Армирование ленточного фундамента

Любое здание или сооружение (дом, баня, сарай, гараж, забор и т.д.) должно иметь прочное основание. В горах – это чаще всего камень скалы, в низине – фундамент: строительная несущая конструкция, заглубленная в грунт для равномерного распределения всех видов нагрузок. Его главная задача – сохранять целостность элементов постройки при пучении грунта во время промерзания или просадки при оттаивании, набухании почвы при намокании и усадки при высыхании.

На практике используется несколько видов фундамента. Чаще всего встречается ленточный – сплошная бетонная полоса, размещенная под всеми несущими стенами. Прочность опоре придает арматурный каркас. Его роль в сохранении целостности конструкции настолько велика, что малейшая ошибка в расчетах или упрощение ради экономии могут привести к растрескиванию стен.

Эксперт сайта StroyGuru.com рассказывает, как правильно провести армирование ленточного фундамента.

Зачем нужна арматура в фундаменте

Бетон относится к специфическим материалам – способен выдерживать огромнейшие, равномерно распределенные, сдавливающие нагрузки и трескается снизу или вообще ломается при относительно небольшом усилии в центральной части при фиксированных краях (на рис. «а»). Не помогает и добавление фибры в раствор. Поэтому использовать бетонный блок в виде монолитной отливки в качестве основания под строительный объект без усиливающих элементов невозможно – выдерживает только равномерную сдавливающую нагрузку, а на изгиб не хватает прочности.

Фундамент без армирования

Решает проблему железобетон – бетонный камень с расположенной внутри стальной арматурой (на рис. «б» показан цифрой 1). Процесс закладки металла в цементно-песчаный раствор называется армированием.

Арматурные стержни могут выдерживать растягивающие нагрузки в 200 раз больше, чем монолитный бетонный камень. Установленные внутрь бетона прутья из металла в виде сетки или каркаса равномерно распределяют нагрузки от сжатия и растяжения. Получается, что бетон приобретает свойства стали и работает с ней как одно целое.

Арматурный каркас представляет собой соединенные друг с другом несущие и вспомогательные прутья. При этом располагаются они в несколько рядов, друг над другом (у строителей один горизонтальный ряд – пояс). В сечении повторяют фигуру залитого фундамента, но в уменьшенном виде.

Для справки: при одном ряде прутьев говорят, что это армирующая решетка или сетка.

При воздействии на бетонную конструкцию изгибающей нагрузки, начинают работать стержни, расположенные с обратной стороны приложенных усилий, не позволяя бетону изменить геометрию.

Основными элементами являются продольные прутья. Их называют несущими или рабочими. Вертикальные и поперечные прутки (вспомогательные) нужны для поддержания каркаса в собранном виде до заливки раствора. После гидратации цементного камня только в углах эти стержни помогают несущим выдерживать эксплуатационные нагрузки.

Армирование ленточного фундамента является необходимым и обязательным условием, предписанным строительными правилами (СНиП 52-01-2003). В них регламентируются абсолютно все рабочие моменты: состав цементно-песчаного раствора, марка цемента, размеры рабочей и вспомогательной арматуры, схема каркаса, способ сборки и прочие вопросы.

Соблюдение норм СНиП обязательно. Ведь только так можно обеспечить надежность постройки и безопасность людей.

Какую арматуру выбрать для ленточного фундамента

Для правильного выбора арматуры необходимо хотя бы немного разбираться в ее сортаменте. Поэтому приводим полную классификацию армирующих элементов. Среди признаков:

• материал изготовления – может быть стальной и композитный (стеклопластик);
• размер;
• способ изготовления – проволочная (холоднокатаная), стержневая (горячекатаная) и канатная;
• вид профиля – гладкий круглый и рифленый (по ГОСТ – периодический профиль);
• принцип работы – напрягаемая и ненапрягаемая;
• назначение – распределительная, рабочая и монтажная;
• способ установки – сварная и вязаная (в виде сеток, каркасов, отдельных стержней).

Армирующие элементы в виде швеллера, уголка и двутавра называют жесткими, стержни с гладкой и рифленой поверхностью, связанные или сваренные в сетки или каркасы – гибкими.

В соответствии с ГОСТ 5781-82 арматурные стержни подразделяются на 6 классов, от А-I до А-VI, из которых А-I имеет гладкий профиль, остальные – периодический.

Пруток разных классов отличается маркой стали, диаметром сечения и видом профиля.

ГОСТ 34028-2016 определяет стандартные размеры арматуры:

• диаметр – 6-80 мм;
• площадь сечения – 0,283-50,27 см².

Поставляется в бухтах либо в стержнях длиной 6–12 м.

Теория закончилась. Переходим к практике.

В частном строительстве арматура для ленточного фундамента должна быть из металлического горячекатаного прутка первого (А-I) и третьего (А- III) класса, в крайнем случае, второго (А-II). Ненапрягаемая.

А сейчас подробно объясняем почему.

Материал

На строительном рынке два вида арматуры: из металла и композитная: стеклопластиковая, углепластиковая и базальтопластиковая. У последней группы стержней много достоинств: меньше цена за метр погонный, легче транспортировать (свернута в бухты), выше коэффициент прочности на растяжение, не подвержена коррозии. Однако использовать в ленте фундамента композит нельзя. Причины следующие.

1. Арматурный каркас предохраняет фундамент от разрушения при нагрузках на изгиб. Следовательно, нужно оценивать модуль упругости материала, использованного в качестве армирующих элементов. У композитных стержней этот показатель хуже, а значит и вероятность растрескивания фундамента выше.
2. Стеклопластик и аналоги свернуты в бухту. Для вязки каркаса стержни должны быть прямыми. Своими силами, без специальной техники, распрямить их сложно, а чаще всего невозможно.
3. Нет накопленного опыта работы композита внутри ленточного фундамента.

Вывод: лучше не рисковать и довериться металлу.

Размер

Для частного строительства используются прутки диаметром от 6 мм до 22 мм, в том числе, гладкие – 6-8 мм, рифленые – 10-22 мм. Размер всего сортамента арматуры приведен в таблице 1.

Способ изготовления

Проволочная арматура из-за своих физических свойств не используется в фундаменте (не может работать на изгиб – просто растянется). Поэтому только горячекатаный пруток.

Вид профиля

Для лучшего сцепления с бетоном у рабочего арматурного стержня должна обязательно быть ребристая поверхность (периодический профиль). Она встречается трех видов: кольцевой, серповидный и смешанный.

Для сборки армирующего пояса нужны хомуты и перемычки. Их функциональное назначение – фиксировать в пространстве рабочие и распределительные стержни. Уровень связи с бетоном не сказывается на прочности фундамента. Поэтому можно использовать более дешевые гладкие прутки диаметром 6 или 8 мм.

Классы

Для перемычек и хомутов достаточно гладкого прутка класса А-I. Для тяжелых стен из кирпича, бревна и бруса необходимо использовать арматуру третьего класса А-III. Для легких стен одноэтажного дома (газобетон и пеноблок) достаточно стержней второго класса А-II – физико-механических свойств стали хватает, чтобы гарантировать целостность фундамента при возможных нагрузках. Однако при строительстве двухэтажного или трехэтажного здания из легких материалов нужно использовать третий класс арматуры А-III.

Все технико-эксплуатационные характеристики классов армирующего стержня при самостоятельном строительстве знать необязательно. Поэтому приводим те, которые помогут в работе (см. таблицу)

Таблица 1. Основные характеристики классов арматуры.

Важным для практического применения является последний столбец. В нем указаны допустимые углы изгиба и диаметры кривизны прутка. Такая информация нужна при изготовлении кондукторов, оправок или иных приспособлений для гнутья хомутов, лапок, вставок и других вспомогательных элементов каркаса – уменьшение радиуса изгиба или угла может привести к потере арматурой своих прочностных качеств. Подробно об этом здесь.

Расчет армирования ленточного фундамента

Расчет арматуры для ленточного фундамента состоит из нескольких последовательных этапов. Вначале определяется минимальный диаметр рабочего прутка. Затем, методом подбора, находится его фактический размер. Далее рассчитывается шаг установки, что позволит определить количество гладкого прутка. Завершается процесс нахождением количества необходимой арматуры каждого класса.

Определение минимального размера арматурного стержня

В регламентирующих строительные работы документах нет таблиц с указанием диаметра прутка для каждого вида ленточного фундамента (этого нельзя сделать по простой причине – видов фундамента по размерам миллионы). Расчет необходимо вести самостоятельно, методом подбора. Чтобы не допустить фатальной ошибки, в строительных правилах приведены минимальные диаметры прутка. Отталкиваясь от них можно определить длину или вес арматуры. Приводим таблицу.

Таблица 2. Минимальные диаметры арматурного прутка.

Важно: в строительных правилах есть одно исключение. Если расчеты показывают, что для каркаса нужно 3 стержня диаметром 12 мм, то тогда для вязки арматуры берется 4 продольных прутка диаметром 10 мм, т.е. игнорируется требование минимального размера.

Фактический диаметр рабочего прутка

Профессиональные строители считают, что произвести расчет арматуры для ленточного фундамента очень сложно – необходимо учесть много факторов: материал стен, этажность, свойство грунта, снеговую нагрузку и т.д. Но это – рекламный ход. Такие нюансы нужны при расчете глубины и ширины фундаментной ленты. Получив требуемые параметры дальше все достаточно просто: необходимо лишь вспомнить пару формул из школьного курса математики.

В соответствии со строительными правилами общая площадь сечения рабочих (продольных) прутков должна составлять не менее 0,1% от площади поперечного сечения фундаментной ленты. Дальше методом подбора определяется диаметр прутков и их количество. Как это считается, покажем на конкретном примере.

Берем высоту и ширину фундамента и перемножаем. В нашем случае 60 см (высота) на 40 см (ширина). Получаем площадь поперечного сечения 2400 см² (S=60 см*40 см). Далее по СНиПу определяем общую площадь сечения рабочих арматурных прутков: 2400 см²*0,1/100=2,4 см². Пользуясь таблицей 3, берем площадь торца стержня диаметром 12 мм (минимальное значение). Она равна 1.13 см.

Для справки: площадь круга определяется по формуле: S = πR², где R – это радиус, а π — число Пи, которое равно 3,14.

Таблица 3. Площадь поперечного сечения арматуры.

Следующий шаг – находим количество нитей. Для этого общую площадь рабочего прутка делим на площадь одного стержня 2,4см²/1,13см²=2,12. Полученный результат округляем в большую сторону (обязательно). Получаем 3 нити. Но из такого количества стержней невозможно связать каркас – нужно четыре нити. В этом случае в СП есть исключение – можно взять 4 прутка диаметром 10 мм.

Проверяем: 0,79 см² (площадь круга диаметром 10 мм) умножаем на 4. Получаем 3,16 см². Таким образом закладывается солидный запас. Чтобы не закапывать семейный бюджет в землю, можно использовать арматуру АII класса.

Шаг установки

Для установки хомутов, соединяющих продольные нити в каркас, также имеются свои правила. Так, шаг не должен быть более ¾ высоты фундамента и в то же время не превышать 500 мм. В углах и примыканиях стен свои правила. Здесь хомуты ставятся чаще. Подробности ниже.

Расчет количества рабочей арматуры

Рассчитать потребность прутка с периодическим профилем в метрах просто: количество ниток умножается на линейную длину ленточного фундамента. Полученный результат умножается на 1,2 (20% закладывается на перехлесты, лапы и отходы).

Расчет гладкой арматуры

Чуть сложнее с арматурой первого класса (АI). Вначале составляется схема расположения всех хомутов, в том числе в углах и примыкающих стенах. Затем считается длина прутка в одной рамке. Для этого ширина армирующего пояса умножается на его высоту. К полученному результату добавляется 10 см на перехлест. Завершается расчет перемножением длины хомута на их количество. Берется пруток диаметром 6 мм.

Если нет желания сгибать рамки, можно воспользоваться поперечными и вертикальными прутками (см. рис.).

Здесь есть важный нюанс – вертикальные стержни должны быть ребристыми. Если пренебречь правилом, появляется опасность при заливке бетонного раствора опускания верхних рабочих прутков, что недопустимо. Поэтому вспомогательную арматуру нужно считать по отдельности. Вначале вертикальную (может быть третьего класса диаметром 6 мм), затем поперечную. Или наоборот. Запас на каждом прутке 5 см.

Внимание: при армировании подошвы фундамента расчеты ведутся аналогично. Результаты добавляются к каркасу.

В продаже арматура продается по весу. Перевести метры в килограммы помогут таблицы или калькулятор пересчета (можно найти по адресу https://stroykalkulyator.ru/app/metalloprokat/armatura/).

Технология армирования ленточного фундамента

Заливка железобетонного фундамента проводится в следующей последовательности:

• определяется схема армирования ленты;
• формируется подошва;
• устанавливается опалубка;
• собирается каркас;
• заливается фундамент.

Описывать каждый этап в одной работе нет смысла – получится огромнейший текст, найти в котором ответы на возникшие вопросы будет крайне сложно. Поэтому рассмотрим только нюансы армирования.

Классическая схема армирования ленточного фундамента приведена на рисунке ниже.

1 – рабочий стержень с рифленой поверхностью (арматура класса АШ диаметром не менее 12 мм)
2 – поперечный пруток с гладкой поверхностью диаметром 6 мм (класс АI)
3 – вертикальный пруток с периодическим профилем диаметром 6 мм третьего класса АШ

Важно: использование рифленой арматуры для вертикальных прутков предохраняет продольные стержни от сползания вниз при заливке раствора.

В основе каркас прямоугольной формы из рабочих прутков, размещенных в два пояса: снизу и сверху, Это позволяет блокировать давление на фундамент массы самого здания (нижний ряд) и пучение грунта при замерзании (верхний). Продольные стержни фиксируются поперечными и вертикальными отрезками арматуры. В частном строительстве обычно двух поясов хватает. В крайнем случае, вместо двух рабочих прутков в каркасе можно использовать пять (три снизу) или шесть (по три в каждом поясе). И лишь при заглубленном фундаменте количество поясов увеличивается. На практике при высоте фундамента более 80 см используют 3 или 4 яруса армирования.

Упрощает, при этом значительно, сборку каркаса использование заранее подготовленных хомутов – согнутых в форму прямоугольника прутков (см фото ниже). Изготавливают их на кондукторе или самодельных устройствах. Как выдержать размер каждой стороны и получить угол в 90о, подробно расписано здесь.

Один из видов хомутов для сборки арматурного каркаса

Рабочие стержни крепятся внутри хомута. Следовательно, ширина рамки по внешнему контуру (К) должна быть на 10 см меньше толщины бетонной ленты. Те же требования предъявляются и к высоте (Н).

При установке каркаса внутрь опалубки нужные просветы можно сохранить с помощью покупных пластиковых башмаков и звездочек или воспользоваться обломками кирпичей.

Пластиковый «башмак» (стойка)

Фиксатор-«звездочка», сохраняющая просвет между опалубкой и каркасом

Технология сборки каркаса

Технологии сборки арматурного каркаса

Армировать ленточный фундамент начинают после устройства опалубки. Как правильно ее установить, можно посмотреть здесь.

На практике используется два способа сборки каркаса: прямо в траншее внутри опалубки и снаружи. Оба варианта имеют недостатки. В первом случае неудобно работать, во втором – собранный каркас сложно и неудобно переносить из-за большого веса и длины. Поэтому каждый хозяин самостоятельно принимает решение, как ему будет удобно работать. Мы же кратко опишем основные моменты (более подробно все технологические операции можно посмотреть здесь).

При работе внутри опалубки порядок действий следующий:

• укладываются продольные стержни нижнего яруса;
• под них подкладываются кирпичи или специальные ножки (между песчаной подушкой и продольными прутками должно быть расстояние в 5 см);
• сформированные контуры (хомуты) заводятся под нижний ярус. Их количество зависит от длины ленты и способа усиления углов и прилегающих простенков;
• с помощью вязальной проволоки и крючка или вязального пистолета прутки привязываются к хомутам (технология подробно рассмотрена здесь);
• формируется верхний ярус каркаса;
• прутки также связываются с хомутами;
• усиливаются углы и места прилегания простенков.

Армирующий каркас можно вязать снаружи, используя нехитрые приспособления. Например, как на фото ниже.

Основные правила сборки и установки каркаса

Собирая каркас нужно соблюдать несколько простых правил:

• армирующие стержни и узлы вязальной проволоки не должны выходить за тело бетона (касаться опалубки);
• нельзя использовать бывшие в употреблении прутки;
• каркас должен иметь прямоугольную форму;
• стандартное расстояние между хомутами 25-50 см на длинных участках и в два раза короче в углах и в местах примыкания фундамента под простенками;
• бетон заливается при смонтированном внутри опалубки каркасе, а не наоборот;
• необходимо избегать попадания маслянистых веществ на поверхность металла – в этих местах не будет сцепления арматуры с бетоном. Если же такой казус произошел, масляные пятна убираются специальными средствами.

Армирование подошвы

На грунте с низкой несущей способностью или пучинистом, а так же под тяжелые стены зданий довольно часто ленточный фундамент заливают на так называемую подошву – должна взять на себя часть нагрузок. Чтобы слой бетона не развалился при незначительных нагрузках, его так же армируют. При толщине до 15 см укладывается один пояс, более 15 см – два (см. рисунок).

Внимание: толщина подошвы зависит от грунта. Если он сложный, с сильной склонностью к зимнему пучению, нужно заливать слой бетона 15-25 см. Соответственно укладывать два пояса. При нормальном и среднепучинистом грунте, но тяжелых стенах, достаточно подошвы толщиной 10-15 см с одним поясом армирования.

Армирование проводится стержнями второго или третьего класса, уложенными вдоль подошвы на расстоянии 200-300 мм друг от друга. Диаметр тот же, что и в каркасе. Связываются между собой отрезками арматуры первого класса диаметром 6-8 мм. Вязка проводится специальной проволокой диаметром 0,8-1,4 мм. Но это, если ширина подошвы небольшая (уложены всего две нитки).

При широкой подошве поперечная арматура становится рабочей – предотвращает попытки грунта «схлопнуть» слой бетона. Поэтому вся арматура должна иметь периодический профиль, одинаковый диаметр и класс.

Армирование углов

Самое слабое место в фундаменте – углы и примыкание простенков. В этих местах на бетонную ленту, во-первых, воздействуют нагрузки от разных стен, во-вторых, у каркаса нет общих рабочих стержней: они стыкуются друг с другом, никак не взаимодействуя. В результате бетон фундамента через какое-то время может растрескаться.

Решает проблему грамотное армирование углов ленточного фундамента. Специалистами предлагается несколько схем усиления каркаса. Кроме этого есть свои особенности дополнительного армирования тупоугольных точек изгиба фундаментной ленты.

Угол более 160^о. У таких углов дополнительное армирование сводится к установке двух хомутов в точке изгиба, как показано на рисунке ниже. Продольные прутки изгибаются под нужным углом и должны иметь отрезок от угла в обе стороны не менее 1 м для нахлеста при соединении с другим стержнем, продолжающим тело каркаса. Сам перехлест составляет 50D (здесь и далее D обозначает диаметр) рабочего прутка.

Шаг крепления хомутов (S) не меняется.

Схема усиления углов более 160°

Тупой угол менее 160^о. Ситуация схожая, но способ усиления уже другой. Здесь порядок действий следующий:

• внешний арматурный стержень изгибается под нужным углом;
• в вершине угла (внешний обвод) к каркасу крепится вертикальный пруток (на рисунке показан стрелкой оранжевого цвета);
• стержни внутреннего контура продлевают до противоположной стороны каркаса и загибают под нужным углом. Перехлест с внешним прутком не менее 50D;
• лапы (выделены красным цветом) и внешний рабочий стержень связываются между собой хомутами. При этом шаг их установки уменьшается в два раза (0,5S).

Схема усиления тупого угла менее 160°

Прямой угол (90^о). На практике используется 3 способа усиления прямых углов.

Схема 1 с двумя лапками и L-образной вставкой.

Рабочие стержни внутреннего контура пересекаются между собой, доходят до противоположной стороны каркаса и изгибаются в виде лапок (на рис. 2) в расходящихся направлениях. Минимальная длина перехлеста (лапок) – 50D.

Продольные стержни внешнего контура (1) обрезаются в углах. На них укладывается L-образная вставка (6). Длина ее каждой стороны не менее 50D. Все перехлесты увязываются хомутами. Шаг 0,5L.

Во внешнем углу устанавливается вертикальный стержень (3), к которому крепится вставка. Посередине угла внешний и внутренний рабочий пруток соединяются поперечиной, без вертикальных отрезков арматуры (5). Все остальное хорошо видно на схеме.

Схема с двумя лапками и вставкой по внешнему контуру

Схема 2 с двумя лапками и большим перехлестом.

Внутренние продольные стержни также заводятся на внешний контур и изгибаются, как в предыдущем способе. Вместо вставки используется лапа одного из стержней внешнего контура. Для этого один пруток обрезается, а второй, перпендикулярный, изгибается и заводится на обрезанную арматуру, образуя большой нахлест (показан фиолетовым цветом). Его длина должна полностью перекрывать лапку внутреннего стержня.

Вся конструкция фиксируется хомутами. Шаг установки 0,5S. Вершина внешнего угла усиливается вертикальным прутком.

Схема с двумя лапками и большим перехлестом

Схема 3 с П-образными вставками.

Использование четырех вставок, напоминающих букву П (на рис. зеленый и фиолетовый цвет), позволяет упростить усиление углов, но только при условии сборки каркаса на земле. Длина стоек буквы («рогов») – не менее 50D. Традиционно устанавливаются дополнительные хомуты с шагом в 2 раза короче, чем на прямых участках.

Армирование мест примыкания простенков

Усилить фундамент в месте соединения с простенком можно также тремя способами.

Схема 1.

Стержни каркаса под основной стеной в месте примыкания простенка должны быть без соединительного перехлеста, т.е. не прерываться. Перпендикулярные прутки примыкающего каркаса пересекаются с внутренним контуром, доводятся до внешней стороны каркаса и изгибаются в виде лапок навстречу друг другу (сходятся). Длина лапок минимум 50D.

Фиксация стержней разных каркасов проводится хомутами. Шаг традиционно уменьшается в 2 раза. Дополнительно к этому в двух местах увязывается участок пересечения сходящихся «лапок» с внешним контуром каркаса с помощью двух пар вертикальных прутков.

Схема 2.

Как и в предыдущем случае, продольные стержни основного каркаса не прерываются, а под простенком обрезаются вплотную к рабочему прутку внутреннего контура.

В единую конструкцию два каркаса связывают L-вставки (на рисунке зеленый цвет), соединяющие продольную арматуру примыкающей ленты с внешним контуром основной.

Длина лапок 50D.

Дополнительные соединения устанавливаются с уменьшенным в 2 раза шагом.

Схема 3.

При желании максимально усилить примыкание используют U-образную вставку.

Как и в рассмотренных выше схемах, продольные прутки арматуры в основной ленте должны быть целыми.

Рабочие стержни примыкающего каркаса доводятся до внешнего контура и загибаются в расходящихся направлениях (показаны красным цветом).

Длина лапки не менее 30D.

На спокойных грунтах и легких стенах такая система вполне себе рабочая. Усилить конструкцию при сложном грунте помогает U-образная вставка (синий цвет) с длиной каждого из «рогов» минимум 50D.

Связывание лапок и вставки с каркасами традиционное – рамки с уменьшенным шагом (0,5S). Дополнительно вершина вставки связывается в двух местах с прутком внешнего контура.

Допускаемые ошибки при армировании фундамента

При заливке фундамента иногда допускаются элементарные ошибки:

• продольные прутки пытаются укладывать на расстоянии между собой в 10-20 мм, что недостаточно для свободного протекания раствора, в результате чего появляется высокая вероятность смещения рабочих прутков;
• вязка проводится сваркой или простыми веревками, что в частном строительстве нежелательно;
• неправильно усиливаются углы.

Заключение

При армировании фундамента своими руками необходимо особое внимание обратить на следующие нюансы:

• правильно определить, какая арматура нужна для ленточного фундамента;
• собрать каркас в соответствии с рекомендациями СНиП;
• грамотно усилить углы и примыкание простенков.

Если все требования СП будут учтены, дом или постройка простоят на фундаменте не одно десятилетие.