Правила армирования столбчатого фундамента заключаются в правильном расположении арматурных стержней, которые обеспечивают прочность и устойчивость конструкции. Основное внимание следует уделить минимальному количеству арматуры, квадратным или прямоугольным сечением. Арматура должна быть размещена в середине и верхней части фундамента, а также должна соединяться между собой с помощью сварки или специальных соединительных элементов для создания прочных стыков.
Важно учитывать, что арматура не должна касаться формы фундамента, чтобы избежать коррозии, поэтому необходимо оставлять зазор, используя пластиковые проставки. Кроме того, для обеспечения равномерного распределения нагрузки рекомендуется использовать не менее четырех стержней в каждом столбе. С учетом всех этих факторов можно добиться долговечности и надежности столбчатого фундамента.
Армирование столбчатого фундамента
Сегодня использование приемов армирования строительных конструкций из бетона и камня превратилось в классический технологический прием перераспределения и выравнивания части нагрузок от цементного камня к более пластичным и упругим металлическим или композитным закладным элементам. Сваи для столбчатых фундаментов промышленного применения давно изготавливаются из напряженного бетона и с закладкой арматуры. Для «частника» такие способы усиления столбов фундамента пока недоступны, так как требуют серьезных инженерных знаний и ресурсов. Поэтому на практике применяется простой вариант армирования столбчатого фундамента «add a resource» –дополнительного усиления бетонной основы закладкой стальных каркасов.
Что дает армирование столбчатого фундамента
Несмотря на внешнюю прочность и твердость, бетон в столбчатом фундаменте под нагрузкой ведет себя, как колкая и твердая субстанция, например, лед или стекло. Обладая солидным запасом прочности, бетонная столбчатая опора может разрушиться задолго до наступления предельного состояния только из-за неоптимального распределения нагрузок внутри отливки.
Арматура для столбчатого фундамента позволят решить несколько важных задач обеспечения прочности:
- Большая часть критически важных напряжений на поверхности столбчатой опоры переносится в более глубокие внутренние слои бетона и преимущественно воспринимается не камнем, а стальной арматурой;
- Армирующему каркасу удается эффективно соединить между собой два основных элемента столбчатого фундамента –железобетонный ростверк и бетонные столбчатые опоры;
- Благодаря арматуре ресурс железобетонных элементов фундамента вырос в разы по сравнению с обычной неармированной конструкцией.
Важно! В отдельных случаях использование арматуры позволяет избежать катастрофических последствий разрушения бетона. Вместо скачкообразного обрушения происходит медленное, пластичное расползание конструкции.
Как выполняется армирование столбчатого фундамента
Любые задачи построения оптимального каркаса из арматуры для любого типа фундамента слишком сложны, чтобы точные данные и рекомендуемые размеры стальных прутков, форму и глубину закладки в бетоне можно было получить из нескольких простых формул строительной механики. Расчет армирования столбчатого фундамента давно выполняется программным способом, с получением мощности и способа армирования, и даже построением эпюр напряжений по арматуре и бетонной основе столбчатого фундамента.
Для упрощенной оценки и повышения эффективности использования арматуры можно использовать следующие рекомендации:
- Количество армирующего прутка в бетонном элементе определяют из зависимости — суммарного сечения арматуры в бетоне должно быть 0,2-0,25% от сечения балки или столбчатой опоры;
- Оптимальное соотношение диаметра армирующего прутка к поперечному размеру балки составляет 1/20-1/25;
- Закладные элементы арматуры укладываются в бетоне на расстоянии 2,5-3,5 см от поверхности балки;
- Армирование столбчатых опор фундамента выполняется в виде пространственного каркаса, отдельные пруты перевязываются мягкой проволокой для фиксации их расположения в опалубке до заливки формы бетоном.
Важно! Перед бетонированием прутья арматуры должны быть очищены от окалины, краски и ржавчины, обработаны специальными антикоррозионными растворами на основе фосфорной кислоты.
Схема закладки арматуры в столбчатом фундаменте
Для армирования столбов используется вязаный каркас из горячекатаного прутка класса А-III с накатанными на поверхности ребрами сцепления с бетоном. Диаметр прутка выбирается в зависимости от диаметра столбчатых обор, оптимальное значение 8-10 мм. В столбчатом опорном элементе квадратного сечения обычно устанавливают четыре нитки арматуры по 10 мм, для круглого сечения оптимальным будет 6 прутков по 8 мм.
Опорная плита под столб усиливается сварной сеткой из 6-8 мм арматуры, при толщине закраин бетонной подошвы более 15 см армирование выполняется в два слоя.
Для отдельных видов столбов, например, с переменным, ступенчатым сечением, армирование может выполняться в виде двух или больше отдельных каркасов, вложенных коаксиально друг в друга и связанных между собой мягкой проволокой.
Для грибовидных столбчатых элементов допускается двойное армирование. Первый слой армирующих элементов выгибается из отдельных L- образных фрагментов, вертикальная часть арматуры равна высоте столба фундамента, выгнутая горизонтальная часть обрезается по диаметру опалубки. После закладки в пробуренную скважину отдельные элементы разворачиваются так, чтобы горизонтальные участки арматуры расходились радиально от центра к периферии подошвы столбчатой опоры. Далее в скважину устанавливается стандартный арматурный каркас, и весь объем заливается бетоном. Таким образом, получается очень прочный и стойкий к выдавливанию опорный элемент столбчатого фундамента.
Армирование железобетонного ростверка выполняется по схожей схеме. В придонной, срединной и в верхней части будущей бетонной балки укладывается по два-три металлических прута, диаметром 10 мм. На углах концы арматурных прутьев загибаются по ходу балки так, чтобы загнутая часть составляла не менее 20-22 см. Загибы соединяются с примыкающим куском арматурного прута с помощью сварки или проволочных петель.
Аналогичным способом выполняется сращивание арматурного каркаса столбчатых опор и горизонтальных ниток арматуры в ростверке. Бетон опоры не должен подниматься выше ¼ высоты ростверка. Каждую нитку выгибают под прямым углом и сваривают с горизонтальными прутьями каркаса ростверка. Любые другие способы соединения приводят к потере жесткости и эффективности армирования.
Как используется стеклопластиковая арматура в фундаментах
На сегодня о композитных видах арматуры существует огромное количество противоречивой информации. Во–первых, стеклопластиковая арматура гораздо удобнее и легче в работе, чем тяжелые стальные прутки. Во-вторых, модуль упругости у композитной арматуры выше, чем у стали, она более жесткая и менее пластичная. Существующие таблицы перевода утверждают, что прочность стеклопластика в 6 мм эквивалентна стали диаметром 8 мм. В теории армирование стеклопластиком должно обойтись не дороже стального варианта.
Кроме того, стеклопластиковая арматура не способна противостоять срезающим усилиям, а значит, для соединения композитных ниток в углах ростверка потребуется устанавливать переходные соединения.
Необходимо отметить, что стеклопластиковая арматура хорошо подойдет для армирования буронабивных свай и опор столбчатого фундамента. Материал арматуры не подвержен коррозии, не создает мостиков холода и способен воспринимать знакопеременные вертикальные нагрузки. Изгибающие и срезающие усилия для него запрещены. Это значит, что стеклопластиком можно армировать ростверк и опоры столбчатого фундамента при условии использования фирменных методов сращивания арматурных прутков под прямым углом с помощью специального приспособления. Если попытаться соединить стеклопластиковые нитки по аналогии с металлическими прутками, эффективность армирования снизится до 10-15% от проектной величины.
Армирование столбчатого фундамента
Столбчатый фундамент состоит из монолитных опор (столбов), расположенных под зданием в соответствии с проектной документацией. Железобетонные сваи соединяются между собой ростверком – балками из различных материалов. Задача ростверка: распределять вес здания между столбами, предохранять сваи от смещения под тяжестью строения.
Закладку и армирование столбчатого фундамента производят в соответствии с СП 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
Где используют столбчатый фундамент
Столбчатый фундамент применяют для:
- постройки легких зданий до двух этажей (деревянных, каркасных);
- возведения временных помещений (бытовки, строительные вагончики, времянки);
- строительства небольших хозпостроек (бани, беседки, теплицы, летний душ, сарай);
- пристройки к дому малых архитектурных форм (крыльцо, навес, веранда, терраса).
Нельзя применять столбчатый фундамент при:
- возведении тяжелых крупных строений;
- постройке зданий на нестабильных грунтах (песчаные, торфяные), грунтах с высоким залеганием грунтовых вод;
- строительстве зданий на участках с большим перепадом уровня земли (более 1,5 метров).
Столбчатый фундамент применяют, если невыгодно закладывать монолитную ленту.
Под тяжелые здания, многоэтажки, мосты закладывают фундамент стаканного типа. Это разновидность столбчатого, возводимого по особой технологии.
Виды столбчатого фундамента
Столбчатый фундамент возводят из разных материалов:
- кирпича;
- газосиликатных блоков;
- бревен;
- бутового камня;
- металлических готовых свай;
- железобетона.
В армировании нуждается железобетонный фундамент, поскольку остальные материалы либо скрепляются цементом без участия арматуры, либо используются как самостоятельная конструкция (металлические сваи).
Фундамент бывает также незаглубленным, мелкозаглубленным, заглубленным.
Незаглубленный возводится практически поверх грунта. Здесь только снимается плодородный слой почвы. Мелкозаглубленный уходит в грунт на глубину 40-70 см. оба типа подходят для легких строений.
Для возведения дома используют заглубленный фундамент. Его закладка производится ниже уровня промерзания почвы, на глубину до 150 см.
Преимущества и недостатки
К преимуществам относится экономия на материалах. Стоимость возведения столбчатого фундамента на 75% ниже стоимости ленточного. Для устройства столбов нет необходимости выравнивать почву на участке. Вместо рытья полноценной траншеи достаточно выкопать углубления для свай, тем самым сэкономить время.
Прокладывать коммуникации в будущий дом можно даже после настила чернового пола. Возводить фундамент под стальную колонну можно на промерзшей почве и в зонах вечной мерзлоты.
Среди недостатков столбчатого фундамента строители отмечают то, что он подвержен горизонтальному смещению. Одновременное давление на столбы сверху от дома и сбоку от почвы приводит к тому, что вся конструкция может покоситься. Причиной этому может стать разная плотность грунта в местах установки свай.
Неравномерное сопротивление почвы приводит к перекосу сооружения. Кроме того, свайный фундамент не позволяет сделать под домом подвал, погреб или цокольный этаж.
Расчет количества столбов
Столбы фундамента располагаются под всем строением по схеме. Расстояние между столбами 1,5-3 м друг от друга. Дополнительно столбы устанавливают под предполагаемые тяжелые конструкции в доме (печи, камины).
При расчете количества столбов учитывают нагрузку от здания на каждую опору и тип почвы. Сначала вычисляют площадь опоры.
Чтобы рассчитать нагрузку на один столб, используют правило:
- на плотных устойчивых почвах 2,5 кг на 1 см 2 ;
- на почвах средней плотности 1,5 кг на 1 см 2 ;
- для неустойчивых почв 1 кг на 1 см 2 .
Для подсчетов пользуются формулой:
площадь поверхности опоры (в см 2 ) * показатель для нужного типа почвы
Получают допустимый вес на один столб.
Например, на плотных почвах один столб с сечением 40*40 см допустимо нагружать на 4 тонны. Для пластичных глиняных почв нагрузка на одну пору не должна превышать 2,4 тонны. Для неустойчивых песчаных почв – 1,6 тонны.
Для подсчета количества столбов достаточно разделить предполагаемый вес дома на соответствующую нагрузку одной колонны (в тоннах).
Причины армировать столбчатый фундамент
Армирование столбчатого фундамента применяют для повышения его надежности и долговечности.
Вес здания дает нагрузку столбам на сжатие. Армирование увеличит несущую способность опоры.
Зимнее пучение грунта сжимает столб. Опора получает нагрузку на разрыв. Арматура предотвращает разрушение монолитной сваи.
Замерзший зимой грунт к лету оттаивает. Горизонтальные подвижки почвы дают нагрузку столбам на излом, смещение. Армирование фундаментов под колонны позволяет избежать сдвига столбов, наклона и заваливания всей постройки.
Для усиления конструкции и более прочной связи опор ростверк также армируют, укладывая пруты в его нижней и верхней части.
Какую арматуру выбрать
Для армирования столбов применяют арматуру двух типов: вертикальную профилированную с диаметром 10-16 мм, горизонтальную гладкую с диаметром 6-8 мм.
Для ростверков применяется горизонтальная продольная арматура с регулярным профилем диаметром 10-16 мм. Гладкие пруты с диаметром 6-8 мм укладывают горизонтально поперек ростверка и для вертикальной связки.
Для устройства фундамента под металлическую колонну применяют стальную арматуру марок А I и А III либо композитную. Стеклопластиковая арматура, в отличие от стальной, выдерживает большие нагрузки, инертна к влаге и химическим веществам.
При выборе композитной арматуры стоит учитывать, что стеклопластиковые пруты меньшего диаметра по прочности соответствуют стальным с большим диаметром. Одинаковой прочностью обладает композитная арматура с сечением 10 мм и стальная с сечением 12 мм.
Этапы армирования столбчатого фундамента
Столбы армируют при помощи профилированных вертикальных прутов. Из них заранее собирают каркас, который потом опускается в скважину. Стержни в каркасе между собой связывают проволокой или сваривают.
Сбор каркаса
Для армирования опор используют 4 вертикальных профильных прута, которые соединяют между собой поперечными гладкими сверху и снизу, а В середине с шагом 250 мм. При этом каркас в сечении должен быть меньше диаметра будущей сваи на 70-100 мм (по 35-50 мм с каждой стороны). Длина вертикальных арматурных стержней должна быть больше на 20-30 см, чем высота будущего столба. Эти части загибают наружу под углом 90 градусов.
Отдельно собирают решетку усиления пяты опоры. Решетку вяжут из профилированной арматуры с сечением 6-8 мм, образуя ячейки 10*10 или 15*15 см. Затем решетку и загнутые части готового короба-каркаса также сваривают или связывают.
Подготовка скважины и заливка пяты
Дно скважины засыпают песком на 250 мм, затем щебнем на такую же высоту. Засыпку утрамбовывают, поверх выстилают рубероидом, заходя на стены. Далее заливают выравнивающим слоем жидкого бетона на высоту 30-40 мм. Это обеспечит защиту каркаса от влаги и коррозии. Через 4-5 часов в скважину можно опускать каркас.
Далее заливают пяту на высоту 10-15 см.
Заливка столба
На каркас устанавливают опалубку.
Заливку каждой сваи выполняют в один подход. Если ее разделить на этапы, опора получится хрупкой в месте перехода слоев.
В соответствии с СП 63.13330.2018 в зависимости от вида иклассанапрягаемой арматуры используются разные классы бетона, но не ниже В15.
Свободное пространство между стенками скважины и опалубкой заполняют остатками грунта вперемешку со щебнем и утрамбовывают.
Этапы армирования ростверка
Для железобетонных свай есть два типа ростверка: обвязка профилем или монолитный бетонный.
Для легких построек из каркаса или бруса достаточно профильного ростверка. Его конструируют из металлических швеллеров, а при заливке столбов в них монтируют шпильки или анкера для крепления ростверка.
Для небольших строений из пенобетона или газоблока лучше устроить монолитный ростверк.
Устройство бетонной обвязки подчиняется общим правилам заливки ленточного фундамента, только здесь лента закладывается не в траншею, а в опалубку, собранную на готовых столбах.
Ширина ростверка должна быть равна толщине стены или чуть больше нее. Ростверк не может быть уже 40 см. Высота обвязки в частном строительстве должна быть не менее 25 см, обычно она составляет 30-40 см. для заливки ростверка применяют бетон класса не ниже В15.
На дно опалубки укладывают бруски одинаковой толщины (достаточно 3-5 см в сечении). Это делается, чтобы армирующий каркас при заливке оказался внутри нее, не выступая за края застывшей смеси.
Профильную арматуру с сечением 10-12 мм укладывают на бруски продольно, отступая по 3-5 см от каждого края опалубки. Стержни связывают между собой поперечной арматурой с гладким профилем и диаметром 6-8 мм с шагом 40 см.
Вязать нужно так, чтобы по всей длине каркаса расстояние между прутами было одинаковым. Когда нижний армирующий пояс собран, по аналогии формируют верхний.
Верхний и нижний уровни можно соединить вертикальной арматурой, а можно и не соединять. В этом случае между сваями устанавливаются П-образные рамки из бруса, а собранный отдельно армирующий пояс подвешивается к ним на проволоке так, чтобы он зависал в коробе опалубки, углубляясь в нее на 3-5 см от верхнего края. Оба уровня связываются между собой проволокой. Получается каркас. Далее в опалубку заливают бетонную смесь.
Готовность опор из монолита достигается через 30 дней. До этого нельзя давать никакие нагрузки на сваи. Ростверк начинают монтировать, когда сваи уже полностью застыли.
Методы армирования и примерный расчет столбчатого фундамента
Основным конструкционным материалом столбчатого фундамента является бетон. Он прочен, надежен, долговечен. Он выдерживает значительные нагрузки на сжатие, а потому основание дома остается целым на протяжении всего времени эксплуатации здания, независимо от давления грунта на него. Однако существуют еще нагрузки на растяжение и изгиб.
Они возникают при давлении всей конструкции на подземную часть постройки. Кроме того в холодное время года, когда грунт промерзает на значительную глубину, заледенелая земля пытается вытолкнуть из себя столбы фундамента, когда как не промерзший грунт удерживает его внутри. Чтобы под подобными нагрузками основание дома не потеряло своей целостности, используется армирование столбчатого фундамента.
- 1 Способы армирования столбчатого фундамента
- 1.1 Нормативная документация по армированию столбчатого фундамента
- 2.1 Вывод
Способы армирования столбчатого фундамента
Сегодня в строительном мире существуют следующие виды армирования столбчатого фундамента:
- вертикальное – оно же и основное. Выполняется из ребристой арматуры, класса не ниже А-III. Толщина материала может лежать в пределах 10-15 мм. Данный показатель зависит от предполагаемых нагрузок на фундамент и вычисляется, исходя из табличных данных нормативной документации и полевых исследований. Фактурная поверхность арматуры обеспечивает улучшение ее степени сцепления с бетоном, что только усилит конструкцию. Вертикальная арматура проходит вдоль всего столба фундамента. В зависимости от площади сечения последнего вертикальных армирующих прутов может быть от 2 штук до 6 штук. Чем больше количество армирующих прутков содержит столб, тем равномернее распределится нагрузка на изгиб и растяжение, а следовательно долговечнее будет фундамент. Однако здесь нужно выполнять определенные требования к армированию столбчатого фундамента: армирующий каркас не должен проходить ближе, чем на 5 см к краю бетонного столба;
- горизонтальное – считается вспомогательным. Выполняется из гладкой арматуры, диаметром не более 6 мм. Она необходимо лишь для обвязки каркаса. В таком случае последний не потеряет свой первоначальной формы.
Чаще всего столбчатый фундамент заканчивается горизонтальным ростверком. Данная конструкция также подлежит армированию, так как на нее действуют переменные нагрузки. С одной стороны от тяжелых несущих и ограждающий конструкций здания, а с другой – от вспучивания грунта. Последние передаются от столбов основания строения. Армирование ростверка проходит по принципу усиления армирующим каркасом ленточного конструкции.
Совет. Диаметр лучей арматуры рассчитываются исходя из относительного содержания железных прутьев в бетонном столбе. Так, общее сечение арматуры не должно быть меньше 0,1% от общего сечения столба основания дома.
Нормативная документация по армированию столбчатого фундамента
Армирование столбового фундамента проходит согласно следующего ряда нормативных документов:
- СНиП 52-01-2003 о бетонных и железобетонных конструкциях;
- СНиП 2.01.07-85 о нагрузках и воздействии;
- СП 50-101-2004 проектирование и устройство различных оснований здания;
- СНиП 3.02.01-87 основания и фундаменты, другие земляные сооружения.
Пример расчета армирования столбчатого фундамента
Примерный расчет армирования столбчатого фундамента: Согласно СНиПу 52-01-2003, для армирования стандартного двухметрового столба, диаметром 200 мм необходимо 4 стальных прута с площадью поперечного сечения каждого до 10 мм. Согласно стандартам такой каркас должен закрепляться в минимум четырех местах горизонтальным армирование. Оно выполняется проволокой 6 мм в диаметре.
Итак, для одного столба для вертикального армирования нужно 8 м ребристой арматуры, для горизонтального армирования 1,2 м обычной стальной проволоки. Если фундамент е из приведенных значений умножаем на 30. Получаем необходимую для армирования столбчатой основы длину стальной проволоки.
