Армування фундаментної плити: технологія розрахунків і монтажу

Фундамент є основою будь-якої будівлі, від її міцності залежить експлуатаційний термін споруди. Армування фундаментної плити за допомогою металевих прутів арматури - найбільш простий і ефективний спосіб підвищення довговічності фундаменту. Особливо популярна дана технологія при облаштуванні монолітних фундаментних конструкцій, що піддаються високим згинаючим навантаженням, сила яких легко зруйнує звичайну бетонну плиту, не захищену металевим каркасом. У даній статті будуть розглянуті основні етапи спорудження металевого каркаса і принципи розрахунку його ключових параметрів.

Технологія формування моноліту

Комплекс заходів з влаштування монолітної основи включає наступні етапи:

• розмітку та очищення майданчика;
• витяг землі під котлован необхідного розміру;
• формування дренажної системи;
• засипання та ущільнення піщано-гравійної основи;
• виконання гідроізоляції;
• збірку та фіксацію опалубки;
• встановлення арматурного каркасу та армування фундаменту;
• бетонування.

Надійність монолітної основи визначає не тільки якість бетонного розчину, але і правильно виконане посилення. Зупинимося на цій операції більш детально.

Про необхідність армування

До виконання будівельних заходів обов'язково розберіться, яким чином виконується армування монолітної плити фундаменту. Абсолютно не обґрунтована помилкова позиція скептиків і дилетантів, які вважають, що затверділий бетонний розчин без посилення арматурою володіє високою міцністю і зможе витримати масу будови. Це зовсім не так.

Армування фундаменту за допомогою металевих арматурних прутів зміцнить опори майбутньої будови і запобігатиме утворенню тріщин у бетонній конструкції

Необхідність армування пов'язана з особливостями бетону, який відмінно сприймає стискаючі навантаження, але сприйнятливий до згинаючих моментів, що розтягують зусиллям.

При будівництві будівлі на монолітній підставі, навантаження на фундамент розподіляються нерівномірно. Результат - виникнення вигинаючого моменту, що викликає появу тріщин, порушення цілісності, як основи, так і всієї споруди. Пам'ятайте, що стискаючі зусилля сприймає бетонний масив, а сталева арматура компенсує згинаючий момент. Армування фундаментної плити дозволяє виключити вплив негативних факторів.

Посилення сталевими прутками дозволяє:

• підвищити міцнісні характеристики монолітної основи, здатної сприймати підвищені зусилля, порівняно зі звичайною плитою без арматури;
• запобігти можливості саджання будівлі, пов'язаної з недостатньою міцністю підстави;
• не допустити деформації цільної бетонної плити під впливом реакції ґрунту.

Діючі стандарти регламентують механізм армування монолітних підстав, що застосовуються для зведення різних об'єктів. Посилення бетону сталевою арматурою дозволяє забезпечити високу ступінь надійності основи майбутньої споруди.

Пристрій монолітної плити має повністю відповідати всім вимогам щодо навантажень і типу ґрунту на ділянці будівництва

Розрахункова частина

Цільна фундаментна плита забезпечить стійкість споруджуваної будівлі, якщо правильно складена схема армування монолітної плити фундаменту.

Правильно розрахований монолітний фундамент забезпечить стійкість будови на проблемних грунтах з близько розташованими водоносними шарами. Розрахунок дозволить сформувати надійну цокольну основу будівлі. Склавши креслення, виконавши розрахунки, можна визначити параметри основи, розрахувати потребу в арматурі. Віддавши перевагу не глибоко заглибленій плиті, розташованій на рівні ґрунту, відпадає необхідність у риття глибокого котловану, пов'язаного зі значними фінансовими витратами.

Економія грошових коштів, зниження трудових витрат забезпечується формуванням основи з наступними характеристиками:

• Глибиною приямка - 0,3-0,5 м.
• Товщиною бетонної плити - 0,15-0,3 м.

Для виконання будівництва необхідна схема армування плитного фундаменту. Її нескладно розробити самостійно, знаючи габарити, особливості конструкції будівлі. Самостійно розроблений креслення дозволить оцінити вартість будівельних заходів, професійно підійти до виконання робіт з армування.

Така плита повністю заливається бетонною сумішшю, перед заливкою проводиться установка арматурного каркасу, який у багато разів підсилює конструкцію

Знаючи габарити основи і, орієнтуючись на інтервал між сталевими прутками і масу одного погонного метра арматури, не складно розрахувати кількість сталевих стрижнів необхідного сортаменту.

Алгоритм виконання розрахунку потреби в арматурі, розташованій з кроком 20 см, розглянемо на прикладі підстави, що має габаритні розміри 900х700 см:

• потребу в поздовжніх стрижнях одного рівня каркасу визначаємо шляхом ділення довжини плити на відстань між стрижнями - 900:20 = 45 прутків (довжиною 7 метрів). Кількість поздовжньої арматури на дві сторони складе 45х2 = 90 елементів;
• сумарну кількість поперечно розташованих елементів визначаємо аналогічно: 700:20х2 = 70 прутків (довжиною 9 метрів);
• розраховуємо загальний метраж стрижнів посилення: 90х7 + 70х9 = 1260 метрів;
• визначаємо масу необхідної для посилення фундаменту арматури, знаючи вагу погонного метра сталевого прутка. Наприклад, для стрижня діаметром 14 мм, погонний метр якого важить 1,21 кг, отримуємо: 1260х1,21 = 1524,6 кілограм.

Замовлення прутків здійснюється в тоннах. Слід, керуючись отриманим значенням, замовляти незначно збільшену кількість стрижнів з урахуванням відходів, пов'язаних з різкою матеріалу.

Схема армованої монолітної бетонної плити

Що це таке, навіщо потрібно?

Армування монолітної плити називають процедуру приміщення в тіло бетону сталевої силової конструкції з метою підвищення міцних характеристик фундаменту і збільшення терміну служби будинку, який буде експлуатуватися на ньому.

У процесі служби підстава піддається нерівномірному тиску як з боку споруди, так і ґрунту навколо неї. В результаті виникають згинаючі моменти, які тягнуть за собою появу тріщин не тільки в тілі фундаменту, але і стінках самого будинку.

Бетонний масив сам по собі характеризується стійкістю до стискаючих навантажень, а арматура компенсує дію розтягуючих і згинаючих сил.

Таким чином, армування дозволяє:

• підвищити міцність підстави;
• запобігти можливим саджанням споруди, пов'язаним з недостатньою міцністю фундаменту;
• знизити ризик руйнування монолітної плити під тиском ґрунту.

Що буде, якщо не армувати?

Такий підхід практикується при будівництві легковагових будівель, на які за проектом стоятимуть на ґрунті, не схильному до зрушень. В інших випадках необхідність армування регламентується нормативними вимогами.

Порушення технології тягне за собою передчасне руйнування фундаменту під дією великих навантажень з боку самої конструкції, тиску в результаті морозного пучення ґрунту тощо.

Розрахунок діаметра арматури

Розрахунки, пов'язані з монолітною плитою, досить складні і потребують особливих знань. Далеко не кожен конструктор може їх правильно виконати. Для індивідуального будівництва можна керуватися мінімальними значеннями, що приймаються за посібником «Армування елементів монолітних залізобетонних будівель».

Вимоги для монолітної плити представлені в додатку 1, розділ 1. Загальна площа перерізу робочої арматури в одному напрямку приймається не менше 0,3% від загального перерізу фундаменту. Мінімальний діаметр стрижнів призначається 10 мм при стороні плити менше 3 м і 12 мм при більшій довжині сторони. Діаметр вертикальних стрижнів повинен становити не менше 6 мм, але також необхідно враховувати умови зварюваності. Максимальний розмір робочого армування 40 мм, на практиці частіше використовують 12, 14 і 16 мм.

Приклад розрахунку

Як вихідні дані є залізобетонна плита 6 на 6 м. Товщина для приватного будинку приймається 200 мм. Необхідно правильно армувати конструкцію. У прикладі не розглянуто посилення залізобетону на ділянках опирання стін.

Визначення діаметрів

У першу чергу визначається, що сітки будуть укладатися в два ряди, оскільки товщина конструкції більше 150 мм. Далі проводиться розрахунок необхідної площі сталевих прутів.

• Площа поперечного перерізу фундаменту = 6 м * 0,2 м = 1,2 м ^;
• Мінімальна площа всієї арматури = 1,2 м * 0,3% = 0,0036 м = 36 см.;
• Мінімальна площа арматури в одному напрямку для одного ряду = 36 см ./2 = 18 см.

Далі необхідно скористатися сортаментом арматурних стрижнів, який приведений до ДСТУ 5781-82 *. У цьому документі наведено площу перерізу одного прута. Для зручності можна знайти розширену версію сортаменту. За ним визначається, що для даного перерізу в одній сітці необхідно використовувати один з таких варіантів:

• 16 стрижнів діаметром 12 мм;
• 12 стрижнів діаметром 14 мм;
• 9 стрижнів діаметром 16 мм;
• 8 стрижнів діаметром 18 мм;
• 6 стрижнів діаметром 20 мм.

Вибираємо варіант з дванадцятим діаметром. Щоб правильно розкласти елементи необхідна схема. Креслення допоможе розрахувати крок прутів. Для боку довгої 6 м крок 16-ти стрижнів виходить приблизно 400 мм. Призначаємо максимальну відстань 300 мм виходячи з умови СП 63.13330.2012 п.10.3.8.

Вертикальне армування для надійності приймається 8 мм з кроком 300 мм.

Обчислення кількості

Нещодавно у нас з'явився калькулятор плитного фундаменту, для зручності можете скористатися ним.

Для того, щоб не помилитися при закупівлі матеріалів, необхідно заздалегідь розрахувати їх кількість. Якщо є схема плити, зробити це не складно. При обчисленні довжин стрижнів необхідно враховувати товщину захисного шару бетону 20-30 мм з кожного боку.

Розрахунок робочого армування.

• Довжина одного стрижня = 6000 - 30 * 2 = 5940 мм;
• Кількість стрижнів в одному напрямку = 5940/300 = 19,8, приймаємо 20 шт;
• Кількість стрижнів в обох напрямках для верхньої і нижньої сітки = 20 * 2 * 2 = 80 шт;
• Довжина одного стрижня для П-подібних хомутів = 200 мм + (200 мм * 2) * 2 = 1 м;
• Кількість стрижнів для П-подібних хомутів = 20 * 2 = 40 шт;
• Загальна довжина арматури діаметром 12 мм = 80 * 5,94 м + 40 * 1 м = 515,2 м;
• Маса стрижнів діаметром 12 мм = 515,2 * 0,888 кг (знаходиться по сортаменту) = 457,5 кг.

Розрахунок вертикального армування.

• Довжина одного стрижня = 200 - 20 * 2 = 140 мм;
• Кількість стрижнів = кол-во горизонтальних прутів в одному напрямку * кол-во прутів в іншому = 20 * 20 = 400 шт;
• Загальна довжина стрижнів діаметром 8 мм = 400 * 0,14 = 56 м;
• Маса стрижнів діаметром 8 мм = 56 * 0,395 = 22,12 кг.

Всі отримані значення зручно звести в таблицю.

Діаметр	Довжина	Маса
12 мм	515,2 м	457,5 кг
8 мм	56 м	22,12 кг

При розрахунку витрат варто враховувати стандартну довжину одного прута - 11,7 м, це означає, що, наприклад, стрижнів 8 діаметра знадобиться 5-6 штук з невеликим запасом. А при великій довжині робочої арматури потрібно збільшити сумарну довжину на 10-15% для з'єднання стрижнів внахлест.

Грамотний вибір діаметру, кроку і дотримання технології монтажу забезпечать надійність і довговічність фундаменту при мінімально можливих витратах.

Якщо ви є майстром, то перейдіть за цим посиланням, зареєструйтеся в системі і зможете приймати замовлення.

Рекомендації щодо вибору арматури

Для виготовлення арматурного каркаса використовуйте сталеві прутки такого виду:

• стрижні класу А300 (AII), що мають кільцевий профіль;
• арматуру з серповидним профілем класу А400 (AIII), яка характеризується поліпшеним зчепленням з бетонним монолітом.

Використання монолітної плити дозволяє фундаменту витримувати значні навантаження, які рівномірно розподіляються по всій поверхні

Діаметр застосованих прутків залежить від маси будівлі, що зводиться, і становить:

• 10-12 мм - для легких дерев'яних будівель, гаражів.
• 14-16 мм - для приватних будинків, відповідальних будівель.

Схема

Армування плит не є складним процесом. Але існує кілька важливих правил, яких потрібно дотримуватися при цій процедурі. Так, укладання арматури може проводитися в один або кілька шарів. Одношарові конструкції бажано застосовувати для плитного фундаменту товщиною до 15 см. Якщо це значення більше, тоді рекомендовано застосовувати багаторядне розташування арматури.

Між собою арматурні шари з'єднуються за допомогою вертикальних опор, які не дозволяють верхньому ряду впасти.

Основна ширина плити повинна формуватися з рівномірно розташованих комірок. Крок між арматурним дротом як у поперечному, так і в поздовжньому напрямку, підбирається залежно від товщини моноліту і навантаження на нього. Для дерев'яних будинків дріт можна в'язати між собою на відстані 20-30 см, утворюючи квадратні комірки. Оптимальним же кроком для цегляних будівель вважається відстань 20 см.

Якщо ж конструкція відносно легка, тоді подібне значення допустимо збільшувати до 40 см. Торці кожної плити, згідно зі стандартними нормами, слід армувати за допомогою П-подібної арматури. Її довжина повинна дорівнювати 2 товщинам найбільш монолітної плити.

Цей фактор слід враховувати при проектуванні конструкцій і виборі армуючих елементів.

Підтримуючі каркаси (вертикальні стрижні) встановлюють з кроком, який аналогічний параметрам розташування арматури в сітці. Але іноді це значення може збільшуватися в два рази. Але використовують це для фундаментів, які не будуть піддаватися дуже сильним навантаженням.

Зони продавлення формуються за допомогою решітки зі зменшеним кроком. Ці сегменти представляють собою частину плити, на якій в подальшому розташовуватиметься каркас будівлі (несучі стіни). Якщо основна зона закладалася за допомогою квадратів зі стороною 20 см, то в цьому місці крок повинен бути приблизно 10 см в обидва боки.

При облаштуванні зони сполучення фундаменту і монолітних стін, слід формувати так звані випуски. Вони являють собою вертикальні штирі арматури, які за допомогою в'язки з'єднані основним армуючим каркасом. Така форма дозволяє значно збільшити міцність і забезпечити якісне з'єднання опори з вертикальними елементами. Арматуру при монтажі випусків слід загинати у вигляді букви Г. При цьому горизонтальна частина повинна мати довжину рівну 2 висотам фундаменту.

Ще однією особливістю формування армуючих каркасів є технологія з'єднання дроту. Зробити це можна кількома основними способами:

• Зварювання. Тривалий процес, який можливий тільки для сталевої арматури. Використовують її для невеликих монолітних плит з відносно мінімальною кількістю роботи. Альтернативним варіантом є застосування вже готових зварних конструкцій, виготовлених на виробництві. Це дозволяє значно прискорити процес формування каркасу. Недоліком подібного з'єднання є те, що на виході виходить жорстка конструкція.
• В'язка. З'єднання арматури здійснюється за допомогою сталевого тонкого дроту (діаметр 2-3 мм). Скрутка виконується спеціальними пристосуваннями, що дозволяють трохи прискорити процес. Даний спосіб є досить трудомістким і тривалим. Але при цьому арматура жорстко не зв'язується між собою, що дозволяє їй адаптуватися до певних коливань або навантажень.

Технологію арміювання фундаменту можна описати наступними послідовними діями:

• Підготовка основи. Монолітні плити розташовуються на своєрідній подушці, яку формують з щебеню і піску. Важливо отримати міцну і рівну основу. Іноді перед заливкою бетону на ґрунт стелють спеціальні гідроізоляційні матеріали, що запобігають проникненню вологи до бетону з ґрунту.
• Формування нижнього армуючого шару. Арматуру послідовно мають спочатку в поздовжньому, а потім у поперечному напрямку. Пов'язують її за допомогою дроту, формуючи квадратні комірки. Щоб метал не виступав з бетону після його заливки, потрібно отриману конструкцію трохи підняти. Для цього під неї підкладають невеликі опори (стільці) з металу, висота яких підбирається залежно від висоти монолітної плити (2-3 см). Бажано, щоб ці елементи були виготовлені з металу. Таким чином, безпосередньо під сіткою утворюється простір, який заповниться бетоном і закриє метал.
• Облаштування вертикальних опор. Виготовляють їх з тієї ж арматури, що й саму сітку. Дріт вигинають таким чином, щоб отримати каркас, на який може спертися верхній ряд.
• Формування верхнього шару. Сітку конструюють аналогічним чином, як це робилося для нижнього ряду. Тут же використовується той самий розмір комірок. Кріплять конструкцію до вертикальних опор одним з відомих методів.
• Заливка. Коли армуючий каркас готовий, його заливають бетоном. Зверху і з боків над сіткою формують також захисний шар. Важливо, щоб метал не проступав крізь матеріал після застивання фундаменту.

Особливості

Монолітні плити являють собою споруди з якісного бетону. Матеріал відрізняється високою міцністю. Недоліком фундаментної плити є її низька пластичність. Бетонні конструкції дуже швидко тріскаються при високих навантаженнях, що може призводити до утворення тріщин і просідання фундаменту.

Вирішенням даної проблеми є армування плити за допомогою різних видів сталевого дроту. Технічно цей процес передбачає формування металевого каркасу всередині самого фундаменту.

Проводяться всі подібні операції на основі спеціальних СНіП, де описана основна технологія армування.

Наявність сталевих каркасів дозволяє збільшити пластичність плити, оскільки високі навантаження вже сприймаються також і металом. Армування дозволяє вирішити кілька важливих проблем:

• Збільшується міцність матеріалу, який вже може сприймати високі механічні навантаження.
• Знижується ризик виникнення садиби споруди, а також мінімізується ймовірність виникнення тріщин, що виникають на відносно нестабільних ґрунтах.

Слід зазначити, що всі технічні характеристики подібних процесів регламентуються спеціальними стандартами. У цих документах вказані параметри монолітних споруд і наведені основні правила їх монтажу. Армуючим елементом для таких плит є металева сітка, яку формують вручну. Залежно від товщини моноліту, арматура може розташовуватися в один або два рядки з певною відстанню між шарами.

Важливо правильно розрахувати всі ці технічні характеристики, щоб отримати надійний каркас.