для чего нужна арматура в бетоне фундамента
Для чего нужна арматура в бетоне?
Содержание статьи:
Ни для кого не секрет, что бетон – один из наиболее прочных строительных материалов. Из него возводятся различные ответственные конструкции, к примеру, военные сооружения или гидротехнические постройки. Однако сам по себе искусственный камень склонен к разрушению и деформации на сжатие и растяжение. Чтобы нивелировать негативные последствия, в строительстве применяется арматура – продукция, которая используется для упрочнения железобетонных изделий.
Назначение арматуры в бетонных конструкциях
Любая бетонная конструкция после ее сооружения подвержена нагрузкам на сжатие и растяжение. Каждая из них может провоцировать постоянное или временное деформирование, которое сначала не проявляется внешне. После достижения определенного уровня деформации бетон разрушается. Как следствие, постройка становится аварийной.
Использование армирующих прутьев или сетки обеспечивает защиту бетонных изделий от возможного разрушения. Способность выдерживать нагрузки увеличивается в несколько раз в сравнении с обычным бетоном даже самой высокой марки прочности.
Классификация арматуры для бетона
Как правило, для усиления бетонных конструкций используется арматурная сетка, которая, в свою очередь, изготавливается из металлических стержней, скрепляемых сваркой, вязальной проволокой, хомутами и т. д. В зависимости от формы, прутья арматуры бывают таких видов:
Также существует классификация арматурных прутьев по материалу, из которого они изготовлены:
Количество углерода определяет устойчивость металлических изделий к коррозии, что обеспечивает долговечность и износостойкость возводимой конструкции.
Выбор арматуры зависит от требований, которые выдвигаются к ответственности сооружения. Чтобы обеспечить долговечность и износоустойчивость здания, рекомендуется использовать арматурные стержни, хорошо сцепляемые с бетоном, например, с рифленой поверхностью. Такие изделия нивелируют риск образования пустот и, при застывании бетонного раствора, образовывают с ним практически единое целое.
Для чего нужна арматура в бетоне
Зачем бетону нужна арматура, деформация бетонной конструкции
Обычный бетон обладает некоторыми недостатками, которые сохраняются независимо от используемой марки цемента и тщательности подбора примесей. Один из таких недостатков – недостаточная прочность несущих конструкций из чистого бетона. Однако материал сам по себе слишком хорош, чтобы отказываться от него в пользу металлических конструкций, к тому же, он гораздо дешевле. Железобетон решает проблему прочности и экономичности при производстве бетона. Именно укрепленный арматурой бетон становится основной для многоэтажных зданий и обширных промышленных площадок.
Деформация конструкции вследствие сжатия и растяжения
Как именно арматура помогает сделать железобетон таким прочным? Любая несущая конструкция из бетона подвергается нагрузкам на сжатие и растяжение, что вызывает временную или постоянную деформацию. Чтобы понимать, как работает деформация, можно представить на месте железобетонной плиты большой блок резины, который сжимается, растягивается и сгибается по определенным правилам. Бетон подвержен почти тем же законам физики, хотя его деформация менее заметна глазу. А чрезмерная деформация недостаточно укрепленного бетона вызовет разрушение конструкций, что чревато приведением здания в аварийный вид.
Чистый бетон, хоть и выглядит довольно прочным, разрушается при относительно малых усилиях. Поэтому его используют там, где предполагается лишь один вид деформации в один момент времени. Несущие конструкции в зданиях требуют большей прочности и гибкости. Стержень арматуры из стали выдерживает значительные нагрузки по сравнению с твердым бетоном, он выдерживает в сто раз более сильное растяжение, чем самый крепкий неармированный бетон. Таким образом, стержни из стали способны удерживать целые бетонные плиты от сильной деформации, принимая на себя многие виды нагрузок, в том числе резкие вибрации.
Важно подбирать арматуру определенного сечения, чтобы она хорошо укладывалась в бетон, не создавая полостей или слабых областей в плите. Сцепление может быть усилено длительным выдерживанием бетона после заливки, а также повышением исходной шероховатости стальных стержней. Сама же сталь отлично сцепляется с бетоном, при этом они имеют примерно одинаковые физические свойства в плане изменения температуры – например, они одинаково меняют свой объем. Дополнительное укрепление происходит при усадке бетона – он так плотно сжимает стальные прутья, что они практически становятся неотъемлемой частью готовой железобетонной плиты. Железобетон становится частью прочных стен, полов и потолочных плит в жилых и промышленных зданиях.
Так как бетон является слабым проводником тепла, стальная арматура надежно защищена от одного из своих главных недостатков – хрупкости при резком изменении температур. Арматура внутри железобетонной плиты практически не испытывает влияния температуры в самые жаркие или холодные сезоны года.
Зачем в бетоне нужна арматура?
12 ноября 2016г. Строительные материалы
При заливке бетона во внимание принимается целый комплекс различных факторов, которые будут влиять на прочность окончательно затвердевшей конструкции. Колебания температуры, грунтовые воды и даже качество воздуха окажут влияние на прочность заливаемого бетона, поэтому инженеры ищут различные пути обеспечения качества готовой продукции. На сегодняшний день металлические стержни, которые называются арматурой, часто помещаются в бетон, чтобы нагрузка распределялась равномерно и конечный затвердевший бетон был хорошо укреплен.
Как правило арматуру для бетона изготавливают из углеродистой стали и производят с характерной ребристой поверхностью, которая необходима для лучшего сцепления с бетоном.
Бетон является относительно сильным, когда он полностью установлен и хорошо застыл, но он имеет низкую прочность на разрыв, а после расширения или сжатия (которые происходят ввиду различных условий, например, погодных), он не сцепляется сам с собой обратно. Арматура, помещенная в бетон, компенсируют низкую прочность на разрыв в бетоне. Именно арматура держит бетон от разделения, которое может вызвать трещины и другие повреждения структуры.
Арматура эффективно держит структуру в едином целом комплекте, а так как сталь и бетон расширяются и сжимаются почти с одинаковой скоростью, то вероятность их отделения друг от друга крайне мала.
Стальные стержни выпускают производители металлоизделий. Стержни бывают разной длины и толщины, так как каждый проект нуждается в своем типе арматуры.
Строители могут сформировать из арматуры единую сетку или клетку, связав стержни друг с другом. Это, как правило, делается в крупных проектах.
Кирпичные и другие конструкции также иногда усиливаются стальной арматурой. Но в основном, заказы на арматуру делают фирмы, которые строят большие несущие конструкции из бетона, то есть работают с крупными проектами.
Поскольку арматурный профиль подвержен коррозии (а если это произойдет, вероятность трещин в бетоне увеличится), то стержни устанавливают на определенной глубине. Если они слишком близки к поверхности, до них может дотянуться вода, а это приведет к коррозии и ржавчине. Обычно бетона достаточно, чтобы оградить арматурный стержень от влаги, но в определенных ситуациях (например, в сооружениях, близко расположенных к соленой воде, или в мостах) используют арматуру, покрытую полимером, препятствующим образованию ржавчины. Арматура с покрытием стоит дороже, чем обычная стальная арматура, но в долгосрочной перспективе, она, конечно же, демонстрирует свою выгоду (потому что ремонт некоторых сооружений и их реконструкция обходится очень дорого).
Армируем фундамент своими руками
Когда речь заходит о строительстве фундамента, всегда говорится о необходимости его армирования. Исключением являются только кирпичный и свайно-винтовой фундаменты. Несмотря на то, что процесс армирования на первый взгляд несложный, это не совсем так.
В первую очередь трудности возникают на этапе выбора арматуры, а во вторую – при армировании углов фундамента, так как это место достаточно тяжелое для подобной работы. Чтобы не допустить ошибок, важно заранее знать особенности выбора материала и тонкости армирования фундамента.
Не менее важно также верно составить чертежи армирования фундамента, или правильно воспользоваться уже готовыми. Без этого рассчитывать на хороший результат нельзя.
Иногда у некоторых строителей возникает желание сэкономить на армировании и обойтись без него. Конечно же, это категорически запрещается, так как арматура является важной и неотъемлемой частью фундамента. Чтобы полностью убедиться в этом, необходимо ознакомиться с функциями арматуры в фундаменте и оценить ее незаменимость.
Зачем нужна арматура?
Понимание, зачем нужно армирование бетонного фундамента, необходимо при строительстве.
Кроме этого, без установленных прутьев или сетки арматуры основание достаточно сильно гуляет при сезонных колебаниях грунта, что приводит к порче постройки, вплоть до ее полного разрушения.
Особенности выбора
От того насколько правильно сделан выбор материала арматуры и ее диаметр, зависит в дальнейшем прочность и долговечность основания. Сегодня на рынке предложено два вида арматуры – металлическая и стеклопластиковая. Первая наиболее универсальна и обладает отличной прочностью. Применение ее для армирования фундамента дома является бюджетным и надежным.
Стеклопластиковая арматура, будучи еще совсем новым материалом, пока еще не проверена на долговечность на практике. Она отличается от металлической значительно более высокой ценой, но в то же время не подвержена коррозии. Армирование фундамента этой арматурой считается надежным.
Не менее важным показателем при выборе арматуры является и ее диаметр. Изменяется он не только от веса строения, но и от типа фундамента. Диаметр может быть как пять, так и восемьдесят миллиметров, и необходимо выбрать тот, который подходит для конкретного случая. В загородном строительстве чаще всего используют прутья не более тридцати двух миллиметров.
Для того чтобы решить, какой диаметр арматуры нужен для ленточного фундамента, стоит сразу определиться с весом будущего дома. Если возводить планируется легкую постройку, то вполне хватит сечения в восемь миллиметров. Для строений среднего веса достаточно двенадцати миллиметров, а для тяжелых – четырнадцати.
При армировании столбчатого фундамента диаметр сечения прутьев подбирается в зависимости от веса постройки, аналогично тому, как это делается при ленточном основании.
Армирование монолитного фундамента требует прутьев с большим сечением. Чаще всего применяют арматуру с диаметром в четырнадцать – шестнадцать миллиметров. Нельзя забывать о том, что при армировании плиты фундамента будет использоваться как горизонтальная, так и вертикальная арматура.
Также при выборе арматуры хорошо ознакомиться со СНиП армирования, благодаря чему можно будет точно определить необходимый диаметр.
Процесс выполнения работ
Для грамотного проведения работы требуется придерживаться схемы армирования фундамента и иметь под рукой все необходимое. Для того чтобы благополучно осуществить армирование ленточного фундамента понадобятся:
Перед началом работ для полного ознакомления с предстоящим делом стоит посмотреть различные представленные в интернете чертежи армирования ленточного фундамента. Арматуру продают в виде длинных прутьев, и поэтому для начала ее необходимо нарезать на нужную длину.
Определить, сколько нужно арматуры для ленточного фундамента, можно самостоятельно, имея элементарные математические знания. Стоит также добавить небольшой запас, а не приобретать прутья впритык. Сейчас для расчета армирования фундамента удобно применять онлайн калькулятор.
Армирование фундамента своими руками начинается с закрепления на дне траншеи пластиковых держателей, на которые после устанавливаются прутья. В ленточном фундаменте обычно не обустраивают более четырех рядов продольных прутьев. Горизонтальные прутья устанавливают таким образом, чтобы они были на расстоянии пяти сантиметров от опалубки. Все места стыков прутьев соединяются при помощи вязальной проволоки.
Делать это нужно вне зависимости от того, какая арматура применяется для ленточного фундамента. Процесс связывания одинаков как для металлической, так и для стеклопластиковой арматуры. После создания нижнего яруса устанавливают вертикальные прутья и обустраивают верхний слой.
Дать точные рекомендации, какую арматуру лучше использовать для ленточного фундамента, нельзя, так как каждый сам выбирает материал в зависимости от своих конкретных условий и материальных возможностей.
При произведении расчетов винтового фундамента стоит отметить, что расстояние между сваями не стоит делать более чем три метра, тогда это позволит сократить расходы на.
Интерьер и ремонт
Когда речь идет о необходимости бетонирования какой-либо конструкции, будь то фундамент дома, стены или перекрытия, практически всегда используется стальная арматура.
Известно, что бетон хорошо воспринимает нагрузки на сжатие, но плохо относится к растяжению, изгибам и скручиванию. Поэтому для повышения прочности бетонных изделий в них вводят стальную арматуру, которая превращает обычный бетон в железобетон.
Обычно арматура – это стальные стержни, сетки и различные сварные или вязаные каркасы. В зависимости от того, что представляет собой арматурный каркас бетона, арматура может быть плоской или объемной.
Арматура может иметь постоянное сечение (гладкая) или иметь периодический профиль. Рифленая арматура наиболее часто используется для создания железобетонных конструкций, так как ее профиль обеспечивает лучшее сцепление стали и бетона, превращая их в единое рабочее тело.
Существует несколько разновидностей арматуры, которую изготавливают из различных марок стали. Каждая разновидность обладает определенными свойствами, которые обусловлены добавками, вводимыми при варке стали.
Самой известной часто используемой является арматура А3.
Одним из примечательных видов арматуры является арматура 35ГС, которая изготавливается из низколегированной стали. Она изготовлена из стали 35ГС, которая содержит повышенное количество углерода и марганца. Эти элементы придают арматуре особые свойства:
Отличительными свойствами данного типа арматуры являются также следующие:
Этими особенностями обусловлено использование арматуры 35ГС в условиях с суровыми климатическими условиями и в зонах повышенной сейсмической активности.
Этот тип арматуры широко используется при возведении монолитных конструкций, строительстве метрополитенов и мостов. Также ее используют для сооружения каркасов подводных трубопроводов.
Использование каркасов из этой арматуры в предварительно напряженных изделиях из бетона, придает им дополнительную прочность и надежность. Нередко ее используют и для армирования ответственных участков дорожного полотна.
Для строительных работ используют арматурные стержни диаметром от 6 до 40 мм, которые можно приобрести в катушках (небольшого диаметра) или в прутках длиной от 6 до 11,7 м.
Расположение и расчет арматуры в ленточном фундаменте
Ленточный фундамент имеет нестандартную геометрию: его длинна в десятки раз больше глубины и ширины. Из-за такой конструкции почти все нагрузки распределяются вдоль ленты. Самостоятельно бетонный камень не может компенсировать эти нагрузки: его прочности на изгиб недостаточно. Для придания конструкции повышенной прочности используют не просто бетон, а железобетон — это бетонный камень с расположенными внутри стальными элементами — стальной арматурой. Процесс закладки металла называется армированием ленточного фундамента. Своими руками его сделать несложно, расчет элементарный, схемы известны.
Количество, расположение, диаметры и сорт арматуры — все это должно быть прописано в проекте. Эти параметры зависят от многих факторов: как от геологической обстановки на участке, так и от массы возводимого здания. Если вы хотите иметь гарантированно прочный фундамент — требуется проект. С другой стороны, если вы строите небольшое здание, можно попробовать на основании общих рекомендаций все сделать своими руками, в том числе и спроектировать схему армирования.
Схема армирования
Расположение арматуры в ленточном фундаменте в поперечном сечении представляет собой прямоугольник. И этому есть простое объяснение: такая схема работает лучше всего.
Армирование ленточного фундамента при высоте ленты не более 60-70 см
На ленточный фундамент действуют две основные силы: снизу при морозе давят силы пучения, сверху — нагрузка от дома. Середина ленты при этом почти не нагружается. Чтобы компенсировать действие этих двух сил обычно делают два пояса рабочей арматуры: сверху и снизу. Для мелко- и средне- заглубленных фундаментов (глубиной до 100 см) этого достаточно. Для лент глубокого заложения требуется уже 3 пояса: слишком большая высота требует усиления.
Для большинства ленточных фундаментов армирование выглядит именно так
Чтобы рабочая арматура находилась в нужном месте, ее определенным образом закрепляют. И делают это при помощи более тонких стальных прутьев. Они в работе не участвуют, только удерживают рабочую арматуру в определенном положении — создают конструкцию, потому и называется этот тип арматуры конструкционным.
Для ускорения работы при вязке арматурного пояса используют хомуты
Как видно на схеме армирования ленточного фундамента, продольные прутки арматуры (рабочие) перевязываются горизонтальными и вертикальными подпорками. Часто их делают в виде замкнутого контура — хомута. С ними работать проще и быстрее, а конструкция получается более надежной.
Какая арматура нужна
Для ленточного фундамента используют два типа прутка. Для продольных, которые несут основную нагрузку, требуется класс АII или AIII. Причем профиль — обязательно ребристый: он лучше сцепляется с бетоном и нормально передает нагрузку. Для конструкционных перемычек берут более дешевую арматуру: гладкую первого класса АI, толщиной 6-8 мм.
В последнее время появилась на рынке стеклопластиковая арматура. По заверениям производителей она имеет лучшие прочностные характеристики и более долговечна. Но использовать ее в фундаментах жилых зданий многие проектировщики не рекомендуют. По нормативам это должен быть железобетон. Характеристики этого материала давно известны и просчитаны, разработаны специальные профили арматуры, которые способствуют тому, что металл и бетон соединяются в единую монолитную конструкцию.
Классы арматуры и ее диаметры
Как поведет себя бетон в паре со стеклопластиком, насколько прочно такая арматура будет сцепляться с бетоном, насколько успешно эта пара будет сопротивляться нагрузкам — все это неизвестно и не изучено. Если хотите экспериментировать — пожалуйста, используйте стекловолокно. Нет — берите железную арматуру.
Расчет армирования ленточного фундамента своими руками
Любые строительные работы нормируются ГОСТами или СНиПами. Армирование — не исключение. Оно регламентируется СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». В этом документе указывается минимальное количество требуемой арматуры: оно должно быть не менее 0,1% от площади поперечного сечения фундамента.
Определение толщины арматуры
Цитаты из СНиПа, которые относятся к армированию (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)
Армирование ленточного фундамента под коттедж проводят с использованием прутков с разным типом профиля
Как рассчитать толщину продольной арматуры для ленточного фундамента разобрались, нужно определить, с каким шагом устанавливать вертикальные и горизонтальные перемычки.
Шаг установки
Для всех этих параметров тоже есть методики и формулы. Но для небольших строений поступают проще. По рекомендациям стандарта расстояние между горизонтальными ветками не должно быть больше 40 см. На этот параметр и ориентируются.
Как определить на каком расстоянии укладывать арматуру? Чтобы сталь не подвергалась коррозии, она должна находится в толще бетона. Минимальное расстояние от края — 5 см. Исходя из этого, и рассчитывают расстояние между прутками: и по вертикали и по горизонтали оно на 10 см меньше габаритов ленты. Если ширина фундамента 45 см, получается, что между двумя нитками будет расстояние 35 см (45 см — 10 см = 35 см), что соответствует нормативу (меньше 40 см).
Шаг армирования ленточного фундамента — это расстояние между двумя продольными прутками
Если лента у нас 80*30 см, то продольная арматура находится одна от другой на расстоянии 20 см (30 см — 10 см). Так как для фундаментов среднего заложения (высотой до 80 см) требуется два пояса армирования, то один пояс от другого располагается на высоте 70 см (80 см — 10 см).
Теперь о том, как часто ставить перемычки. Этот норматив тоже есть в СНиПе: шаг установки вертикальных и горизонтальных перевязок должен быть не более 300 мм.
Все. Армирование ленточного фундамента своими руками рассчитали. Но учтите, что ни масса дома, ни геологические условия не учитывались. Мы основывались на том, что на этих параметрах основывались при определении размеров ленты.
Армирование углов
В конструкции ленточного фундамента самое слабое место — углы и примыкание простенков. В этих местах соединяются нагрузки от разных стен. Чтобы они успешно перераспределялись, необходимо арматуру грамотно перевязать. Просто соединить ее неправильно: такой способ не обеспечит передачу нагрузки. В результате через какое-то время в ленточном фундаменте появятся трещины.
Правильная схема армирования углов: используются или сгоны — Г-образные хомуты, или продольные нитки делают длиннее на 60-70 см и загибают за угол
Чтобы избежать такой ситуации, при армировании углов используют специальные схемы: пруток с одной стороны загибают на другую. Этот «захлест» должен быть не менее 60-70 см. Если длины продольного прутка на загиб не хватает, используют Г-образные хомуты со сторонами тоже не менее 60-70 см. Схемы их расположения и крепления арматуры приведены на фото ниже.
По такому же принципу армируются примыкания простенков. Также желательно арматуру брать с запасом и загибать. Также возможно использование Г-образных хомутов.
Схема армирования примыкания стен в ленточном фундаменте (чтобы увеличить картинку щелкните по ней правой клавишей мышки)
Обратите внимание: в обоих случаях, в углах шаг установки поперечных перемычек уменьшен в два раза. В этих местах они уже становятся рабочими — участвуют в перераспределении нагрузки.
Армирование подошвы ленточного фундамента
На грунтах с не очень высокой несущей способностью, на пучнистых почвах или под тяжелые дома, часто ленточные фундаменты делают с подошвой. Она передает нагрузку на большую площадь, что придает большую стабильность фундаменту и уменьшает величину просадок.
Чтобы подошва от давления не развалилась, ее также необходимо армировать. На рисунке представлены два варианта: один и два пояса продольной арматуры. Если грунты сложные, с сильной склонностью к зимнему печению, то можно укладывать два пояса. При нормальных и среднепучнистых грунтах — достаточно одного.
Уложенные в длину пруты арматуры являются рабочими. Их, как и для ленты, берут второго или третьего класса. Располагаются друг от друга они на расстоянии 200-300 мм. Соединяются при помощи коротких отрезков прутка.
Два способа армирования подошвы ленточного фундамента: слева для оснований с нормальной несущей способностью, справа — для не очень надежных грунтов
Если подошва неширокая (жесткая схема), то поперечные отрезки — конструктивные, в распределении нагрузки не участвуют. Тогда их делают диаметром 6-8 мм, загибают на концах так, чтобы они охватывали крайние прутки. Привязывают ко всем при помощи вязальной проволоки.
Ели подошва широкая (гибкая схема), поперечная арматура в подошве тоже является рабочей. Она сопротивляется попыткам грунта «схлопнуть» ее. Потому в этом варианте подошвы используют ребристую арматуру того же диаметра и класса, что и продольную.
Сколько нужно прутка
Разработав схему армирования ленточного фундамента, вы знаете, сколько продольных элементов вам необходимо. Они укладываются по всему периметру и под стенами. Длинна ленты будет длиной одного прутка для армирования. Умножив ее на количество ниток, получите необходимую длину рабочей арматуры. Затем к полученной цифре добавляете 20% — запас на стыки и «перехлесты». Вот столько в метрах вам и нужно будет рабочей арматуры.
Считаете по схеме сколько продольных ниток, потом высчитываете сколько необходимо конструктивного прутка
Теперь нужно посчитать количество конструктивной арматуры. Считаете, сколько поперечных перемычек должно быть: длину ленты делите на шаг установки (300 мм или 0,3 м, если следовать рекомендациям СНиПа). Затем подсчитываете, сколько уходит на изготовление одной перемычки (ширину арматурного каркаса складываете с высотой и удваиваете). Полученную цифру умножаете на количество перемычек. К результату добавляете тоже 20% (на соединения). Это будет количество конструктивной арматуры для армирования ленточного фундамента.
По похожему принципу считаете количество, которое необходимо для армирования подошвы. Сложив все вместе, вы узнаете, сколько арматуры нужно на фундамент.
Технологии сборки арматуры для ленточного фундамента
Армирование ленточного фундамента своими руками начинается после установки опалубки. Есть два варианта:
Оба вариант неидеальны и каждый решает, как ему будет легче. При работе непосредственно в траншее, нужно знать порядок действий:
Есть еще одна технология армирования ленточного фундамента. Каркас получается жесткий, но идет большой расход прутка на вертикальные стойки: их забивают в грунт.
Удобнее и быстрее всего делать армирующий пояс с использованием сформованных заранее контуров. Прут сгибают, формируя прямоугольник с заданными параметрами. Вся проблема в том, что их необходимо делать одинаковыми, с минимальными отклонениями. И требуется их большое количество. Но потом работа в траншее движется быстрее.
Армирующий пояс можно вязать отдельно, а потом установить в опалубку и связать в единое целое уже на месте
Как видите, армирование ленточного фундамента — длительный и не самый простой процесс. Но справиться можно даже одному, без помощников. Потребуется, правда, много времени. Вдвоем или втроем работать сподручнее: и прутки переносить, и выставлять их.