Грамотное армирование монолитной ж/б плиты

Зачем нужно производить контроль использования арматуры?

Расчет количества арматуры необходим для прочности сооружения, а также сокращения затрат на строительство. Расход арматуры на куб бетона позволяет определить требуемое количество материала — бетонной составляющей и каркаса. Если стальных элементов будет недостаточно, то конструкция получится непрочной. Если же прутьев закладывают намного больше, чем необходимо — это понесет дополнительные затраты, причем в этом нет необходимости. Поэтому количество арматуры в 1 м³ бетона рассчитывают, согласно 3-м основным сведениям о постройке:

• вид почвы;
• расчет арматурных прутков;
• нагрузка фундаментной плиты.

Как армировать углы ленты фундамента

Углы фундаментной конструкции подвергаются самым большим нагрузкам, поэтому к их армированию подходят с позиции усиления соединения двух каркасных решеток. Существует несколько схем и правил, которыми пользуются в строительстве. Они однозначно непростые, но выбирать приходится одну для всех узлов.

Схемы армирования углов фундамента

На фото показаны две схемы соединения двух смежных армокаркасов, расположенных в соседних траншеях ленточного фундамента. Хорошо видно, что для соединения используются концы арматурных стержней, которые согнуты под прямым углом и входят в соединения со смежными прутьями внахлест.

Важно понимать, такой переход армирования требует дополнительных вертикальных элементов каркаса, которые устанавливаются прямо в углу конструкции. Поэтому их вяжут внутри траншеи после сборки ленты

Стержни, укладываемые внахлест, также связываются между собой проволокой. Чем ближе к углу фундамента, тем чаще устанавливаются поперечные и вертикальные элементы с шагом, равным половине основного шага. Без этих нюансов говорить о качестве не приходится. Это расходы, они неизбежны, если говорим о качестве конечного результата.

Армирование подошвы ленточного фундамента

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.

Два способа армирования подошвы ленточного фундамента: слева для оснований с нормальной несущей способностью, справа — для не очень надежных грунтов

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.

Установка решеток в траншеи

Две решетки готовы, можно укладывать в траншею и опалубку. Но перед этим надо установить на дно подставки, которые обеспечивают нахождение армирующего каркаса в теле бетонной конструкции. То есть, обеспечивать расстояние от плоскостей фундамента – 5-8 см. Можно использовать готовые изделия из металла, изготавливают их своими руками из остатков арматуры, другого стального профиля, используют цельные кирпичи, камень подходящего размера.

Решетки устанавливаются строго вертикально по отвесу и крепятся между собой поперечными элементами каркаса. Начинать крепление нужно снизу, поднимаясь вверх.

Готовые подставки под фундамент

Армирование тупых углов

При сложной геометрии ленточного фундамента, некоторые углы могут быть гораздо больше 90 градусов. Тупой угол также необходимо армировать по специальным схемам, увеличивающим прочность каркаса. Существуют два основных способа правильного армирования тупых углов фундамента.

Первый способ

Оптимальным решением для армирования тупого угла является загиб внешней продольной арматуры под необходимым углом. Внутренние продольные хлысты также загибаются под тем же углом, и вяжутся к внешней продольной составляющей каркаса. Длина каждой загнутой части внутреннего продольного прутка составляет не менее 50 диаметров основной арматуры.

Второй способ

Для укрепления тупых угловых частей каркаса используются дополнительные элементы, загнутые под необходимым углом. Длина плеча такого изогнутого элемента должна равняться не менее 50 диаметров продольной арматуры. Перехлест при вязке варьируется в пределах от 35 до 50 диаметров арматуры в зависимости от марки цемента, применяемой для бетонного раствора.

Требования ГОСТ и СНиП

Выполнение работ по изготовлению и последующему монтажу арматурных каркасов можно условно разделить на две регулируемые области:

• производство сварочных работ. Главным нормативным документом является СНиП III-4-80, описывающие требования безопасности, прежде всего, пожарной, предъявляемые к выполнению сварочных работ. Они относятся к опасным и влияющим на безопасность жизни человека, поэтому контролируются особенно тщательно;
• любые арматурные работы, в том числе изготовление и монтаж. Регулируются ГОСТами 19292-73 и 23279-85, а также несколькими СНиПами – 23-81, 3.03.01-87, 3.09.01 – 85, 2.03.01-84.

Основные требования следующие:

• сварщики должны иметь действующую аттестацию;
• работы могут выполняться в точном соответствии с предварительно разработанным ППР на сварочные работы;
• арматурные каркасы изготавливаются в соответствии с чертежами на них.

Соединение арматуры

Арматура, скрепленная с помощью вязки, образует более динамичную систему

Для фиксации элементов армокаркаса буронабивных свай, ленточного или плитного фундамента используют несколько способов. Самый простой вариант – с помощью точечной электрической сварки, позволяющей быстро скреплять места пересечения металлических стержней. К недостаткам такого метода относятся:

• ограниченный ассортимент стальных прутьев, которые можно соединять своими руками, используя сварку;
• жесткость каркаса и отсутствие люфта;
• снижение прочностных характеристик металла в местах фиксации сваркой и склонность его к образованию коррозии.

Более эффективным способом соединения металлических стержней своими руками в единую конструкцию является вязание. Его выполняют с применением специальной проволоки, из которой в местах нахлеста отдельных элементов формируют и закручивают петли. В некоторых случаях каркас из стальных прутьев делают, используя в качестве крепежа строительные хомуты из пластика.

Полезные советы перед началом вязки арматуры

Во-первых, запомните главное правило: арматура не соединяется с помощью сварки, а именно связывается.

Связывание арматуры – схема

Суть в следующем: контакт металла с электродом способствует уменьшению прочности первого настолько, что даже нагрузки, происходящие при минимально возможной усадке фундамента, способны привести к катастрофическим последствиям, последовательность которых обычно следующая:

• места соединения арматуры разрушаются;
• армирующий каркас распадается;
• бетонная конструкция начинает трескаться.

Сварка армокаркаса на станке

Во-вторых, вертикальные опорные стержни, устанавливаемые в качестве опор для горизонтально ориентированных прутков, нельзя просто забивать в землю. Правильно делать так: нижний армирующий ряд укладывается на специальные пластиковые фиксаторы (т.н. «подстаканники», демонстрировались ранее), а верхняя часть вертикальных прутьев связывается с верхним рядом каркаса. Подобное размещение исключит контакт прутьев с внешней средой.

Схема армирования угла

Пластиковый фиксатор для арматуры

В-третьих, верхний горизонтальный ряд каркаса должен обвязываться изнутри – так сложнее, но правильнее. Нередко неосведомленные застройщики допускают ошибку, оставляя верхний ряд каркаса незафиксированным. Если бетон будет заливаться вручную, ничего страшного в подобных условиях не случится. При заливке же специальным бетононасосом смесь подается под давлением. Создаваемое давление будет приводить к раздвиганию арматуры в стороны, в результате чего проволока может лопнуть.

В-четвертых, при выполнении армирования нужно уделять особое внимание углам конструкции, т.к. именно они являются самым слабым местом фундамента

В таких участках прутья не укладываются под прямым углом, а сгибаются. Перехлесты, при этом, прячутся в стене

Важно, чтобы соседние арматурные прутки не перехлестывались в одной точке. Принцип продемонстрирован на изображении

Принцип правильного армирования

Расчет объема арматуры

А сколько именно арматуры нужно для укладки и армирование ленточного фундамента – принимают во внимание то, какая именно схема будет применяться в том или ином случае. Если возводиться небольшого размера дом, гараж или же баня – применяется строителями следующая схема:

• укладка нижнего, после верхнего пояса.
• 3-4 арматурных прута в каждом поясе.
• расстояние между каждым из стержней – 10 см., но расстояние между краями фундамента и арматурой – 5 см.
• соединение в единое целое пояса проводят посредством применении специального хомута, при шаге от 5 и до 30 см.

Такая схема считается самой оптимальной и принимая во внимание размеры будущее постройки и самого фундамента не так уж и сложно провести расчеты. Как пример, вы строите дом при площади в 150 кв.м., и внешними стенами периметра в 50 м

Применяют два пояса и по 3 прута в каждом – получаем 6, умножаем на 50. Соответственно сумма в 300 метров это и будет основанием арматуры

Как пример, вы строите дом при площади в 150 кв.м., и внешними стенами периметра в 50 м. Применяют два пояса и по 3 прута в каждом – получаем 6, умножаем на 50. Соответственно сумма в 300 метров это и будет основанием арматуры.

Рисунок 2. Арматурный каркас

Перемычки идут с шагом в 30 см., потому 50 делим на 0.3 – выходит 167 штук при длине каждой в 30 см.. На вертикального типа перемычки нужно 200.4 метра – 167 множим на 0.6 и на 2. Для горизонтальных – 100.2 метра, поскольку 167 умножаем на 0.3 и на 2. Потому нужно закупать 300 м. толстой, с рифленой поверхностью и 300.6 с гладкой поверхностью арматуры

Но важно отметить – оптимально покупать материал с запасом в 10-15% от итогового подсчета объема стройматериала

Коэффициент армирования – предельное значение для монолитных фундаментов

Желая обеспечить повышенный запас прочности конструкций из железобетона, нецелесообразно превышать максимальный процент армирования.

Нецелесообразно превышать максимальный процент армирования, чтобы обеспечить повышенный запас прочности конструкций

Это приведет к негативным последствиям:

• ухудшению рабочих показателей конструкции;
• существенному увеличению веса изделий из железобетона.

Государственный стандарт регламентирует предельную величину уровня армирования, составляющую пять процентов

При изготовлении усиленных конструкций из бетона важно обеспечить проникновение бетона в глубь арматурного каркаса и не допустить появления воздушных полостей внутри бетона. Для армирования следует использовать горячекатаный пруток, обладающий повышенной прочностью

Способ вязки

Существует большое количество схем вязки арматуры, где одним из простых является обычная скрутка двойной проволокой. Ее часто используют, когда проводят сборку армокаркаса своими руками. Для процесса потребуется специальный инструмент – крючок. Его сделают самостоятельно из толстой проволоки или тонкой арматуры или покупают готовое приспособление, благо они продаются в строительных магазинах.

1. Отрезается кусок проволоки длиною 25-30 см.
2. Он складывается вдвое.
3. Обворачивается вокруг двух соединяемых прутьев.
4. В петлю вставляется крючок.
5. Делается два оборота.
6. Вставляется один свободный конец проволоки.
7. Делается еще два оборота.
8. Вставляется второй конец.
9. И еще два-три оборота.

Крючок для вязки

Важно не перекрутить проволоку. Надо оставить связку арматур немного в свободном положении

Это благоприятно скажется во время заливки бетонного раствора и при его усадке. То есть, остается возможность смещаться стержням относительно друг друга, что уменьшит давление на стык.

Нормативные требования

При изготовлении арматурных каркасов рекомендуется ориентироваться на СНиПы, ГОСТы и СП. Информация будет полезна тем, кто желает, чтобы работы по закладке свайного фундамента были выполнены на высоком уровне.

В соответствии со СНиПом армокаркас должен состоять из шести стержней не менее 18 мм диаметром. Продольные арматурные стержни должны располагаться по все длине окружности сваи равномерно. Наименьшее допустимое расстояние между ними 40 мм. Материалом служит сталь класса А400. Ко всему прочему, для каркаса необходимы пластмассовые фиксаторы из трубы диаметром 90 мм и длиной 70 мм. Такие правила обязательны для строительства больших зданий и сооружений.

При сооружении фундамента частной постройки требования проще. Диаметр арматуры должен быть в районе 10-12 мм, но не более 30 мм, а количество стержней – от 4 до 6 штук.

Стоит отметить, что по нормам установка буронабивных свай в зимнее время года на обводненных грунтах возможна при температуре выше -10°С. В ситуации, когда температурный режим ниже требуемой отметки, проведение работ возможно только после принятия решения по использованию вспомогательных технологий.

Указания по сборке и сварке стержней арматуры

При сборке арматурных каркасов должна строго соблюдаться соосность стержней. Смещение не должно превышать 0,1d, а перелом в месте стыка — не более 3о. Размеры фланговых швов: высота h=0,25d, но не менее 4 мм, ширина b=0,5d, но не менее 10 мм.

Для сварки стержней из стали всех классов, кроме A-I, применяют электроды марки УОНИ 13/55У или аналогичные:

• арматуру диаметром до 36 мм сваривают электродами диаметром 4-5 мм
• арматуру диаметром 40 мм и выше — электродами диаметром 5-6 мм

Сварку выполняют без перерыва до полной заварки стыка, обязательно заплавляя кратеры. Затем заваривают фланцевые швы. Сила тока при ручной сварке колеблется от 220А при d=20 мм до 330А при d=40 мм.

Длина выпусков арматуры из тела бетона между стыкуемыми стержнями должна быть не менее 150 мм при нормальных зазорах и 100 мм при использовании вставки. При увеличенных зазорах между стыкуемыми стержнями допускается применение одной вставки из арматуры того же класса и диаметра.

Зачем нужно армировать ленточный фундамент

Сам бетон является довольно прочным и долговечным строительным материалом, хорошо выдерживающим вертикальное давление. Однако без надлежащего армирования фундамент не выдержит нагрузок на разрыв, сжатие в горизонтальном направлении и изгиб (все это приведет к образованию трещин). Поэтому основой любого ленточного фундамента является армирующий каркас. Зная о том, как правильно армировать ленточный фундамент, а особенно углы и места примыканий, можно собственноручно построить основу любого здания, будь то небольшая дачная беседка или трехэтажный дом. Правильно рассчитанная и изготовленная монолитная железобетонная конструкция фундамента станет гарантом долговечности и прочности любого здания.

Пример расчета армирования фундамента

Попробуем рассчитать, сколько потребуется материалов для обустройства армирования конкретного ленточного фундамента с чертежами. Допустим, мы строим из строительных блоков (шириной 0,4 м)   небольшой загородный дом с габаритными (внешними) размерами 5×8 м. Характер почвы на нашем участке позволяет сделать высоту полосы 0,9 м, ее ширину 0,4 м, что соответствует ширине строительного материала стен. В арматурном каркасе для ленточного фундамента будем использовать продольные рабочие прутья диаметром 12 мм и □-образные поперечные хомуты, изготовленные из прутков диаметром 8 мм.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента:

На фото видно, что расстояние между рабочими продольными прутьями (0,4 м) и шаг □-образных поперечных хомутов (0,5 м) выбраны в соответствии с требованиями нормативных документов.

Проверяем относительное содержание продольных рабочих прутков в нашей железобетонной конструкции. Для этого воспользуемся следующими терминами и обозначениями:

• h – высота фундамента (900 мм);
• w – ширина фундамента (400 мм);
• Sₒ – площадь поперечного сечения фундамента;
• Sₐ – суммарная площадь поперечных сечений продольных прутьев (6 штук);
• r – радиус продольного прутка (6 мм), который равен d/2, где d – диаметр прутка (в нашем случае d=12 мм);
• D – относительное содержание рабочих прутков в «теле» фундамента.

Sₒ = h∙w = 900∙400 = 360000 мм²

Sₐ = 6∙π∙r² = 6∙3,14∙6² = 678,24 мм²

D = (Sₐ∙100)/ Sₒ = (678,24∙100)/360000 = 0,1884 ≈ 0,19 % (что в 1,9 раза превышает минимально допустимое значение, то есть схема армирования ленточного фундамента выбрана нами правильно).

Расчет количества продольных прутьев

Для того чтобы определить сколько стандартных продольных прутьев (6 м) нам необходимо, воспользуемся следующими величинами:

• L – длина фундамента (8000 мм);
• W – ширина фундамента (5000 мм);
• P – периметр;
• N – количество продольных элементов (в нашем случае 6 штук);
• X – общая протяженность продольных прутьев.

P = (L+ W)∙2 = (8000 + 5000)∙2 = 26000 мм = 26 м

X = P∙N = 26∙6 = 156 м

К полученной величине необходимо добавить 20 % (материал для изготовления Г-образных или П-образных элементов для правильного армирования углов и обеспечения достаточного нахлеста при стыковке элементов).

Xдоп = X∙0,2 = 156∙0,2 = 31,2 м

Окончательная общая длина продольного арматурного прутка:

Xок = X + Xдоп = 156 + 31,2 = 187,2 м

Стандартная длина арматурного прутка составляет 6 м. Осталось посчитать, сколько таких прутков необходимо: Xок/6 = 187,2/6 = 31,2 ≈ 32 штуки.

Изготовление поперечных элементов и расчет количества материала

Укладка арматуры в ленточный фундамент невозможна без установки поперечных (вертикальных) элементов. Обычно, для этих целей используют □-образные хомуты. Варианты хомутов:

Как видно из представленного фото все три варианта отличаются технологией изготовления, но расход прутка во всех случаях приблизительно одинаковый. Длина прутка (Ø=8 мм), необходимого для изготовления одного хомута: (800+300)∙2+250 = 2450 мм.

Вариант № 1

1. Отмеряем приблизительно 120 мм и с помощью приспособления для гибки выгибаем эту часть будущего хомута в виде крючка.
2. На расстоянии 800 мм от крюка загибаем пруток под углом 90˚.
3. Отмеряем 300 мм и делаем еще один загиб на 90˚.
4. От этого угла откладываем 800 мм и гнем прут на 90˚.
5. От полученного угла отмеряем 300 мм и загибаем второй крючок.

Вариант № 2

1. Отмеряем от конца заготовки 250 мм и с помощью приспособления выгибаем эту часть на 90˚.
2. Откладываем от полученного 800 мм и загибаем пруток под углом 90˚.
3. Отмеряем 300 мм и делаем еще один загиб на 90˚.
4. От этого угла откладываем 800 мм и гнем прут на 90˚.

Внимание! Место нахлеста прутков скрепляем точечной сваркой или 2÷3 скрутками из проволоки. Вариант № 3

Вариант № 3

1. Отрезаем от прутка две заготовки длиной по 860 мм каждая и две по 360 мм.
2. Складываем из них прямоугольник (выступ с каждой стороны составляет 30 мм).
3. Скрепляем углы хомута сваркой или проволочной скруткой.

Теперь рассчитаем, сколько хомутов необходимо для армирования нашего фундамента:

Q = P/T (P – периметр ленты фундамента, T – шаг расположения поперечных хомутов)

Q = 26/0,5 = 52 штуки

Плюс нам потребуются дополнительные хомуты для усиления каркаса в углах (по 2 штуки с каждой стороны всех четырех углов, то есть дополнительно 16 хомутов). На ленточный фундамент необходимо изготовить 68 □-образных поперечных хомутов.

Длина заготовки для одного элемента составляет 2450 мм, то есть из одного стандартного прутка мы сможем изготовить только 2 хомута. Требуемое число прутков (Ø=8 мм) – 34 штуки.

Перевод погонных метров в тонны

Чтобы перевести погонный метраж в килограммы или тонны нужно обладать информацией о том, сколько весит 1 метр данной металлопродукции определённого диаметра. Самые распространённые виды имеют следующие показатели:

• 16 – 1578.
• 14 – 1208.
• 12 – 888.
• 10 – 617.
• 8 – 395.
• 6 – 222.

Показатели массы элемента, повышающего прочность, для 1 м³:

• 12-14,4*888=12787,2 г (12,787 кг).
• 8-28,8*395=11376 г (11,376 кг).
• Итоговый вес – 12,787+11,376=24,163 килограмма (0,024 тонны).

Показатели массы металлоизделия для ленточного фундамента (из примера №2):

• 10-240*617=148080 г (148,08 кг).
• 6-300*222=66600 (66,6 м).
• Общий вес – 148,08+66,6=215,4 килограмма (0,216 т).

Варианты армирования прямых углов и мест примыканий

Угловые элементы ленточного фундамента испытывают наибольшие нагрузки после возведения здания. Поэтому от того, насколько качественно выполнено армирование этих участков фундамента будет зависеть надежность и долговечность всего сооружения. Простая вязка продольных элементов арматуры под прямым углом недопустима, так как такой способ не обеспечивает дополнительной прочности. Есть три основных метода армирования угловых частей и мест примыканий для ленточных фундаментов:

Первый способ

Основная внешняя продольная арматура загибается под 90 градусов. Внутренние продольные прутки также загибаются под 90 градусов и крепятся проволокой к внешним продольным пруткам. Величина загнутой части внутренних прутков должна равняться 50 диаметрам продольной арматуры. Такие же операции необходимо провести на всех горизонтальных уровнях армирующего каркаса.

Шаг вертикальных (поперечных) арматур в угловых элементах и местах примыканий должен составлять 0,5 основного шага. Это же требование к шагу относится и ко всем остальным методам армирования угловых частей и мест примыканий.

Второй способ

Этот метод анкеровки в угловых соединениях и местах примыканий для изготовления металлического каркаса считается наиболее простым и часто используется. Если длины продольных прутьев не хватает, чтобы их загнуть, применяют Г-образные крепящие элементы. Длина каждого плеча такого элементов должна составлять не менее 50 диаметров основной арматуры. Внешние продольные прутки связываются одним Г-образным элементом между собой. Каждый внутренний продольный элемент соединяется с внешним прутком арматуры с помощью Г-образного элемента. Для армирования одного углового соединения потребуется три Г-образных хомута на каждый продольный уровень каркаса. Для места примыкания необходимо по два таких элемента на каждый уровень.

Третий способ

Чтобы сделать металлический армирующий каркас более прочным устанавливаем в углах и местах примыканий П-образные элементы. Ширина таких элементов соответствует ширине армирующего каркаса, а длина – не менее 50 диаметров продольного арматурного прутка. Эти элементы вяжутся к основным продольным прутьям открытой частью буквы «П» по направлению от угла. Для армирования одного угла требуется два таких элемента (на каждом горизонтальном уровне), для места примыкания по одному элементу на каждый уровень.

Виды и принцип действия арматуры

По своей конструкции армирующие каркасы, повышающие надежность бетонного основания, состоят из продольных, вертикальных и поперечных элементов. Первые воспринимают наибольшую нагрузку, поэтому к их прочности предъявляют особые требования. Чтобы сделать расчет продольной арматуры, необходимо учитывать:

• параметры грунта на строительной площадке;
• высоту возводимых объектов;
• марку бетона;
• материал стен.

Для массивного дома стоит выбрать арматуру диаметром 14-17 мм

Согласно положениям СНиП, сечение продольных армирующих элементов не может быть меньше 10 мм. В зависимости от вида построек оно составляет:

• для бань, хозяйственных сооружений и каркасно-щитовых домов – 10 мм;
• для зданий из бруса, бревен и пенобетона – 12 мм;
• для массивных коттеджей из кирпича или монолитного бетона – 14-17 мм.

Вертикальные и поперечные элементы каркаса служат для придания ему жесткости, поэтому могут быть примерно 8-10 мм в диаметре. Для изготовления армирующих конструкций при возведении буронабивных свай, ленточного или плитного фундамента своими руками используют металлические прутки следующих типов:

• Гладкие стержни в форме цилиндра.
• Рифленые элементы с вертикально расположенными серповидными ребрами.

В качестве сырья для производства арматуры служит сталь различных марок, которая определяет механические характеристики и сферу применения прутков. Дополнительная термическая обработка или вытяжка стержней обозначается специальной маркировкой и повышает их прочность.

Помимо стальных прутков армирование фундамента делают с помощью стеклопластика. Он отличается небольшим весом, имеет сравнительно высокие показатели прочности и не подвержен коррозии. Главные недостатки стеклопластика – способность растягиваться и необходимость предельно точного расчета предполагаемых нагрузок.

Рифленые стержни используются для тех участков, которые воспринимают растягивающие нагрузки.