Арматура в фундаменте обеспечивает прочность и устойчивость конструкции, предотвращая ее разрушение под воздействием различных нагрузок. Она отвечает за сопротивление растяжению, которое возникает вследствие изменений температуры, осадков и нагрузок от здания.
Дополнительно арматура помогает увеличить долговечность фундамента, обеспечивая равномерное распределение внутренних напряжений и предотвращая трещинообразование. Таким образом, правильное использование арматуры является ключевым элементом в строительстве надежного и долговечного фундамента.
Арматура для фундамента. Виды и различия
Арматуру используют для усиления фундамента. Прочности бетона достаточно, чтобы сопротивляться усилиям сжатия, однако изгибающих нагрузок материал не выдерживает и разрушается. Для того чтобы улучшить технические показатели, структуру укрепляют каркасом из стальных стержней круглого сечения.
Как работает армирование
В процессе эксплуатации здания основание испытывает постоянные нагрузки от самого объекта и со стороны грунта. Усилия неодинаковы из–за неоднородности конструктивных элементов сооружения и разных характеристик почв, действующих на бетон.
Усиление выполняют с помощью сетки из вертикальных и горизонтальных прутьев, соединённых в единую структуру специальной вязальной проволокой. Объёмную конструкцию усиливают в зонах, где плита испытывает максимальное растяжение. Фундаменты изгибаются от поверхностей к центру. В срединной части действие сил минимально, поэтому особой необходимости в мощном армировании здесь нет.
Прочность фундамента определяется маркой бетона, сечением прутьев, частотой установки каркаса.
Какие критерии важны при выборе металла
Подбирая вариант арматуры, обращают внимание на следующие параметры:
- Тип прутьев.
- Марка стали.
- Класс сплава.
По виду стержни делятся на следующие группы:
- Гладкостенные: изделия цилиндрического профиля с гладкой поверхностью.
- Рифлёные: арматура идёт с оребрением — регулярными рельефными элементами, расположенными спиралеобразно.
За счёт более развитой площади поверхности второй вариант чаще используют на практике, поскольку он обеспечивает лучшую связку со структурой бетона.
Марка стали влияет на прочностные и структурные характеристики. В зависимости от компонентного состава применяют две основные группы:
Углеродистые
Легированные
Помимо углерода в составе присутствуют заметные количества хрома, титана, марганца и других элементов. В зависимости от комбинации и процентного соотношения добавок свойства варьируются в широких пределах, повышая коррозионную стойкость, прочность, свариваемость, жёсткость и другие параметры.
Для продукции из металла важно учитывать класс. Критерий определяет метод производства:
- Горячекатаная (А): распространённый вид проката получают нагреванием заготовок до пластичности с последующим прогоном через валки. Сформированный прут характеризуется высокой прочностью. Изделия применяют на участках, подвергающихся повышенным нагрузкам.
- Холоднодеформированная (Вр): стержень формируют механическим способом без предварительного прогрева металла. Образцы хорошо свариваются и отличаются улучшенной коррозионной стойкостью. Прочность ниже горячекатаного варианта, поэтому перед использованием необходимо провести расчёты на соответствие каркаса предельным нагрузкам.
- Канатная (К): производят в форме скрученного пучка проволок. Используют для пассивного армирования в зонах максимального растяжения. Элементы не включают в объёмные каркасы, укладывая отдельно. Конструкция предотвращает предельные растягивания, приводящие к образованию трещин, в перекрытиях и балках большой площади.
Для формирования объёмной сетки используют горячекатаную арматуру класса А 400 и выше.
Композитная арматура
Наряду с металлическими применяют каркасные элементы из стеклопластика. Материал отличается небольшим весом, инертностью по отношению к влаге и агрессивным средам, но меньшей прочностью в сравнении со сталью. Вариант подходит для ненагруженных одноэтажных строений, в том числе гаражей и времянок. Под капитальные дома такие изделия не закладывают.
Композитные варианты на основе базальта (АКБ) сплетают из микроволокон органических смол, формируя толстые прутья. После окончания набора прочности готовая структура способна выдерживать экстремальные нагрузки.
Комбинированные композиты (АКК) изготавливают из стекловолоконных стержней, закрывая сердцевину намоткой из пластифицированного базальта. Система уступает АКБ–варианту по прочности, поэтому используется с ограничениями по предельным нагрузкам.
Стержни ААК из арамидокомпозита получают из полиамидных структур. В процессе изготовления между волокнами возникают дополнительные водородные связи, повышающие прочностные свойства.
Углекомпозитный вариант АУК производят из нитей модифицированного углерода. Материал с высокими прочностными характеристиками дороже аналогов, поэтому редко используется на практике.
Назначение прутков
Армирующие элементы делятся на три класса по месту использования.
Рабочие
Изделия укладывают по длине объёмной конструкции. Для формирования фундамента ленточного типа, межэтажных перекрытий и опорных балок их располагают горизонтально. В столбчатых и свайных основаниях вертикально. Положение позволяет передать преимущественные растягивающие нагрузки на каркас, снизив напряжение в бетоне. Это конструктивная база армирования.
Распределительные
Элементы относят к вспомогательным. Назначение частей — соединить рабочие стержни в общую пространственную систему. Взаимосвязанная структура позволяет перераспределить нагрузку между соседними участками, то есть сделать её более равномерной. Кроме того, схема снижает риски повреждения отдельных блоков, повышая долговечность сетки.
Для распределительных прутков берут рифлёную арматуру, если расчётные нагрузки велики. В большинстве случаев допускается установка изделий с гладкой поверхностью.
Монтажные
Прокат используют для стабилизации собранного объёма. В данном случае применение профилированных элементов не обязательно.
Рабочие параметры стержней
Армирующие свойства зависят от диаметра. Гладкостенные изделия ⌀ 6–8 мм используют в следующих работах:
- Производство каркасов для ленточного фундамента под ненагруженные сооружения (гаражи, подсобки, времянки).
- Связывание рабочих уровней в плитном, ленточном и свайном фундаменте для нагруженных конструкций.
- Изготовление хомутов.
Рифлёные прутки ⌀ 10–12 мм применяют для сборки объёмных сеток под малонагруженные постройки на грунтах с нормальной несущей способностью.
Стержни ⌀ 14–16 мм идут на изготовление усиливающей структуры под нагруженные фундаменты, а также используются в строительстве на сложных типах почв.
Армирование необходимо для всех типов оснований, поскольку прочностных характеристик самого бетона без усиления недостаточно для того, чтобы сопротивляться растягивающим усилиям. В зависимости от расчётных нагрузок для формирования каркаса подбирают определённую форму и тип стержней.
На что работает арматура в фундаменте
Сам по себе бетон — прочный материал. После отвердения он хорошо работает на сжатие и усадку, но не на изгибы и растяжение, что является главным недостатком. Под воздействием растягивающих усилий в бетонных изделиях и конструкциях образуются трещины. В дальнейшем они ведут к разрушению. Все потому, что прочность бетона на растяжение очень низкая.
Она составляет всего 7-10% от показателя на сжатие. В связи с этим на первый план выходит вопрос армирования бетона.
Что такое армирование бетона: когда и для чего необходимо
Понять, зачем армировать бетон, очень легко. В сравнении с ним металл, из которого выполняется арматура, имеет прочность на растяжение выше в 100 и более раз. При их соединении получается армированный бетон (железобетон, если армируют стальными стержнями или сетками), который выдерживает и сжатие, и растяжение.
Важно знать! Для армирования могут использоваться отдельные стержни, которые сваривают или связывают между собой, сетка, стекловолокно, дисперсные или другие волокна.
Растягивающие усилия воспринимает на себя арматура, которая для улучшения сцепления с бетоном имеет рельефные насечки, одинаковые по всей поверхности. В результате бетонное изделие получает защиту от трещин, приобретает более высокую несущую способность, надежность и долговечность. Дополнительно железобетон становится устойчивым к перепадам температуры, вызывающим сжатие-расширение, циклы которых могут повторяться большое количество раз.
Видео: как работает арматура
Когда армирование обязательно, а когда без него можно обойтись
Нужно ли обязательно армировать бетон ? Специалисты, занимающиеся строительством, говорят, что армирование необходимо. Исключением может быть заливка не толстой (до 3 см) цементной стяжки в доме или квартире. Здесь можно обойтись без армирования, но для большей прочности и долговечности чернового пола многие все же добавляют при замешивании раствора фиброволокно. Это не увеличивает трудоемкость и время работ, но делает стяжку более прочной и стойкой к трещинам.
Другой частый вопрос — можно ли не армировать бетон при обустройстве фундамента. Теоретически можно, если строится очень небольшой деревянный или каркасный дом, хозпостройка, забор с равномерной нагрузкой. При этом уровень грунтовых вод должен быть очень низким, т. е. глубоко, далеко от фундамента, а силы морозного пучения — быть минимальными или отсутствовать.
Кроме того, для большей уверенности придется изучить подстилающие грунты и их динамику по сезонам. На основе этих данных и точной расчетной нагрузки от всех конструкций будущей постройки можно определить, нужно армирование или нет и есть ли риски при отказе от усиления.
Под блоки, кирпич и другие тяжелые материалы фундамент обязательно нужно армировать. Это поможет и сэкономить на бетоне, и обеспечить надежность постройки. При качественно выполненных работах фундамент в процессе усадки дома точно не потрескается. Выбор в каждом случае индивидуален. Но, как показывает практика, на арматуре лучше не экономить.
В остальных случаях можно не думать — армирование точно необходимо, особенно при строительстве гражданских и промышленных зданий, т. е. не частных, где застройщик может делать свой выбор. В высотных сооружениях металлический арматурный каркас и вовсе служит основой всей конструкции, обеспечивает постройке нужную жесткость.
Важно знать! Любые бетонные конструкции подвергаются комбинированным нагрузкам, а комбинация бетона с арматурой позволяет им быть устойчивыми к сжатию, изгибу, излому, растяжению.
- фундамент;
- крыльцо;
- монолитные и сборные перекрытия;
- колонны;
- стяжки;
- площадки под автомобиль;
- забивные и буронабивные сваи;
- ригели;
- железобетонные перемычки;
- лестничные марши и пр.
