Правильная укладка арматуры в фундамент: советы и рекомендации

При размещении арматуры в фундаменте важно учитывать элементы конструктивной прочности. Арматуру необходимо укладывать в соответствии с проектом, обеспечивая правильное расстояние между стержнями, чтобы избежать зажатия бетона и обеспечить оптимальную защиту от коррозии. Обычно арматуру располагают в нижней и верхней частях фундамента, формируя каркас с соблюдением требований к вертикальным и горизонтальным связям.

Также следует обратить внимание на связь арматуры с бетонной основой. Для достижения надежного соединения арматуру нужно устанавливать на специальные подложки или использовать пластиковые дистанционные изделия, чтобы предотвратить её соприкосновение с землёй и обеспечить необходимую покрывающую толщину бетона. Это снизит риск коррозии и повысит долговечность фундамента.

Армирование фундамента

Армирование монолитного фундамента: 7 актуальных вопросов

Изготовление железобетонного фундамента для возведения частного дома кажется довольно простым делом. Но, как показывает практика, на этом этапе малоопытные (или недобросовестные) строители довольно часто допускают серьёзные просчёты, исправить которые впоследствии — практически невозможно. Если не вдаваться в вопросы грамотного проектирования, проблем всё равно масса: неправильно выбирается водоцементное соотношение, используется слишком малая плотность армирования, отсутствует вибрирование уложенной смеси, игнорируются требования к срокам распалубки, не выполняются операции по защите и уходу за бетоном в период созревания.

В данной публикации мы постараемся проделать «работу над ошибками» по части армирования монолитного фундамента. Статья поможет начинающему строителю не упустить из виду основные подводные камни, а заказчику – проконтролировать очень важные скрытые работы.

Монолитная фундаментная плита

Армирование монолитной плиты

1. Зачем вообще армировать бетонный фундамент?

Возможно, кому-то вопрос покажется банальным, но всё же соблазн сэкономить на металле иногда берёт верх над будущим домовладельцем. Результаты такого решения всегда плачевны.

Любой фундамент является конструкцией нагруженной. Сверху на него давит масса всего здания. Но, как ни странно, снизу на монолит тоже действуют некие силы. Это — так называемое «морозное пучение», которое зимой при промерзании и расширении грунта как бы «выталкивает» фундамент на поверхность. Чем легче здание, и чем более пучинистым является грунт, тем больше фундамент подвержен выталкиванию (именно поэтому не рекомендуется оставлять на зиму незастроенные фундаменты).

Нагрузка на фундаментную конструкцию разнонаправлена и неравномерна из-за наличия проёмов в стенах, из-за несимметричности конструкций, из-за сложного состава грунтов под строением… Например, более всего уязвимы наружные углы и Т-образные соединения в фундаментной системе. Поэтому, кроме простого сжатия (которое цементный камень прекрасно переносит), монолит подвергается более сложным воздействиям: растягиванию, изгибу, кручению и так далее. И вот тут затвердевший бетон, не обладающий необходимой пластичностью, может сломаться. Проблема разрушения тут носит даже не мгновенный характер, а имеет место «усталость», которая со временем накапливается.

Сталь, в отличие от камня, хорошо сопротивляется растягиванию и изгибу. Упругий прут арматуры, уложенный вовнутрь бетона, как раз и придаёт ЖБ-изделию недостающих свойств. Сцепляясь с бетоном по всей своей длине, арматурный каркас перераспределяет нагрузку. Металл и камень фактически дополняют друг друга.

Схема армирования фундамента в разрезе

2. Какой материал нужно использовать для армирования фундамента?

Не так давно при создании монолитов начали использовать композитную арматуру. Однако по ряду причин популярной классикой остаётся стальной прут из горячекатаной стали с модулем упругости около 200 кПа, выполненный согласно ГОСТ 10884-94 (Сталь для железобетонных конструкций).

Арматура для усиления фундамента может быть как с гладкой поверхностью, так и рифлёная. Последняя, благодаря «переменному сечению», намного лучше сцепляется с цементным камнем, поэтому применяется в качестве основных стержней. А гладкие пруты чаще всего идут для формирования необходимой пространственной конфигурации каркаса.

То есть арматуру в монолите принято разделять на:

• Рабочую (выполняет основные силовые функции).
• Монтажную или распределительную (служит для сборки каркаса, перераспределяет нагрузку между всеми рабочими стержнями).

Для формирования рабочих ниток арматурного каркаса используется обычно материал класса А2 с рёбрами типа винта, либо А3 – с продольными рёбрами и отходящими от них насечками типа серпа или колец. А вот арматура класса А1 (по ГОСТ 5781) – это как раз гладкий прокат, который представлен в виде прута или бухты, если диаметр не превышает 12 мм.

Сечение арматуры выбирается в зависимости от прогнозируемых нагрузок, конфигурации фундамента и выбранной схемы армирования. Очевидно, что желательно выполнить инженерные расчёты, но ориентировочные цифры озвучить можно. Так для одноэтажного деревянного каркасного дома небольшого размера фундамент армируют прутами диаметром в 10-12 мм, а вот каменное здание с большими габаритами потребует использования арматурных ниток диаметром минимум 14-16 мм.

Для сборки каркаса (в качестве монтажной арматуры) чаще всего используется гладкий материал класса А1 диаметром 6 мм, изредка – 8 мм. Кстати, ничто не мешает для этих целей применить рифлёную арматуру более высокого класса, она тоже выпускается в малых сечениях.

Виды рифленой арматуры
Минимальные нормативные диаметры арматуры

3. Что такое оптимальная плотность армирования?

Плотность закладки (или плотность армирования) является одной из основных характеристик железобетонных изделий в целом и монолитных фундаментов в частности. Оценивается она в процентном соотношении площади продольных рабочих ниток арматуры к площади бетона. Монтажные поперечные элементы в расчёт тут не берутся.

Согласно СП 52–101–2003 (Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого бетона без предварительного напряжения арматуры) в сумме сечение всех прутов рабочей арматуры должно составлять минимум одну десятую процента от площади сечения фундамента. Максимальная плотность закладки, гарантирующая надёжность ЖБ-монолита, может достигать 0,3 процента.

Получается, что мы имеем возможность в определённых рамках маневрировать сечением рабочих стержней и их количеством. Но нельзя забывать о требованиях к правильному расположению ниток арматуры в конструкции. Очевидно, что нельзя 4 нитки из прута 12 мм заменить 2 нитками арматуры диаметром 16 мм, хотя плотность закладки математически будет сопоставимой.

4. Как расположить арматуру в фундаменте?

Плитные фундаменты могут армироваться сеткой с квадратной ячейкой в несколько ярусов. А для фундаментных конструкций ленточных, столбчатых, ростверковых или свайных – собирается пространственный скелет из отдельных стержней.

Железобетонный фундамент квадратного/прямоугольного сечения, как мы уже отметили выше, испытывает серьёзные изгибающие и растягивающие нагрузки одновременно с разных сторон. Чтобы избавиться от трещин, арматура должна находиться максимально близко к поверхностям монолита, поэтому по одному рабочему стержню всегда располагают по углам сечения ленточного или столбчатого фундамента. То есть минимально в каркасе используется 4 нитки армирования, в зоне каждой грани.

Однако при увеличении габаритов ЖБ-изделия приходится также устанавливать промежуточную арматуру. Дело в том, что между нитками арматурного каркаса должно быть расстояние не более 400 мм – об этом говорится во всех отраслевых пособиях по проектированию. То есть если у нас имеется мелкозаглублённый ленточный фундамент сечением, например, 500Х300 мм, то каркас будет состоять из 4 стержней. А если сечение фундамента составляет, к примеру, 600Х300 мм, то придётся применить уже 6 стержней: 3 яруса по 2 штуки.

Что касается конструктивных элементов (это могут быть отдельные стержни или «хомуты», представляющие собой прямоугольные «кольца»), то их следует ставить не реже чем, через 60 сантиметров.

Схема укладки арматуры

Арматура уложена и готова к заливке

Что такое обязательный защитный слой, и как он влияет на расстановку арматуры?

Мы уже выяснили, что арматура должна находиться максимально близко к наружным плоскостям монолита, тут она работает максимально эффективно. Между тем, существуют жёсткие ограничения по допустимой дистанции между арматурным каркасом и наружными поверхностями фундамента. Нельзя, чтобы арматура находилась слишком близко к поверхности, в противном случае есть риск, что сталь будет поражаться за счёт коррозии (ведь бетон в определённой мере проницаем для воды).

Кроме этого, чтобы каркас качественно работал в монолите, как единое целое с цементным камнем — каждый стержень должен быть со всех сторон надёжно сцеплен с бетоном. Потому снова очень важно выдержать защитный слой.

В цифрах для заглублённой в грунт фундаментной конструкции это выглядит следующим образом (СНиП 2.03.01-84):

• Если фундамент льётся без бетонной подготовки, то защитный слой должен быть более 70 мм снизу.
• Если фундамент заливается по бетонной подготовке, то защитный слой снизу не должен быть менее 35 мм. Это же расстояние выдерживается сверху и с боковых сторон монолита.

Другой вопрос – как выдержать заданные дистанции на практике. Для этого под нижние стержни арматурного каркаса устанавливаются необходимого размера подкладки («сухари», «фиксаторы»). Обычный строительный мусор, типа боя кирпича, не подойдёт, так как при укладывании и вибрировании массы тяжёлого бетона каркас может сломать такие подкладки и просесть. В крайнем случае, можно использовать куски прочного отвердевшего бетона, но лучше всего применить специальные пластиковые изделия, фиксирующиеся на стержнях разных диаметров.

Для создания защитного слоя между арматурой и щитом опалубки тоже существуют заводские полимерные «сухари» (их ещё называют «спейсеры»). Но также тут допускается использовать горизонтальные выпуски металлических стержней, которые, упираясь в опалубку, обеспечат правильное позиционирование каркаса и защитный слой бетона соответственно.

Армируем ленточный фундамент

Армировка фундамента требуется там, где, может, возникнут зоны растяжения, а на ленточном фундаменте таких зон будет достаточно. Следует учесть, что армированный фундамент является довольно прочным, так что на нем можно будет строит камменные стены очень сложной конструкции. Как известно, наибольшее растяжение возникает на поверхности фундамента, вследствие чего армирование рекомендуется делать довольно вплотную к его поверхности, но не должен выходить наружу. Чтобы исключить возможность коррозии арматурного каркаса, он обязан быть целиком погружен в бетон, и, таким образом он будет защищен слоем бетона от внешнего воздействия. Рекомендуемое нами оптимальное расстояние заложенной арматуры от поверхности составляет 3-5 см.

В соответствии с п. 8.9. СП 50-101-2004 «Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений» при проектировании фундамента малоэтажного здания необходимо учитывать, что сборно-монолитные и монолитные фундаменты всех стен должны быть жестко связаны между собой и объединены в систему перекрестных лент.

Уязвимое место конструкции ленточного фундамента — углы. В зависимости от типа армирования угловленточного фундамента должны быть соблюдены требования по анкеровке и длине перепуска (нахлестка), установленные для используемой арматуры. Это очень важный момент: схема армирования углов ленточного фундамента с использованием сварных сеток и отдельных арматурных стержней – разная.

Примерная схема армировки угла ленточного фундамента выглядит так: угловая точка каркаса выполняется гнутыми прутками арматуры, концы которых уходят в стены фундамента. Рекомендуем гнуть арматуру не нагревом, а с помощью гибочной машины или подручными средствами, так как при нагреве свойства металла меняются не в лучшую сторону.

Отдельное внимание нужно отдать армированию верхней части углов фундамента, все-таки место, где возникнет деформация, также предварительно неизвестно и наибольший изгиб может быть не в середине ленточного фундамента а в углу. Верхнюю часть угла все так же рекомендуем укрепить согнутой арматурой так, чтоб один её конец уходил в одну стену вашего фундамента, а второй конец — в другую стену.

Стоит отдельно сказать об армировке плитного фундамента. При армировании плитного фундамента мы рекомендуем использовать толстую арматуру как для продольного, так и для поперечного армирования. Так как плита фундамента может иметь большую ширину и возможный изгиб в ней под нагрузкой может возникать не только в горизонтальных, но и в вертикальных направлениях.

Так же возможно, что плитный фундамент будет подвержен скручиванию. Устройство фундамента по умолчанию подразумевает правильную установку опалубки и проведение гидроизоляционных работ при помощи битумных мастик/праймеров и линокрома.

Необходимо учесть, что после того, как вы сделали гидроизоляцию ленточного фундамента, рекомендуется засыпать пазухи фундамента речным песком. Так же объединять арматурные прутья между собой рекомендуется при помощи проволоки. Но учтите, что не каждый сорт арматуры изготавливается из сталей, которые можно варить.

И даже если сталь можно варить, могут начаться проблемы: в месте сварки происходит перегрев стали, что меняет ее свойства; сварной шов может быть недостаточно прочным; в месте сварки арматурный пруток станет тоньше и потеряет в прочности. Так как устойчивость бетона к сжатию в 50 раз больше, чем к растяжению, а стальная арматура, наоборот, способна воспринимать большие нагрузки на растяжение, можно сделать вывод, что необходимо армирование нижней части ленточного фундамента. В то же время необходимо помнить о силах морозного пучения, подъемная сила которых может превысить вес дома и вызвать растяжение в верхней части ленточного фундамента.

Поэтому необходимо армирование нижней и верхней части ленточного фундамента. По сути, бетон с помощью армирования превращают в новый материал – железобетон, который способен выдерживать растягивающие и сжимающие нагрузки. Армировать же среднюю часть ленточного фундамента не имеет смысла, так как она по существу не испытывает нагрузок.

Продольные ярусы арматуры располагаются как в верхней, так и в нижней части фундамента, так как совместно с бетоном воспринимают основные нагрузки сжатия и растяжения, действующие вдоль продольной оси фундамента. При необходимости, если это потребуется при расчете, можно установить дополнительные ярусы.

В качестве продольной используется арматура класса АIII, которая представляет собой круглые профили, диаметром обычно от 10 до16 мм, с двумя продольными ребрами и поперечными выступами, идущими по трехзаходной винтовой линии. Если высота фундамента более 15 см необходимо устанавливать вертикальную поперечную арматуру, в качестве которой используют преимущественно гладкие стержни класса АI диаметром 6 –8 мм. Поперечная арматура при армировании ленточного фундамента устанавливается исходя из расчета нагрузок, действующих вдоль поперечной оси фундамента. Установка поперечной арматуры ограничивает развитие трещин в бетоне и закрепляет рабочие продольные стержни в проектном положении. Поперечную арматуру лучше гнуть в рамки и устанавливать продольную арматуру внутри этих рамок.

Армирование ленточного фундамента

Главным условием качественного строительства и долговечности возводимого дома является создание надежного фундамента. Насколько надежным будет основание здания, зависит от множества факторов — грамотное проектирование, соблюдение стандартов монтажа, использование качественных материалов и пр. Чтобы дом не растрескался во время усадки, важно провести грамотное усиление бетонного фундамента армированным каркасом.

Проведение армирования ленточного фундамента чрезвычайно важно для малоэтажного строительства, так как позволяет достаточно просто и без больших затрат создать прочную основу под загородные коттеджи, дачи и хозяйственные объекты. Большой запас прочности ленточного фундамента обеспечивает строению мягкую усадку, хорошую восприимчивость к деформационным нагрузкам. Грамотно усиленный арматурой ленточный фундамент может служить основанием для стен из любых штучных и мелкоблочных материалов, и подходит для строительства на любых почвах, в том числе песчаных.

Система армирования

Как известно, бетон способен выдерживать значительные нагрузки на сжатие и плохо работает на разрыв. Такой недостаток полностью компенсирует стальная арматура, которой усиливается нижняя и верхняя часть фундамента вдоль ленты. Схема армирования ленточного фундамента включает несколько видов стержней:

горизонтальные продольные – основные рабочие, обеспечивают прочность фундамента на сжатие и изгиб;

• горизонтальные поперечные (конструктивные) – выполняют роль хомутов, поддерживая рабочую арматуру в проектном положении;
• вертикальные – вспомогательные, обеспечивают прочность на срез, а также являются опорными стойками, поддерживающими нижний и верхний арматурный пояс.

Допустимый шаг между вертикальными стержнями, являющимися опорой всего каркаса, составляет 0.5-0.8 м. Расстояние между горизонтальными поперечинами, отвечающими за жесткость каркаса, должно быть не менее 0.3 м. Армирование производят с использованием 2, 3, 4-х прутьев в каждом поясе. Чтобы стальная арматура была защищена от отрицательного воздействия окружающей среды, ее заливают бетоном высотой 700 мм в нижней части и до 40-60 см в верхней.

Выбор и расчет стержней

Рабочее армирование под ленточный фундамент производится горячекатаными или холоднотянутыми профильными стержнями диаметром от 10 до 22 мм. Для вспомогательных элементов арматурного каркаса используют прут №№ 4-10. Толщина стержней арматурной сетки и число стержней в одном поясе рассчитывается на этапе проектирования, с учетом требований СНиП 52-01-2003: допустимое количество армирующих элементов в основании ленточного фундамента не должно быть меньше, чем 0.1% площади его поперечного сечения.

Так для ленточного фундамента длиной 700 и высотой 400 мм диаметр арматуры вычисляется сл. Образом:

S=700х400х0.1%= 280 000 мм/1000=280 мм2.

Используя вышеуказанную таблицу, можно определить, что диаметр стержня (при длине стены более 3 м) не может быть меньше 12 мм. Диаметр вспомогательной вертикальной и поперечной арматуры составит 6 мм при высоте каркаса менее 80 см.

Расчет количества арматуры (п/м)

На этапе проектирования дома важно правильно рассчитать количество арматуры, необходимой для усиления ленточного фундамента. Для этого сначала вычисляется общая длина продольной (рабочей арматуры). Например, для небольшого загородного дома площадью 8х8 м с одной несущей стеной расчет ведется по следующему алгоритму:

• вычисляем общий периметр: 8х4=32 м;
• прибавляем к периметру длину несущей стены, под который тоже будет установлен фундамент: 32+8=40 м;
• полученную цифру умножаем на количество стержней в схеме (например, 4): 40х4=160м.

Так как производители арматурного проката поставляют стержни длиной от 3 до 6 м, их придется резать и стыковать внахлест. Стыковка арматуры не должна производиться строго над соседними стержнями, и расстояние между их соединениями обязано составлять 1.5 длины нахлеста. Но не меньше 61 см.

Длина арматуры для нахлеста рассчитывается, исходя из диаметра стержня, умноженного на 30: 12х30= 36 см.

Корректировку количества арматуры можно вести методом подсчета стыков или прибавлением 10% от общей длины стержней: 160+ 160х0.1= 176 м.

С учетом, что на армирование углов ленточного фундамента необходимо дополнительные 0.5 (сгиб), к общей длине добавляем еще 20 м, и получаем итоговую длину рабочих стержней №12: 176+20=196 п/м.

Расчет количества вспомогательной арматуры (п/м)

Длина ленты строения 8х8 м с 1-й несущей стеной составляет 40 м. Для двухпоясного каркаса в 4 прутка расход поперечной арматуры составит: 40.0 м х8 = 320м.К полученной длине добавляем 3.5% на стыки: 320+12= 332 м.

Учитывая, что вертикальные стержни длиной 41 см устанавливаются с шагом 0.5 м, а на одно соединение понадобится 1.8м, общая длина арматуры диаметром 6 мм составит:

82 (количество соединений) х 1.8= 147,6 п/м.

Так как производитель часто отпускает арматуру, ориентируясь на вес, то не лишним будет воспользоваться стандартной таблицей, позволяющей перевести погонные метры арматуры в массу:

В какой последовательности вяжется арматурный каркас

Правильное армирование ленточного фундамента производится поэтапно:

• в грунт по периметру устанавливают вертикальные стержни расчетного диаметра с шагом не менее 0.5 м;
• на вертикальную арматуру осуществляется вязка двух каркасов (верхний и нижний) из рабочих стержней;
• чтобы верхний пояс сохранял проектное положение, конструкцию фиксируют соединительными прутьями. Они не играют большой роли в упрочнении фундамента, и служат для поддержания правильного положения арматуры.

Одним из самых ответственных этапов армирования ленточного фундамента является усиление углов, особенно в зоне подошвы.

Производится армирование предварительно гнутыми П-образными стержнями, назначением которых является стыковка и фиксация примыкающих участков каркаса. Недопустимо соединять стороны каркаса стержнями, изогнутыми под прямым углом. Такой способ арматурной вязки не обеспечит должной жесткости каркасу, и фундамент начнет разрушаться.

Произведенное по правилам армирование углов обеспечивает крепкое сцепление лент основания. Для этого стержни скрепляют в один каркас хомутами, а на стыках углов ставят особые усиления. В сравнении со средней частью основания, где стяжки ставятся с шагом в 0.25 м, по углам это расстояние составляет вдвое меньше. Такой метод армирования угловых зон обеспечит жесткость, целостность и надежность всему фундаменту.