В данном случае для строительства используются стержни с диаметром от 12 до 16 миллиметров, обладающие ребристой поверхностью. Окончательный выбор диаметра осуществляется на основе таких факторов, как мощность здания и тип грунта, на котором его возводят. Необходимо учитывать, что в условиях большой нагрузки или неблагоприятных условиях стройки следует использовать более толстые стержни для обеспечения надежности конструкции.
Арматура для фундамента: разновидности, особенности, стоит ли от добра добра искать
Арматурный каркас является важнейшим элементом в монолитных бетонных конструкциях, независимо от того, имеет ли он плоскую или пространственную форму. Этот ключевой элемент обеспечивает бетону значительно повышенные показатели прочности, долговечности и устойчивости к различным деформациям, что делает конструкцию более надежной. Долгое время в строительстве использовались исключительно железобетонные конструкции, в которых армирование выполнялось с помощью стальных прутков или сеток. На данный момент на рынке появились альтернативные виды арматуры, такие как композитная, стеклопластиковая и стеклобазальтовая, и это сделало выбор более разнообразным. В 2018 году была разработана специальная нормативная документация (СП 295 СП 295.1325800.2017), посвященная проектированию бетонных конструкций, армированных полимерной композитной арматурой. Если ранее у строителей возникал вопрос о том, какие прутья и какого диаметра выбирать, а также как их связывать, то теперь добавилась новая задача — выбор между традиционной стальной и новыми композитными вариантами. Для того чтобы понять, какая арматура для фундамента является более предпочтительной, необходимо внимательно изучить технические характеристики обоих видов и особенности их применения.
Содержание
Назначение арматуры
Несмотря на множество достоинств, таких как прочность, устойчивость к агрессивным средам, универсальность и долговечность, бетон остается довольно хрупким материалом. Для повышения его эксплуатационных характеристик применяется армирование, благодаря которому получается железобетон (в данном контексте мы пока не будем углубляться в различные типы применяемых прутков). Арматурный каркас предохраняет бетон от деформаций и разрушения под воздействием сжатия и растяжения. Прочность стальной арматуры на растяжение в среднем почти в двести раз превышает прочность бетона, поэтому после застывания армированный бетон функционирует как единое целое. Арматура используется не только в зонах с высоким уровнем нагрузки, таких как фундаменты зданий (будь то ленточные, свайные или плитные), но также и в перекрытиях, колоннах, лестницах, столбах и других монолитных конструкциях. В зависимости от типа армируемого сооружения может быть применен как плоский (горизонтальный или вертикальный), так и пространственный каркас.
К примеру, ленточный фундамент испытывает воздействие двух основных сил — сверху на него давит вес дома, а снизу происходят различные силы, такие как морозное пучение. Однако центральная часть ленты относительно остается статичной. Поэтому армирование мелкозаглубленных и среднезаглубленных лент (до 100 см) выполняется продольно, с использованием поясного армирования и вертикальных перемычек или хомутов, причем это осуществляют в двух уровнях, в более глубоких вариантах — в трех.
Плиты меньшей высоты, как правило, армируются одной или двумя сетками по всей площади, которые связываются из арматурного прута. Диаметр и размер ячейки рассчитываются на основе конкретных условий. При установке арматурного каркаса также используются фиксаторы, которые обеспечивают равномерный защитный слой. Использование подручных материалов и способов дистанцирования в этой области постепенно утрачивает актуальность. Толщина защитного слоя также должна соответствовать установленным нормативам и зависит как от типа железобетонной конструкции, так и от диаметра арматуры, а также условий эксплуатации.
Следует отметить, что у застройщиков, которые занимаются строительством без проекта, возникает вопрос: какая арматура лучше всего подходит для фундамента. Мы постараемся дать полный ответ на этот вопрос.
Характеристика и разновидности арматуры
Термин «арматура» обобщает каркас монолита, который состоит из стержней, подобранных по размеру и определённым образом соединённых в рабочую систему. Эти элементы начинают работать на изгиб в момент, когда бетон перестает выполнять свои функции под воздействием растягивающей нагрузки. Правильное сочетание двух материалов позволяет значительно увеличить прочность основания и, следовательно, продлить срок его службы.
- Бетон, армированный металлом, называется железобетоном. Идея использования металлических элементов для укрепления бетона была впервые предложена французским инженером Жозефом Монье, который получил патент на это изобретение еще в конце 19 века. Металлическая часть арматуры обладает значительно более высокой прочностью на растяжение, чем бетон (примерно в 100 раз), и имеет коэффициент линейного расширения, близкий к таковому у бетона, что значительно снижает риск возникновения трещин при изменении температуры.
- В нашей стране для усиления монолитных фундаментов традиционно применяется арматура с периодическим профилем. Рельеф, который сформирован на таких стержнях, позволяет предотвратить их самопроизвольное выдергивание из бетона под действием нагрузки. Поэтому в несущих конструкциях гладкая арматура обычно используется только в качестве соединительных элементов или монтажных петель.
- Стержни класса A-ІІІ (А400) изготавливаются из углеродистой или низколегированной стали. Их сечение круглое, и профиль формируется с помощью двух расположенных напротив выступов, соединённых винтовыми рёбрами. Буква «А» обозначает, что это термомеханически усиленный горячекатаный прокат, а римская тройка соответствует классу прочности арматуры.
- Стоит отметить, что маркировка, указывающая класс прочности, со временем устарела, и в современных документах вместо нее чаще указывается предел текучести металла. В данном случае это 400 Н/мм², и поэтому арматура называется А400. Для удобства потребителей, которые не всегда могут легко разобраться в этих нюансах, в строительной документации иногда указываются обе маркировки.
- Сварка арматуры марки А400 не рекомендуется; предпочтительно использовать ее вязание. Для изготовления сварных каркасов подходит арматура марки А400С, где добавленный символ «С» означает, что данная арматура предназначена для сварки.
- Различия между А400 и А400С основаны на углеродном эквиваленте: чем он ниже, тем проще сваривается металл. Есть и различия в профиле: у А400 рёбра распределены более плотно и соприкасаются с выступами. У А400С рёбра имеют более плавную форму и не примыкают к параллельным выступам плотно.
Также существует арматура А500С и А600С, которая обладает более высоким пределом текучести металла. Визуально отличить ее от А400С невозможно, если не увидеть маркировку, поэтому более высокая цена может стать единственным ориентиром для покупателя.
Если вы не покупаете арматуру, а, например, она у вас осталась от прошлых проектов или была получена от соседа, и вы не знаете маркировку или назначение, можно действовать следующим образом. Арматуру марки А400 можно сваривать, но только после предварительного прогрева до 200 градусов. Размер нахлёстов в данном случае остается стандартным: 8-10 диаметров арматуры, однако на половину этого расстояния шов может быть проварен с обеих сторон или применена накладка.
Расчет количества арматуры
Точный расчет необходимого количества арматуры невозможно произвести без наличия схемы армирования. Следовательно, первым шагом станет создание чертежа — хотя бы самого примитивного, на котором следует указать:
- высота и ширина сечения каркаса;
- количество рядов продольной арматуры;
- число рабочих стержней в одном ряду и расстояние между ними;
- шаг для поперечной арматуры.
В качестве примера рассчитаем необходимое количество арматуры для ленточного фундамента мелкого заложения, высота которого составляет 70 см, а общая длина — 30 м. При этом в фундаменте будет всего два пояса армирования:
- Для данной небольшой структуры (например, это может быть баня или гараж размером 6 на 6 метров с одной внутренней стенкой) рабочую арматуру целесообразно выбрать диаметром 8 мм, а соединительную — 6 мм.
- При ширине ленты в 40 см в поперечном сечении фундамента будет всего 4 рабочих стержня: два в нижнем ряду и два в верхнем. Учитывая количество рядов усиления и длину ленточного монолита, общая длина рабочей арматуры составит 120 м.
- Для соединения рабочих прутов в пространственной конструкции в одной точке будет необходим хомут из стержня длиной 0,7 м два раза плюс 0,4 м два раза, что составит в общей сложности 2,2 м.
- При установке хомутов через 0,5 м получится 61 соединение. Умножив 61 на 2,2 м, мы получим общую длину соединительной арматуры 134,2 м.
- Теперь приступить к расчету проволоки. В каждой секции данного каркаса будет 4 соединения, и в сумме их количество составит 244. На одно соединение потребуется 0,3 м проволоки, в результате общей длины проволоки будет 73,2 м.
Важно помнить, что в арматурном каркасе стержни располагаются в строго определённом порядке. В зависимости от действий сил, которые на них воздействуют, они бывают как продольными, так и поперечными:
Классификация
При заливке основания применяются как гладкие, так и рифленые виды прутьев. Изделия с наплывами обеспечивают надежное сцепление с монолитом за счет увеличенной площади контакта.
Исходя из этого, рекомендуется при выборе материала для армирования отдавать предпочтение ребристой арматуре. Она имеет лучшие показатели по восприятию нагрузки, что усиливает прочностные характеристики бетона. Гладкие же изделия используются только в качестве вспомогательных элементов. Для армирования создается объёмный каркас, в который могут входить как вертикальные, так и горизонтальные соединительные элементы, не обязательно рифленые.
По материалу
Арматурные элементы производятся по различным технологиям, что позволяет получать стержневые изделия при горячей прокатке металла либо проволочные в процессе холодного волочения. Для улучшения качественных характеристик в продукты вводят углерод. Повышение его концентрации делает изделия более жесткими и прочными, однако увеличивает также и их хрупкость.
Кроме углерода, используются и другие легирующие добавки, некоторые из которых снижают вероятность коррозии, другие — увеличивают прочность, а третьи — твердость.
Существует три основных вида композитной арматуры:
- Стеклопластиковые стержни изготавливаются из стекловолокна и термоактивных смол. Эти изделия легкие и прочные, не подвержены коррозии, что делает их популярными в частном строительстве.
- Базальтопластиковые пруты изготавливаются из смол и базальтового волокна. Этот материал отличается высокой устойчивостью к агрессивным средам и низкой теплопроводностью.
- Углепластиковые стержни производятся из углеродного волокна. Они обладают высокой прочностью и, подобно другим композитным материалам, имеют длительный срок службы, не боятся влаги и химических веществ, легкие и простые в монтаже.
Виды стальной арматуры по типу производства
Существует два основных типа арматуры, которые производятся с использованием различных технологий:
- Горячекатаные стержни. Они создаются методом прокатки прямоугольных заготовок, нагреваемых до пластичного состояния. Далее этот материал помещается на прокатный стан, где он формируется в прут нужного сечения.
- Холоднодеформированная проволока. Она производится без предварительного нагрева заготовки. Эта продукция имеет чистую поверхность и металлический блеск. Используется для создания каркасов в железобетонных изделиях.
По типу поверхности
Обратите внимание: Для монолитного строительства могут использоваться как гладкие, так и рифленые стержни.
- Гладкая арматура не обеспечивает надежного сцепления с бетоном; поэтому ее применение ограничивается усилением конструкций, не подверженных высоким нагрузкам. Такие прутки устанавливают внутри кирпичной кладки, закладывают в напольные стяжки, используют в качестве основы для тротуарной плитки.
- Рифленая арматура обладает развитой поверхностью, что обеспечивает прочное сцепление с бетонным слоем.
Существует три типа рифления поверхности:
- Кольцевое. Стержни с кольцевым рифлением удерживаются в бетоне очень хорошо, однако могут разрываться под высокими нагрузками в местах с минимальной толщиной.
- Серповидное. У таких прутков отсутствуют слабые зоны, что делает их более надежными, но сцепление с монолитом здесь хуже.
- Смешанное. Комбинированные изделия не имеют недостатков, но их цена выше из-за сложного процесса производства.
Универсальный вариант
Наиболее распространенным типом арматуры является продукция класса А300. Поверхность таких стержней образует своеобразную косичку, что обеспечивает отличное сцепление с монолитом при заливке. Для укрепления конструкции вертикально также используются гладкие стержни, которые были изготовлены по технологии горячекатаной прокатки. Это позволяет применять арматуру с маркировкой А240.
Для справки: В качестве альтернативы гладким пруткам также допустимо использование рифленых стержней. Это дополнительно помогает добиться надежного соединения сетки каркаса с бетоном.
