целые хлысты без соединений, удлиненные на 1,5-2 метра для того, чтобы сделать загибы по углам. Это повысит их прочность.
Укладка поперечной
Правила поперечного армирования рассмотрены в п. 7.3.7 СНиП 52-01-2003. Вертикальная и поперечная арматура размещается с отступом до 300 мм друг от друга.
Но при этом это расстояние не должно быть меньше половины высоты основания. Она забирает на себя часть поперечной нагрузки, которая воздействует на бетон и предупреждает формирование наклонных трещин.
Процесс вязки
Для вязки существует специализированная «вязальная» проволока. Чтобы правильно выбрать необходимый материал, нужно обратить внимание на его состав.
В состав вязальной проволоки входит низкоуглеродистая сталь. Отличается она белым цветом.
В процессе связывания достаточно приобрести проволоку диаметром от 1,0 до 1,4 мм. Если использовать минимальную толщину, то материал легко рвется. При использовании более толстой продукции в процессе монтажа будет сложно ее скручивать.
Для вязки двух элементов остова необходимо подготовить отрезы длиной 250-500мм, для соединения трех штырей нужны отрезы не менее 500мм. Отрезаемая длина зависит от диаметра связываемых материалов. При связывании нескольких элементов, вязальную проволоку следует складывать пополам.
Длину скрутки не следует делать слишком большой. Достаточно 3-5 витков для создания прочного соединения.
Углы основания
Чтобы обеспечить гармоничный переход двух векторов разной нагрузки, нужно правильно произвести армирование углов. В этом случае применимы гнутые элементы.
При достаточной длине продольных стержней лучше будет завести хлысты за угол на 600-700мм. Цельные элементы значительно повысят прочность отдельных хомутов.
При этом шаг пояса из вертикальной и поперечной арматуры должен составлять ½ шага прямых участков ленточного фундамента.
Возможные ошибки и как исправить
Малый напуск арматуры или его отсутствие в каркасе недопустим, так как в процессе бетонирования костяк может двигаться.
Это может привести к нарушению готового изделия. Лучше оставлять припуски по 200 мм.
Сварка элементов или связывание неподходящим материалом, например, веревкой недопустимы.
Сварка делает узел крепления хрупким, а веревка не обеспечивает достаточной прочности соединения.
Армирование углов без напусков. Армирование углов внахлест хлыстом может привести к быстрому разрушению и неравномерному переходу нагрузок между двумя частями фундаментной конструкции. Для решения проблемы включаются добавочные гнутые элементы.
Заключение
В технологическом плане армирование ленточного фундамента – процесс запутанный и трудоемкий. Но его вполне реально осуществить самостоятельно с использованием инструкций. Достаточно использовать силу двух-трех рабочих и подготовить несколько простых расчетов. Такой фундамент станет хорошим началом для будущего негабаритного строения.