Армирование фундаментной плиты: технология расчетов и монтажа

Фундамент является основой любого здания, от его прочности зависит эксплуатационный срок сооружения. Армирование фундаментной плиты посредством металлических прутьев арматуры – наиболее простой и эффективный способ повышения долговечности фундамента. Особенно популярна данная технология при обустройстве монолитных фундаментных конструкций, подвергающимся высоким изгибающим нагрузкам, сила которых легко разрушит обычную бетонную плиту, не защищенную металлическим каркасом. В данной статье будут рассмотрены основные этапы сооружения металлического каркаса и принципы расчета его ключевых параметров.

Технология формирование монолита

Комплекс мероприятий по устройству монолитной основы включает следующие этапы:

• разметку и очистку площадки;
• извлечение земли под котлован требуемого размера;
• формирование дренажной системы;
• засыпку и уплотнение песчано-гравийной основы;
• выполнение гидроизоляции;
• сборку и фиксацию опалубки;
• установку арматурного каркаса и армирование фундамента;
• бетонирование.

Надежность монолитной основы определяет не только качество бетонного раствора, но и правильно выполненное усиление. Остановимся на этой операции более детально.

О необходимости армирования

До выполнения строительных мероприятий обязательно разберитесь, каким образом выполняется армирование монолитной плиты фундамента. Абсолютно не обоснована ошибочная позиция скептиков и дилетантов, считающих, что затвердевший бетонный раствор без усиления арматурой обладает высокой прочностью и сможет выдержать массу строения. Это совершенно не так.

Армирование фундамента с помощью металлических арматурных прутьев укрепит опоры будущего строения и предотвратит образование трещин в бетонной конструкции

Необходимость армирования связана с особенностями бетона, который отлично воспринимает сжимающие нагрузки, но восприимчив к изгибающим моментам, растягивающим усилиям.

При строительстве здания на монолитном основании, нагрузки на фундамент распределяются неравномерно. Результат – возникновение изгибающего момента, вызывающего появление трещин, нарушение целостности, как основания, так и всей постройки. Помните, что сжимающие усилия воспринимает бетонный массив, а стальная арматура компенсирует изгибающий момент. Армирование фундаментной плиты позволяет исключить воздействие негативных факторов.

Усиление стальными прутками позволяет:

• повысить прочностные характеристики монолитной основы, способной воспринимать повышенные усилия, по сравнению с обычной плитой без арматуры;
• предотвратить возможность усадки здания, связанную с недостаточной прочностью основания;
• не допустить деформации цельной бетонной плиты под воздействием реакции грунта.

Действующие стандарты регламентируют механизм армирования монолитных оснований, применяемых для возведения различных объектов. Усиление бетона стальной арматурой позволяет обеспечить высокую степень надежности основы будущей постройки.

Устройство монолитной плиты должно полностью отвечать всем требованиям по нагрузкам и типу грунта на участке строительства

Расчетная часть

Цельная фундаментная плита обеспечит устойчивость возводимого здания, если правильно составлена схема армирования монолитной плиты фундамента.

Правильно рассчитанный монолитный фундамент обеспечит устойчивость строения на проблемных почвах с близко расположенными водоносными слоями. Расчет позволит сформировать надежное цокольное основание здания. Составив чертеж основания, выполнив расчёты, можно определить параметры основы, рассчитать потребность в арматуре. Отдав предпочтение не глубоко заглубленной плите, расположенной на уровне почвы, отпадает необходимость в рытье глубокого котлована, связанного со значительными финансовыми затратами.

Экономия денежных средств, снижение трудовых затрат обеспечивается формированием основы со следующими характеристиками:

• Глубиной приямка – 0,3-0,5 м.
• Толщиной бетонной плиты – 0,15-0,3 м.

Для выполнения строительства необходима схема армирования плитного фундамента. Ее несложно разработать самостоятельно, зная габариты, особенности конструкции здания. Самостоятельно разработанный чертеж позволит оценить стоимость строительных мероприятий, профессионально подойти к выполнению работ по армированию.

Такая плита полностью заливается бетонной смесью, перед заливкой производится установка арматурного каркаса, который во много раз усиливает конструкцию

Зная габариты основания и, ориентируясь на интервал между стальными прутками и массу одного погонного метра арматуры, не сложно рассчитать количество стальных стержней необходимого сортамента.

Алгоритм выполнения расчёта потребности в арматуре, расположенной с шагом 20 см, рассмотрим на примере основания, имеющего габаритные размеры 900х700 см:

• потребность в продольных стержнях одного уровня каркаса определяем путем деления длины плиты на расстояние между стержнями – 900:20=45 прутков (длиной 7 метров). Количество продольной арматуры на две стороны составит 45х2=90 элементов;
• суммарное количество поперечно расположенных элементов определяем аналогично: 700:20х2=70 прутков (длиной 9 метров);
• рассчитываем общий метраж стержней усиления: 90х7+70х9= 1260 метров;
• определяем массу необходимой для усиления фундамента арматуры, зная вес погонного метра стального прутка. Например, для стержня диаметром 14 мм, погонный метр которого весит 1,21 кг, получаем: 1260х1,21=1524,6 килограмм.

Заказ прутков осуществляется в тоннах. Следует, руководствуясь полученным значением, заказывать незначительно увеличенное количество стержней с учетом отходов, связанных с резкой материала.

Схема армированной монолитной бетонной плиты

Что это такое, зачем нужно?

Армирование монолитной плиты называют процедуру помещения в тело бетона стальной силовой конструкции с целью повышения прочных характеристик фундамента и увеличения срока службы дома, который будет эксплуатироваться на нем.

В процессе службы основание подвергается неравномерному давлению как со стороны сооружения, так и почвы вокруг него. В результате возникают изгибающие моменты, которые влекут за собой появление трещин не только в теле фундамента, но и стенках самого дома.

Бетонный массив сам по себе характеризуется стойкостью к сжимающим нагрузкам, а арматура компенсирует действие растягивающих и изгибающих сил.

Таким образом, армирование позволяет:

• повысить прочность основания;
• предотвратить возможные усадки сооружения, связанные с недостаточной прочностью фундамента;
• снизить риск разрушения монолитной плиты под давлением грунта.

Что будет, если не армировать?

Такой подход практикуется при строительстве легковесных построек, на которые по проекту будут стоять на грунте, не склонному к подвижкам. В других случаях необходимость армирования регламентируется нормативными требованиями.

Нарушение технологии влечет за собой преждевременное разрушение фундамента под действием больших нагрузок со стороны самой конструкции, давления в результате морозного пучения почвы и т.д.

Расчет диаметра арматуры

Расчеты, связанные с монолитной плитой, достаточно сложны и требуют особых знаний. Далеко не каждый конструктор может их правильно выполнить. Для индивидуального строительства можно руководствоваться минимальными значениями, принимаемыми по пособию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий».

Требования для монолитной плиты представлены в приложении 1, раздел 1. Общая площадь сечения рабочей арматуры в одном направлении принимается не менее 0,3% от общего сечения фундамента. Минимальный диаметр стержней назначается 10 мм при стороне плиты менее 3 м и 12 мм при большей длине стороны. Диаметр вертикальных стержней должен составлять не менее 6 мм, но также необходимо учитывать условия свариваемости. Максимальный размер рабочего армирования 40 мм, на практике чаще используют 12, 14 и 16 мм.

Пример расчета

В качестве исходных данных имеется железобетонная плита 6 на 6 м. Толщина для частного дома принимается 200 мм. Необходимо правильно армировать конструкцию. В примере не рассмотрено усиление железобетона на участках опирания стен.

Определение диаметров

В первую очередь определяется, что сетки будут укладываться в два ряда, поскольку толщина конструкции больше 150 мм. Далее производится расчет требуемой площади стальных прутьев.

• Площадь поперечного сечения фундамента = 6 м * 0,2 м = 1,2 м²;
• Минимальная площадь всей арматуры = 1,2 м² * 0,3% = 0,0036 м² = 36 см²;
• Минимальная площадь арматуры в одном направлении для одного ряда = 36 см²/2 = 18 см².

Далее необходимо воспользоваться сортаментом арматурных стержней, который приведен в ГОСТ 5781-82*. В этом документе приведена площадь сечения одного прута. Для удобства можно найти расширенную версию сортамента. По нему определяется, что для данного сечения в одной сетке необходимо использовать один из следующих вариантов:

• 16 стержней диаметром 12 мм;
• 12 стержней диаметром 14 мм;
• 9 стержней диаметром 16 мм;
• 8 стержней диаметром 18 мм;
• 6 стержней диаметром 20 мм.

Выбираем вариант с двенадцатым диаметром. Чтобы правильно разложить элементы необходима схема. Чертеж поможет рассчитать шаг прутов. Для стороны длинной 6 м шаг 16-ти стержней получается примерно 400 мм. Назначаем максимальное расстояние 300 мм исходя из условия СП 63.13330.2012 п.10.3.8.

Вертикальное армирование для надежности принимается 8 мм с шагом 300 мм.

Расчет количества

Недавно у нас появился калькулятор плитного фундамента, для удобства можете воспользоваться им.

Для того, чтобы не ошибиться при закупке материалов, необходимо заранее рассчитать их количество. Если имеется схема плиты, сделать это не сложно. При вычислении длин стержней необходимо учитывать толщину защитного слоя бетона 20-30 мм с каждой стороны.

Расчет рабочего армирования.

• Длина одного стержня = 6000 — 30*2 = 5940 мм;
• Количество стержней в одном направлении = 5940/300 = 19,8, принимаем 20 шт;
• Количество стержней в обоих направлениях для верхней и нижней сетки = 20*2*2 = 80 шт;
• Длина одного стержня для П-образных хомутов = 200 мм + (200 мм * 2)*2 = 1 м;
• Количество стержней для П-образных хомутов = 20*2 = 40 шт;
• Общая длина арматуры диаметром 12 мм = 80*5,94 м +40*1 м = 515,2 м;
• Масса стержней диаметром 12 мм = 515,2*0,888 кг (находится по сортаменту) = 457,5 кг.

Расчет вертикального армирования.

• Длина одного стержня = 200 — 20*2 = 140 мм;
• Количество стержней = кол-во горизонтальных прутов в одном направлении*кол-во прутов в другом = 20*20 = 400 шт;
• Общая длина стержней диаметром 8 мм = 400*0,14 = 56 м;
• Масса стержней диаметром 8 мм = 56*0,395 = 22,12 кг.

Все получившиеся значения удобно свести в таблицу.

Диаметр	Длина	Масса
12 мм	515,2 м	457,5 кг
8 мм	56 м	22,12 кг

При расчете расходов стоит учитывать стандартную длину одного прута – 11,7 м, это означает, что, например, стержней 8 диаметра понадобится 5-6 штук с небольшим запасом. А при большой длине рабочей арматуры требуется увеличить суммарную длину на 10-15% для соединения стержней внахлест.

Грамотный выбор диаметра, шага и соблюдение технологии монтажа обеспечат надежность и долговечность фундамента при минимально возможных затратах.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Рекомендации по выбору арматуры

Для изготовления арматурного каркаса используйте стальные прутки следующего вида:

• стержни класса А300 (АII), имеющие кольцевой профиль;
• арматуру с серповидный профилем класса А400 (АIII), которая характеризуется улучшенным сцеплением с бетонным монолитом.

Использование монолитной плиты позволяет фундаменту выдерживать значительные нагрузки, которые равномерно распределяются по всей поверхности

Диаметр применяемых прутков зависит от массы возводимого здания и составляет:

• 10-12 мм – для легких деревянных строений, гаражей.
• 14-16 мм – для частных домов, ответственных построек.

Схема

Армирование плит не является сложным процессом. Но существует несколько важных правил, которых нужно придерживаться при этой процедуре. Так, укладка арматуры может производиться в один или несколько слоев. Однослойные конструкции желательно применять для плитного фундамента толщиной до 15 см. Если данное значение больше, тогда рекомендовано применять многорядное расположение арматуры.

Между собой арматурные слои соединяются с помощью вертикальных опор, которые не позволяют верхнему ряду упасть.

Основная ширина плиты должна формироваться из равномерно расположенных ячеек. Шаг между арматурной проволокой как в поперечном, так и в продольном направлении, подбирается в зависимости от толщины монолита и нагрузки на него. Для деревянных домов проволоку можно вязать между собой на расстоянии 20–30 см, образуя квадратные ячейки. Оптимальным же шагом для кирпичных зданий считается расстояние 20 см.

Если же конструкция относительно легкая, тогда подобное значение допустимо увеличивать до 40 см. Торцы каждой плиты, согласно стандартным нормам, следует армировать с помощью П-образной арматуры. Ее длина должна равняться 2 толщинам самой монолитной плиты.

Данный фактор следует учитывать при проектировании конструкций и выборе армирующих элементов.

Поддерживающие каркасы (вертикальные стержни) устанавливают с шагом, который аналогичен параметрам расположения арматуры в сетке. Но иногда это значение может увеличиваться в два раза. Но используют это для фундаментов, которые не будут поддаваться очень сильным нагрузкам.

Зоны продавливания формируются с помощью решетки с уменьшенным шагом. Эти сегменты представляют собой часть плиты, на которой в последующем будет располагаться каркас здания (несущие стены). Если основная зона закладывалась с помощью квадратов со стороной 20 см, то в этом месте шаг должен быть примерно 10 см в обе стороны.

При обустройстве зоны сопряжения фундамента и монолитных стен, следует формировать так называемые выпуски. Они представляют собой вертикальные штыри арматуры, которые с помощью вязки соединены основным армирующим каркасом. Такая форма позволяет значительно увеличить прочность и обеспечить качественное соединение опоры с вертикальными элементами. Арматуру при монтаже выпусков следует загибать в виде буквы Г. При этом горизонтальная часть должна иметь длину равную 2 высотам фундамента.

Еще одной особенностью формирования армирующих каркасов является технология соединение проволоки. Сделать это можно несколькими основными способами:

• Сварка. Длительный процесс, который возможен только для стальной арматуры. Используют ее для небольших монолитных плит с относительно минимальным количеством работы. Альтернативным вариантом является применение уже готовых сварных конструкций, изготовленных на производстве. Это позволяет значительно ускорить процесс формирования каркаса. Недостатком подобного соединения является то, что на выходе получается жесткая конструкция.
• Вязка. Соединение арматуры осуществляется с помощью стальной тонкой проволоки (диаметр 2–3 мм). Скрутка выполняется специальными приспособлениями, позволяющими немного ускорить процесс. Данный способ является довольно трудоемким и длительным. Но при этом арматура жестко не связывается между собой, что позволяет ей адаптироваться к определенным колебаниям или нагрузкам.

Технологию армирования фундамента можно описать следующими последовательными действиями:

• Подготовка основания. Монолитные плиты располагаются на своеобразной подушке, которую формируют из щебня и песка. Важно получить прочное и ровное основание. Иногда перед заливкой бетона на почву стелют специальные гидроизоляционные материалы, предотвращающие проникновение влаги к бетону из грунта.
• Формирование нижнего армирующего слоя. Арматуру последовательно располагают изначально в продольном, а затем в поперечном направлении. Связывают ее с помощью проволоки, формируя квадратные ячейки. Чтобы металл не выступал из бетона после его заливки, нужно полученную конструкцию немного приподнять. Для этого под нее подкладывают небольшие опоры (стулья) из металла, высота которых подбирается в зависимости от высоты монолитной плиты (2–3 см). Желательно, чтобы эти элементы были изготовлены из металла. Таким образом, непосредственно под сеткой образуется пространство, которое заполнится бетоном и закроет металл.
• Обустройство вертикальных опор. Изготавливают их из той же арматуры, что и саму сетку. Проволоку изгибают таким образом, чтобы получить каркас, на который может опереться верхний ряд.
• Формирование верхнего слоя. Сетку конструируют аналогичным образом, как это делалось для нижнего ряда. Здесь же используется тот же размер ячеек. Крепят конструкцию к вертикальным опорам одним из известных методов.
• Заливка. Когда армирующий каркас готов, его заливают бетоном. Сверху и с боков над сеткой формируют также защитный слой. Важно, чтобы металл не проступал сквозь материал после застывания фундамента.

Особенности

Монолитные плиты представляют собой сооружения из качественного бетона. Материал отличается высокой прочностью. Недостатком фундаментной плиты является ее низкая пластичность. Бетонные конструкции очень быстро трескаются при высоких нагрузках, что может приводить к образованию трещин и проседанию фундамента.

Решением данной проблемы является армирование плиты с помощью различных видов стальной проволоки. Технически этот процесс предполагает формирование металлического каркаса внутри самого фундамента.

Производятся все подобные операции на основе специальных СНиП, где описана основная технология армирования.

Наличие стальных каркасов позволяет увеличить пластичность плиты, так как высокие нагрузки уже воспринимаются также и металлом. Армирование позволяет решить несколько важных проблем:

• Увеличивается прочность материала, который уже может воспринимать высокие механические нагрузки.
• Снижается риск возникновения усадки сооружения, а также минимизируется вероятность возникновения трещин, возникающих на относительно нестабильных грунтах.

Следует отметить, что все технические характеристики подобных процессов регламентируются специальными стандартами. В этих документах указаны параметры монолитных сооружений и приведены основные правила их монтажа. Армирующим элементом для таких плит является металлическая сетка, которую формируют вручную. В зависимости от толщины монолита, арматура может располагаться в один или два ряда с определенным расстоянием между слоями.

Важно правильно рассчитать все эти технические характеристики, чтобы получить надежный каркас.