Армирование плиты фундамента
Что такое армирование
В архитектуре и строительстве фундамент выполняет критически важную роль, обеспечивая стабильность и долговечность здания за счёт устойчивости к различным видам нагрузок. Преимущественно фундаменты сталкиваются с двумя видами нагрузок: растягивающими и сжимающими. Сжимающие нагрузки фундамент может выдерживать благодаря прочности бетона, однако для сопротивления растягивающим нагрузкам требуется использование арматуры внутри бетонной массы.
Критические моменты, когда бетон начинает испытывать избыточное давление, требуют активации защитного механизма, представленного металлическим каркасом. Эффективность и надёжность фундамента напрямую зависят от качества установки этого каркаса, поскольку фундамент также подвергается влиянию таких факторов, как морозное пучение почвы. Важно учитывать, что нагрузки распределяются неравномерно: после завершения строительства кровли большая часть давления сосредоточена вдоль краёв фундаментной плиты, а не в её центре, учитывая дополнительный вес стен и кровельных конструкций.
Неравномерные нагрузки воздействуют и на стены, которые должны выдерживать давление, создаваемое кровельными балками. Для компенсации этих нагрузок используется железобетонный армопояс, располагаемый поверх стен. Однако этот элемент также добавляет дополнительный вес, увеличивая общую нагрузку на фундамент. Арматура играет ключевую роль в предотвращении разрушения бетона под воздействием этих нагрузок, обеспечивая тем самым долговечность и надёжность всей конструкции.
Технология возведения фундамента
Надёжность монолитной базы определяется качеством используемой бетонной смеси и правильностью выполнения армирования. Процесс армирования плиты фундамента представляет собой сложную и ответственную задачу, осуществляемую непосредственно перед заливкой бетона. Создание бетонного фундамента включает в себя следующие шаги:
- Подготовка территории и разметка.
- Рытьё котлована необходимых размеров.
- Устройство дренажной системы.
- Засыпка и утрамбовка основания из песка и гравия.
- Укладка слоя гидроизоляции.
- Монтаж и закрепление опалубки.
- Установка арматурного каркаса и его армирование.
- Заливка конструкции бетоном.
Существующие стандарты устанавливают правила для конструкции монолитных фундаментов, используемых в строительстве различных объектов. Основа, укреплённая стальными стержнями, является залогом долговечности и надёжности здания. Использование арматуры повышает следующие характеристики основания:
- Усиливает прочность конструкции, позволяя ей выдерживать большие нагрузки.
- Минимизирует риск проседания здания из-за недостаточной прочности основания.
- Предотвращает деформацию бетонной базы под влиянием отрицательных факторов, таких как высокий уровень грунтовых вод.
Зачем армировать плитный фундамент
Все фундаментные плиты неизбежно подлежат усилению с помощью арматурного каркаса перед заливкой бетонной смеси. Это армирование существенно увеличивает прочность плит, обеспечивая им возможность выстоять перед многообразием нагрузок. В отличие от обычного бетона, который хорошо сопротивляется сжимающим усилиям, добавление арматуры делает конструкцию устойчивой также к растягивающим и изгибающим воздействиям. Для расчета необходимого объема арматуры можно использовать специализированные калькуляторы для расчета монолитных армированных плит, но для точной спецификации лучше консультироваться с профессионалами.
Основание из бетона, характеризующееся высокой сжимаемостью, не обладает достаточной гибкостью для противостояния изгибам и растяжениям. При строительстве объекта на таком фундаменте, нагрузка распределяется неравномерно, вызывая появление моментов изгиба, что может привести к серьезным дефектам. Во избежание подобных проблем применяют армирование с использованием стальных прутьев или сетки, что в сочетании с бетоном, перенимающим сжатие, и арматурой, противостоящей изгибам, значительно укрепляет фундамент.
Укрепление фундамента достигается за счет применения прочного стального арматурного каркаса. Армирование бетонных конструкций не только увеличивает их прочность, но и способствует увеличению срока службы зданий и сооружений.
Какую арматуру выбрать для армирования фундаментной плиты
Выбор подходящего типа армирования определяется особенностями фундамента и уровнем нагрузки, которую он должен выдерживать. Рассмотрим различные материалы для изготовления арматуры и армирующих компонентов, используемых в строительстве фундаментных плит:
Стальная Арматура: Стальная арматура производится из углеродистой стали (основные элементы — железо и углерод с дополнением малого процента легирующих добавок) и низколегированной стали (в основном из железа с добавлением около 0.25% легирующих элементов, таких как никель, медь, титан, ванадий и др.). Низколегированные сплавы отличаются улучшенной устойчивостью к коррозии и механическим повреждениям.
В зависимости от способа производства, армирующие элементы для фундаментных плит могут быть:
- Холоднокатаными (В), изготавливаемыми холодным прокатом, подходят для пластичных сортов стали.
- Горячекатаными (А), изготовленными при высоких температурах, обладают отличными сварочными свойствами, чаще используются в строительстве жилых домов.
- Канатными (К), представляющими собой свитые арматурные канаты из проволок, преимущественно семипроволочные. Отличаются высокой адгезией к бетону.
Это адаптированное описание акцентирует важность выбора арматуры в зависимости от спецификации проекта и представляет разнообразие доступных материалов и технологий их производства.
Арматура, используемая в строительстве, классифицируется в зависимости от ее поверхностных характеристик на несколько основных типов:
- Гладкая арматура, которая избегается в использовании для армирования фундаментных конструкций из-за своей полированной поверхности и слабой адгезии с бетоном. Она находит применение в устройстве половых стяжек и при строительстве стен.
- Арматура с ребристым кольцевым профилем обладает отличной адгезией к бетону, но под воздействием частых нагрузок может потерять свои свойства адгезии.
- Ребристая арматура с серповидным профилем, характеризующаяся меньшей адгезией к бетону по сравнению с кольцевым профилем, но за счет своей уникальной формы способна выдерживать повторяющиеся нагрузки.
- Комбинированная ребристая арматура А500С, которая представляет собой современное решение в армировании.
В прошлом, согласно ГОСТ 5781-82, арматуре присваивались классы от А-I до А-VI. Современная классификация, утвержденная ГОСТ 34028-2016 «Прокат арматурный для железобетонных конструкций», использует буквенно-цифровые обозначения от А240 до А1000, где:
- Буква «А» обозначает стержневую арматуру,
- «В» — проволочную,
- «К» — канатную,
- Предшествующие буквы «Ат» говорят о термической обработке арматуры, увеличивающей ее прочность и коррозийную устойчивость,
- «К», следующая за числовым значением, указывает на высокие антикоррозийные свойства,
- «С» после числа означает возможность сварного соединения элементов.
Эта информация дает обзор классификации и маркировки арматуры, что является важным аспектом при выборе материалов для строительных проектов.
Композитная арматура
В недавнее время наблюдается возрастающий интерес к арматуре из композитных материалов. Под этим определением понимают изделия, изготовленные из термореактивных полимеров с добавлением волокон или частиц стекла, кварца, базальта, угля. Основные преимущества такой арматуры включают в себя её легкий вес по сравнению со сталью, отсутствие коррозии и высокую тензильную прочность, которая в два-три раза выше, чем у стальной арматуры.
Первоначально композиты разрабатывались для нужд авиационной и космической отраслей, но с появлением технологии создания на поверхности неметаллической арматуры рельефа методом протягивания (пултрузия), их стали активно применять в сфере гражданского и промышленного строительства. Из множества типов композитных материалов наибольшее распространение получили стеклопластик и базальтопластик благодаря их сравнительно низкой стоимости. Процесс формирования рельефа на композитных стержнях происходит аналогично процессу на стальных.
Несмотря на распространенное мнение о более высокой прочности металла, композитные материалы демонстрируют лучшие показатели. Так, у стальной арматуры предел текучести составляет 400-500 мПа (что отражается в маркировке А400 или А500), в то время как у композитных стержней этот показатель начинается от 1200 мПа. Однако металл превосходит композит по модулю упругости, который в 50 раз выше и не изменяется под влиянием температуры окружающей среды или внешних нагрузок.
Именно поэтому в строительстве объектов с повышенными требованиями к безопасности композитная арматура используется реже. Жилые дома, включая многоэтажные, за исключением высотных, подпадают под категорию сооружений с обычным уровнем ответственности, для которых характеристики композитной арматуры вполне подходят. В случаях, когда необходимо увеличить нагрузочную способность фундамента, достаточно просто увеличить диаметр используемой арматуры или уменьшить расстояние между её элементами.
Как рассчитать диаметр арматуры
В процессе проектирования фундаментной плиты возможно выполнение предварительных оценок необходимого количества строительных материалов, исходя из разработанных проектных решений. Для монолитной базы рекомендуется выбирать суммарное сечение арматурных стержней, ориентировочно составляющее не менее 0.3% от общего сечения всей конструкции фундамента в каждом из направлений. При этом, если размер стороны плиты не превышает 3 метров, то подходящим считается использование арматуры диаметром 10 мм. Для более длинных сторон рекомендуется выбор стержней диаметром 12 мм. Вертикальные элементы армирования должны иметь длину не менее 60 мм, при этом стандартные размеры таких элементов варьируются в пределах от 12 до 16 мм.
Рассмотрим примерный расчет для железобетонной площадки размером 8 на 8 метров, где для домовладений предлагается шаг армирования в 20 см. В этом случае не учитывается дополнительное усиление под будущие несущие структуры. Важно отметить, что армирование предполагает двухрядную укладку, особенно если толщина фундамента превышает 15 см.
Порядок расчета необходимой арматуры следующий:
- Определение объема поперечного сечения основания: 8 метров умножить на 0.2 метра равно 1.6 квадратных метра;
- Вычисление минимального объема арматурного материала: 1.6 квадратных метра умноженное на 0.3 процента равно 0.0048 квадратных метра (или 48 квадратных сантиметров);
- Расчет минимального сечения для арматуры в одном направлении и одном ряду составит 24 квадратных сантиметра.
При планировании объемов стройматериалов целесообразно применение проектной документации. Также важно учитывать толщину защитного слоя бетона, необходимость нахлеста, вертикальное армирование и количество арматурных стержней для изготовления хомутов.
Ошибки монтажа армирующей конструкции
Долговечность любого строения начинается с надежности его основания. Качество армирования и процесса заливки фундамента критически влияет на прочность всей конструкции. Даже в условиях устойчивых и сухих почв, возможно обходиться без укладки дополнительных слоев или подготовительной подбетонки, однако пренебрегать гидроизоляцией — значит допускать серьёзную ошибку.
Отсутствие защитного слоя, например, полиэтиленовой пленки при заливке бетона, приводит к потере влаги, которая активно впитывается почвой. Это укрепляет почву, но ослабляет связующее звено в бетоне, снижая его прочность. Использование технической пленки или мембраны предотвращает подъём влаги по капиллярам в бетон, обеспечивая дополнительную защиту арматуры и создавая бетонную оболочку необходимой толщины.
Также крайне важно обеспечить корректное соединение элементов каркаса и предотвратить их смещение во время заливки бетона. При правильном расчёте армирования фундамент будет надёжно служить в течение всего срока эксплуатации надземной части здания.
Загрузка ...