Изготовление арматурных каркасов для фундамента

Достоинства плоских и объемных арматурных моделей

Приобретая и соединяя элементы арматурного каркаса в единую конструкцию, можно существенно улучшить характеристики железобетонно монолита. Использование стальных прутков актуально в строительстве, производственной отрасли, при ремонтных и отделочных работах. Контактная сварка арматурных каркасов востребована в частных целях, при возведении фундаментов дач и домов, других целях.

Использование подобных конструкций дает следующие преимущества:

• правильно сваренная и смонтированная арматура существенно увеличивает показатели прочности и надежности любого объекта, вне зависимости от размеров, назначения, максимальной нагрузки;
• хрупкость бетона и выкрашивание материала исключается, вне зависимости от интенсивности перепада температуры, влажности, механических воздействиях;
• у владельца строящегося объекта появляется возможность снизить расходы на возведение фундамента за счет уменьшения размеров и объема бетона;
• уменьшаются сроки монтажа здания, соответственно затраты на оплату труда рабочих, возрастает производительность труда.
• Готовая конструкция по своим характеристикам соответствует требованиями ГОСТ и СНиП, других нормативных документов.

Допускается соединение арматурных каркасов в одну единую систему непосредственно на месте установки. Подобная технология применяется при производстве сложных и протяженных фундаментов для жилых и промышленных объектов.

Знакомимся с буронабивным фундаментом

Идея буронабивного основания очень простая: там, где невозможно с минимальными затратами докопаться до плотного грунта, можно использовать длинные столбики-стойки. Для соединения их в общую конструкцию используется ростверк – монолитная железобетонная лента, связывающая оголовки свай.

Полезно знать о том, что сваи сильно отличаются от обычных массивных фундаментов по характеру взаимодействия с грунтом. Свая передает нагрузку двумя путями: через нижний торец (пятку) и через боковую поверхность за счет сил трения между стенкой и грунтом.

В зависимости от того, какая часть конструкции включена в работу, все буронабивные сваи делят на два типа:

• Стойки.
• Висячие.

Свая-стойка опирается на плотный почвенный слой. Висячая конструкция держит нагрузку только за счет силы контакта с окружающим грунтом. Поскольку плотное природное основание залегает достаточно глубоко, то значительная часть буронабивных конструкций относится к висячему типу.

Классификация, расчет и другие важные параметры, без которых невозможно выполнить устройство буронабивных свай, содержатся в СНиП 2.02.03-85 – настольной книге всех проектантов и подрядчиков. Застройщик может руководствоваться готовыми таблицами из этого норматива. В них указывается несущая способность опорных стоек. Зная ее и определив вес здания, можно подобрать нужное количество свай.

Данные, указанные в таблице, ориентировочные. Точное значение несущей способности буронабивной сваи рассчитывают по формуле, учитывающей несколько параметров:

• диаметр;
• марку бетона;
• вид армирования;
• глубину бурения;
• механическую прочность грунта.

После всего сказанного, возникает вопрос: для каких зданий оправдано строительство буронабивного фундамента с ростверком? Некоторые застройщики считают, что такая конструкция не способна выдержать большие нагрузки, поэтому используют ее только для легких каркасных зданий, а также домов из бруса, газо или пенобетона. Это не так. На сваях сегодня стоят тысячи кирпичных девятиэтажек и никто не сомневается в их надежности.

Прочность буронабивной стойки, изготовленной в полевых условиях немного ниже, чем у конструкции, прошедшей полный цикл заводской обработки. Тем не менее, ее с запасом хватит для возведения кирпичного дома.

Главным условием качества в этом случае является правильный расчет и точное соблюдение технологии, включающей несколько этапов:

1. Бурение скважины под буронабивные сваи (ручной мотобур или более мощная передвижная установка).
2. Монтаж обсадной трубы (в сыпучих и сырых грунтах).
3. Установку арматурных каркасов.
4. Бетонирование скважины.
5. Отсыпку песчано-щебеночной подушки под ростверк (толщина 10-15 см), компенсирующей подъем грунта в результате морозного пучения.
6. Монтаж опалубки над поверхностью земли, установку арматуры и заливку ростверка, связывающего сваи.

Определение и область применения

Под арматурным каркасом понимается конструкция, представляющая собой соединенные стержни или сетки, которая изготавливается в заводских условиях или непосредственно на строительной площадке в опалубке.

Обычно различают объемные и плоские арматурные каркасы (сетки). Кроме того, при изготовлении рассматриваемой конструкции может применяться два варианта соединения – при помощи сварки или с использованием вязки проволокой.

В современных условиях для того чтобы удовлетворять предъявляемым заказчиками и нормативными документами высоким требованиям, использование арматурных каркасов осуществляется практически повсеместно. Это вовсе неудивительно, учитывая, что в результате их использования происходит увеличение прочности, надежности, устойчивости и гибкости возводимых конструкций.

Благодаря столь незаурядным качествам арматурные каркасы имеют крайне широкую область применения:

• монолитные бетонные работы. При их выполнении практически всегда использование арматурных каркасов не просто желательно, но обязательно, согласно требованиям действующих нормативных документов;
• отделочные работы. Плоские арматурные каркасы используются при оштукатуривании для предотвращения появления трещин в результате механического повреждения или перепадов температуры. Дополнительным плюсом является легкость и простота крепления к поверхности стены;

• кладка с использованием кирпича или различных блоков. Армирующие сетки в кладке повышают ее прочность и надежность конструкции стены;
• устройство стяжки и покрытий полов в различных помещениях и зданиях. Арматурная сетка зачастую укладывается, как при выполнении стяжки, так и перед укладкой некоторых отделочных напольных покрытий, например керамической плиткой;

• работы по строительству теплотрасс и трубопроводов. Арматурные каркасы легко и удобно крепятся на самые разные теплоизоляционные материалы, значительно повышая их прочность и долговечность;
• облицовка различными отделочными материалами. Использование арматурной сетки увеличивает сцепление поверхности стены и выполняемой облицовки.

Перечисленными выше областями применение арматурных каркасов не ограничивается, но и приведенных примеров достаточно, чтобы понять насколько часто используется данный вид арматуры.

Разновидности конструкций

Плоский арматурный каркас для плиты

В строительстве используются опорные системы, конфигурация которых определяется типом здания, расчетной нагрузкой и местом установки.

По форме различают такие разновидности каркасов:

• Плоские. Представляют собой два слоя продольных и поперечных прутов, образующих решетку с прямоугольными ячеями. Применяются для армирования плитных сооружений, не рассчитанных на высокую нагрузку.
• Объемные. Более сложные изделия, имеющие три измерения — длину, ширину и высоту. Используются при создании опорных систем, толщина которых превышает 20 см.
• Повышенной плотности. Такие конструкции изготавливаются для опорных систем, которые делаются под массивные строения или под эксплуатацию в сложном и пучинистом грунте. Отличие от стандартных конструкций заключается в использовании более прочной и качественной арматуры, уменьшении шага и изменении конфигурации ее расположения.

Для каждого сооружения выбирается или заново проектируется своя схема расположения арматуры.

Технология армирования

Чаще всего для создания каркаса ленточного фундамента используется арматура. Ее монтируют на стадии установки опалубки, а затем послойно заливают бетон и выполняют гидроизоляцию, используя рубероид и мастику.

По сути, все кажется довольно простым и понятным. Однако существует несколько важных моментов, без знания и соблюдения которых новый ленточный фундамент не будет соответствовать заявленным требованиям. Основные сложности и нюансы связаны именно с армированием. Поэтому вопрос о том, как правильно армировать ленточный фундамент, следует рассмотреть более детально.

Расчет армирования

Специалисты рекомендуют использовать для армирования фундамента ленточного типа стальной прут А-III с периодическим профилем и сечением 10-22 мм. Вспомогательные пруты могут иметь диаметр 4-10 мм. Они устанавливаются вертикально для поддержания нижнего и верхнего рядов арматуры, а также для обеспечения прочности на срез. Вертикальные пруты устанавливаются с шагом 0,5-0,8 м.

Для защиты металлической арматуры от воздействия негативных внешних условий она должна быть погружена в бетон: верхний ярус – на 50-60 мм, нижний – на 70 мм и более. Минимальное расстояние между горизонтальными рядами арматуры составляет 30 см. При армировании заглубленного ленточного фундамента обычно используется по 2-4 прута в каждом ряду.

Схема армирования

Оптимальным вариантом основания для дома является монолитный ленточный фундамент, армированный по квадрату или прямоугольнику. При таком исполнении оси становятся правильно, а сам каркас получается очень прочным.

По правилам армирования, ширина каркаса должна составлять не более половины его высоты. По причине того, что полоса фундамента довольно длинная и относительно неширокая, она больше подвергается продольным и меньше поперечным растяжениям. Поэтому все вертикальные и поперечные пруты – это преимущественно конструктивные элементы, служащие для создания формы каркаса, что позволяет существенно сэкономить именно на них.

Вязка арматуры

Чтобы армирующий каркас был более прочным, прутья необходимо соединять «клеточкой», располагая ряды под углом 90°. Оптимальный способ соединения и закрепления прутьев каркаса – вязка специальным крючком с использованием проволоки.

Вязка выполняется следующим образом. От проволоки отрезается небольшой кусок (примерно 30 см), складывается пополам, накладывается на место соединения прутьев и в образовавшуюся петлю продевается крючок. Затем в него заводятся два других конца проволоки, и все вместе проворачивается до образования прочного соединения.

Помимо такого способа вязки можно использовать электрические крючки или шуруповерт со специальной насадкой. Сварка для соединения элементов армирующего каркаса не подходит, поскольку при этом он утрачивает свои функциональные характеристики. Это обусловлено тем, что электросварка воздействует на физические свойства металла, из-за чего в местах сварочных стыков он становится менее крепким, а сами швы получаются довольно тонкими.

Армирование углов

Сложнее всего армировать углы ленточного фундамента. В идеале армирование углов выполняется гнутыми арматурными прутьями, соединяющими примыкающие части каркаса. Именно на этом этапе строительства многие застройщики начинают сомневаться, нужно ли армировать ленточный фундамент гнутой арматурой по углам. И поэтому просто укладывают прутья под прямым углом, что абсолютно неправильно.

При таком перекрестии невозможно создать единую жесткую раму, которая обеспечит прочность фундамента. Здание на таком основании может оказаться недолговечным, поскольку данный вид армирования способствует отколам слоев и образованию трещин на углах фундамента.

Грамотное армирование угла должно обеспечивать жесткую связку лент фундамента. Для этого прутья соединяются в единый каркас посредством хомутов, а в местах стыка на углах устанавливаются специальные усиления П- или Г-образной формы.

Горизонтальное армирование

Такой способ применения композитной арматуры в строительстве применяют для монтажа плитных фундаментов. Их основное отличие от оснований ленточного типа заключается в отсутствии углов и примыкающих участков. По сути вся конструкции выполняется в виде двух больших сеток, расположенных одна над другой. Все работы по сборке выполняются на месте установки, поскольку перенести собранный элемент такого большого размера достаточно проблематично.

Поэтому первоначально укладывается необходимое количество продольных прутов. На них ложатся поперечные и с помощью проволоки или хомутов вяжется сетка. Прямо на ней вяжется вторая. После этого нижнюю сетку необходимо поднять на подставки над дном котлована. Далее верхнюю сетку можно выставить на вертикальные стойки, установленные в местах пересечения арматуры.

Принцип работы арматурного каркаса

Качество каркаса влияет на свойства фундамента

При строительстве в промышленных масштабах за правильностью закладки армо-каркаса следят достаточно строго. Добросовестность выполнения армирования в фундаментах с железобетонным каркасом в данном случае проверяется специальными комиссиями, на «вооружении» которых имеются специально разработанные для этого случая сборники строительных нормативов и правил.

Однако при строительстве частного дома своими руками застройщик не всегда с полной ответственностью подходит к армированию железобетонного фундамента. Как результат – деформация и преждевременное разрушение основания здания, что часто влечёт за собой также и разрушение всей постройки.

Свойства бетонных конструкций

Чтобы лучше понять всю необходимость армирования основания, нужно слегка углубиться в такой непростой предмет как сопромат. На любой фундамент здания действует несколько разнонаправленных сил, причём эти силы не постоянны, а с течением времени меняют свою величину, направление и место приложения. Прежде всего, на бетонное основание давит масса возводимой постройки, и эта сила давления не везде одинакова. Как бы вы не старались равномерно распределить массу дома по всей площади фундамента, сделать этого не удастся – в каких-то местах давление будет сильнее. Если дом стоит на влагонасыщенном грунте, на зимой бетонное основание снизу давят деформирующие силы «пучения». Расширяясь при замерзании, почва начинает выпирать на поверхность в виде бугров, поднимая и выдавливая вверх элементы фундамента. При оттаивании грунта в этих местах могут наоборот образовываться болотистые ямы, и целые участки фундамента могут попросту зависать в воздухе.

Бетон, являясь довольно прочным материалом, совершенно не эластичен — отлично справляясь с сжатием, он не может работать на растяжение и изгиб. Так , устойчивость бетона к сжатию в 50 раз больше, чем к разрыву. В большей мере это проявляется в конструкции ленточного основания: благодаря большой его протяжённости в нём может быть несколько зон изгиба или растяжения. Как результат, бетон неизбежно лопается и растрескивается, а основание здания разрушается.

Технические особенности железобетона

Железобетонный фундамент соединяет в себе лучшие качества металла и бетона

Во избежание этих существенных недостатков бетонных конструкций и был изобретён железобетонный фундамент. Улучшения технических характеристик удалось добиться за счёт объединения лучших качеств двух строительных материалов – бетона и металла. Внутри опалубки монтируется несущий каркас из стальной или стеклопластиковой арматуры, который затем заливается бетоном.

В результате армирование даёт возможность перенести нагрузки растяжения и изгиба на каркасную арматуру, которая значительно лучше бетона справляется с ними.

Особенности укладки

Арматурный каркас для ленточного фундамента

Поскольку существует несколько типов фундамента, каркас для каждого из них имеет свои характерные особенности.

Существуют следующие варианты укладки:

Для ленточного фундамента. В зависимости от высоты плиты применяются балки, уложенные в один, два и более ряда. Высота каждого фрагмента в 2-3 раза превышает его ширину

Особое внимание уделяется углам армокаркаса для ленточного фундамента, где соединение проводится внахлест или фасонными деталями с дополнительным усилением перемычками или рамками.
Для свайного фундамента. Армокаркасы для буронабивных свай изготавливаются с треугольным или квадратным сечением

Опускание в колонну производится в пустую скважину или после ее заполнения раствором путем вдавливания. Удобнее сначала устанавливать арматурные каркасы для свай, а затем заполнять ствол бетоном, уплотняя его вибратором.
Для плиточного фундамента. Плита перекрытия испытывает значительные нагрузки по всей площади, особенно посередине. Для предотвращения провисаний всегда делается объемная конструкция из двух решеток, соединенных рамками или перемычками. Усиление не используется.

Как вязать арматуру обычным крюком

Самая часто используемая технология – вязка арматуры при помощи крючка любого типа и вязальной проволоки. Пошаговая схема:

1. подготовленный отрезок проволоки складывается пополам;
2. сдвоенная проволока загибается вокруг места пересечения;
3. крючок вставляется в петлю, сверху накладываются концы проволоки;
4. инструментом совершается до 4 оборотов для получения полной скрутки.

Второй вариант – связывание крюком внахлест:

1. проволока отрезается в два раза длиннее, чем в предыдущем случае;
2. отрез складывается пополам дважды;
3. удвоенный загиб размещается на армирующем стержне, расположенном сверху;
4. два сдвоенных окончания проволочного отреза заводятся под расположенный снизу пруток, поднимаясь кверху с обеих сторон от перпендикулярного стержня;
5. инструмент заводится в петлю, незадействованные кончики прижимаются к нему;
6. место соединения обжимается посредством вращения крючка.

Какие бы способы вязки арматуры не задействовались, необходимо помнить: при увязывании каркаса монолитного фундамента армировать углы и примыкания основания необходимо особенно тщательно. Здесь лучше использовать арматуру класса АIII. Существуют основные правила армирования углов:

• при сгибании прутков на угол, концы арматуры должны равномерно уходить в стены фундамента;
• длина перепуска на стену должна составлять не менее 40 диаметров прутка (например, для прутка диаметром 12 мм – не менее 48 см);
• обязательно должны присутствовать дополнительные поперечные, вертикальные стержни;
• если длины стержня недостаточно для формирования полноценного загиба на стену, применяются Г-образные профили.

Пример расчета армирования фундамента

Попробуем рассчитать, сколько потребуется материалов для обустройства армирования конкретного ленточного фундамента с чертежами. Допустим, мы строим из строительных блоков (шириной 0,4 м)   небольшой загородный дом с габаритными (внешними) размерами 5×8 м. Характер почвы на нашем участке позволяет сделать высоту полосы 0,9 м, ее ширину 0,4 м, что соответствует ширине строительного материала стен. В арматурном каркасе для ленточного фундамента будем использовать продольные рабочие прутья диаметром 12 мм и □-образные поперечные хомуты, изготовленные из прутков диаметром 8 мм.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента:

На фото видно, что расстояние между рабочими продольными прутьями (0,4 м) и шаг □-образных поперечных хомутов (0,5 м) выбраны в соответствии с требованиями нормативных документов.

Проверяем относительное содержание продольных рабочих прутков в нашей железобетонной конструкции. Для этого воспользуемся следующими терминами и обозначениями:

• h – высота фундамента (900 мм);
• w – ширина фундамента (400 мм);
• Sₒ – площадь поперечного сечения фундамента;
• Sₐ – суммарная площадь поперечных сечений продольных прутьев (6 штук);
• r – радиус продольного прутка (6 мм), который равен d/2, где d – диаметр прутка (в нашем случае d=12 мм);
• D – относительное содержание рабочих прутков в «теле» фундамента.

Sₒ = h∙w = 900∙400 = 360000 мм²

Sₐ = 6∙π∙r² = 6∙3,14∙6² = 678,24 мм²

D = (Sₐ∙100)/ Sₒ = (678,24∙100)/360000 = 0,1884 ≈ 0,19 % (что в 1,9 раза превышает минимально допустимое значение, то есть схема армирования ленточного фундамента выбрана нами правильно).

Расчет количества продольных прутьев

Для того чтобы определить сколько стандартных продольных прутьев (6 м) нам необходимо, воспользуемся следующими величинами:

• L – длина фундамента (8000 мм);
• W – ширина фундамента (5000 мм);
• P – периметр;
• N – количество продольных элементов (в нашем случае 6 штук);
• X – общая протяженность продольных прутьев.

P = (L+ W)∙2 = (8000 + 5000)∙2 = 26000 мм = 26 м

X = P∙N = 26∙6 = 156 м

К полученной величине необходимо добавить 20 % (материал для изготовления Г-образных или П-образных элементов для правильного армирования углов и обеспечения достаточного нахлеста при стыковке элементов).

Xдоп = X∙0,2 = 156∙0,2 = 31,2 м

Окончательная общая длина продольного арматурного прутка:

Xок = X + Xдоп = 156 + 31,2 = 187,2 м

Стандартная длина арматурного прутка составляет 6 м. Осталось посчитать, сколько таких прутков необходимо: Xок/6 = 187,2/6 = 31,2 ≈ 32 штуки.

Изготовление поперечных элементов и расчет количества материала

Укладка арматуры в ленточный фундамент невозможна без установки поперечных (вертикальных) элементов. Обычно, для этих целей используют □-образные хомуты. Варианты хомутов:

Как видно из представленного фото все три варианта отличаются технологией изготовления, но расход прутка во всех случаях приблизительно одинаковый. Длина прутка (Ø=8 мм), необходимого для изготовления одного хомута: (800+300)∙2+250 = 2450 мм.

Вариант № 1

1. Отмеряем приблизительно 120 мм и с помощью приспособления для гибки выгибаем эту часть будущего хомута в виде крючка.
2. На расстоянии 800 мм от крюка загибаем пруток под углом 90˚.
3. Отмеряем 300 мм и делаем еще один загиб на 90˚.
4. От этого угла откладываем 800 мм и гнем прут на 90˚.
5. От полученного угла отмеряем 300 мм и загибаем второй крючок.

Вариант № 2

1. Отмеряем от конца заготовки 250 мм и с помощью приспособления выгибаем эту часть на 90˚.
2. Откладываем от полученного 800 мм и загибаем пруток под углом 90˚.
3. Отмеряем 300 мм и делаем еще один загиб на 90˚.
4. От этого угла откладываем 800 мм и гнем прут на 90˚.

Внимание! Место нахлеста прутков скрепляем точечной сваркой или 2÷3 скрутками из проволоки. Вариант № 3

Вариант № 3

Вариант № 3

1. Отрезаем от прутка две заготовки длиной по 860 мм каждая и две по 360 мм.
2. Складываем из них прямоугольник (выступ с каждой стороны составляет 30 мм).
3. Скрепляем углы хомута сваркой или проволочной скруткой.

Теперь рассчитаем, сколько хомутов необходимо для армирования нашего фундамента:

Q = P/T (P – периметр ленты фундамента, T – шаг расположения поперечных хомутов)

Q = 26/0,5 = 52 штуки

Плюс нам потребуются дополнительные хомуты для усиления каркаса в углах (по 2 штуки с каждой стороны всех четырех углов, то есть дополнительно 16 хомутов). На ленточный фундамент необходимо изготовить 68 □-образных поперечных хомутов.

Длина заготовки для одного элемента составляет 2450 мм, то есть из одного стандартного прутка мы сможем изготовить только 2 хомута. Требуемое число прутков (Ø=8 мм) – 34 штуки.

Как самому армировать ленточный фундамент?

Ленточная основа является одной из самых распространённых фундаментных конструкций. Она представляет собой горизонтальную полосу, опоясывающую весь периметр здания, проходящую под его наружными несущими стенами и внутренними конструктивными перегородками. Основное её преимущество – это сравнительная простота изготовления. Как и любому другому типу фундамента, ей нужен надёжный “скелет”, который обеспечит её прочность и продлит срок эксплуатации. Далее речь пойдёт о том, как самому сделать арматурный каркас для ленточного фундамента.

Для изготовления последнего потребуется стальная арматура. Она почти не сжимается, весьма пластична, предотвращает деформации фундамента и стен, а также сдвиги почвы. Сначала нужно грамотно её подобрать – в зависимости от фактической нагрузки на основание. Следует учесть вес будущего здания и глубину фундамента, и только затем выбрать изделия нужного диаметра (обычно – 10-12 мм).

Армирование ленточного фундамента

Изготовление арматурного каркаса для фундамента ленточного типа не обходится без некоторых нюансов. Необходимо предварительно рассчитать расстояние между прутьями каркаса и отразить его в проекте. Зависит оно от глубины будущей основы и может составлять 10-25 см. Сами ячейки каркаса не могут быть больше или меньше, чем 40×30 см (длина и ширина соответственно), глубина же их будет зависеть от предполагаемой нагрузки на фундамент.

Как известно, существует два варианта соединения частей арматурного каркаса фундамента – связывание и сварка. В случае с ленточной основой сварку использовать не рекомендуется, так как она меняет физические свойства металла и делает его значительно тоньше. Лучше всего связывать прутья в местах соединения при помощи проволоки. Желательно при этом обеспечивать их целостность и избегать промежуточных соединений.

Подробная инструкция в деталях расскажет, как собрать крепкий и надёжный “костяк” для основания данного типа.

Первый и самый главный этап – это проектирование. Да, даже для создания арматурного каркаса необходим проект, в котором следует указать каждый его прутик, их количество и основные параметры (диаметр и длину). Только после этого можно приступать к подготовке самого каркаса.

Для начала необходимо приготовить арматуру – основную, диаметром 10-12 мм, и потоньше, диаметром, например, 8 мм. Последнюю нужно согнуть в прямоугольные “кольца”.

Начинать монтаж арматурного “скелета” нужно практически одновременно с установкой опалубки. Для выполнения его обвязки следует приготовить крючок и вязальную проволоку. Правильно выполненное армирование обеспечит достаточную прочность всей конструкции и не позволит ей деформироваться в процессе заливки бетона.

Затем необходимо вбить стальные прутья в землю по всему периметру постройки. К ним будут впоследствии привязаны верхний и нижний пояса конструкции. Так обеспечивается её оптимальная жёсткость.

Следуя этим рекомендациям, можно вполне справиться с заданием самостоятельно.