Монолитный железобетон является одним из самых распространенных материалов, используемых в устройстве фундамента. В строительстве крупных объектов он конкурирует с бетонными блоками, а в частном домостроении — с теми или иными формами столбчатых фундаментов. Арматурный каркас — основа монолитных конструкций, и сегодняшняя тема о том, какую арматуру использовать для фундамента дома.
Виды арматуры
Это изделие различается по нескольким параметрам. К ним относятся:
- материал изготовления;
- профиль;
- степень прочности.
Материалы
На сегодняшний день наиболее распространена стальная арматура, но на смену ей стала приходить композитная. Стальная пока лидирует, так как она проверена временем, но у композитной есть ряд преимуществ. Как распределится рынок арматуры в дальнейшем, покажет время.
Стальная арматура производится методом металлопроката. Расплавленный металл разливают в изложницы, а полученные слитки нагревают, обжимают и прокатывают.
Пруты арматуры стандартизированы и имеют маркировку по ГОСТ 5781-82
Главной характеристикой этой продукции является усилие на растягивание, которое она способна выдержать. Она обозначается буквой А и индексом от 1 до 6 при ней. 1 - самый низкий из них, соответствует 240 Н/мм^2. 6 - самый высокий, 1 тыс. Н/мм^2. Непрофилированная арматура (гладкая) имеет только класс А1, все остальные классы принадлежат рифленой продукции.
Рифление выполнено в виде двух продольных ребер и поперечных периодических выступов. Их расположение может быть различным: кольцевым, серповидным и смешанным. Два последних типа имеют самые высокие пределы прочности на разрыв.
На изготовление такой арматуры идут углеродистые и легированные стали, несколько отличающиеся по своим свойствам. Также имеют значение особенности технологического процесса, поэтому в сертификате на изделия могут стоять следующие буквы:
- «к» — устойчивость к коррозии;
- «в» — упрочнение производилось вытяжкой;
- «с» — пригодная к сварке;
- «т» — прошла термическую обработку.
Диаметр стальной арматуры тоже стандартизирован. Выпускаются пруты диаметром 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36 и 40 мм. Диаметром 6 мм выпускается как стержневая, так и проволочная (гладкая) арматура, более 8 мм — только стержневая профилированная.
Тонкие изделия (до 6 мм) выпускают в мотках, а более крупные диаметры — в виде стержней. Чаще всего в продаже можно встретить шестиметровые пруты. На заводе их выпускают по 12 метров, но водители не любят их перевозить: за провоз негабаритного груза надо платить.
Помимо стержней в качестве арматуры могут использоваться стальные тросы — одинарные и двойные. На них тоже существует ГОСТ, но в домостроении они практически не применяются ввиду своей цены и назначения А вот в строительстве мостов и других сооружений, испытывающих постоянные динамические нагрузки, они заняли свое прочное место.
Неоспоримыми плюсами стальных изделий являются проверенность временем и низкая цена. Главный минус — коррозия, которой подвержена сталь.
Композитная арматура по прочности не уступает стальной, а вот к коррозии более устойчива, и имеет в 8 раз меньший удельный вес. В зависимости от применяемого материала различают стеклопластиковую, базальтопластиковую и углепластиковую арматуру.
Несмотря на более высокие лабораторные показатели прочности, композитные изделия пока что плохо показывают себя в условиях постоянных нагрузок. По поведению такой арматуры в реальных условиях даже были разработаны поправочные коэффициенты для расчетов, зависящие от характера нагрузок и внешних условий. Их нельзя игнорировать в таких конструкциях, как столбы и перекрытия. Диапазон поправок находится в пределах от 0,3 до 1, и именно на эти числа нужно умножать заявленную прочность, если конструкция будет эксплуатироваться в указанных режимах.
Что касается заявленной прочности, то композитная АСП-12 соответствует стальному изделию диаметром 16 мм.
Вес: сравнительная таблица
Это важный параметр. Многие покупатели, посчитав длину и диаметр нужной арматуры под фундамент, не задумываются над тем, как ее привезти и где разместить. Ситуация усугубляется тем, что часть торговых предприятий продают ее в метрах, а часть — на вес. Чтобы было проще сориентироваться, данные о весе можно сравнить по таблице:
| диаметр | сталь, вес, кг/пм | сталь, количество в тонне, м/т | композит, вес, кг/пм | композит, количество в тонне, м/т | |
| 4 | 0.02 | 50000 | |||
| 6 | 0,222 | 4505 | 0.05 | 25000 | |
| 7 | 0.07 | 16667 | |||
| 8 | 0,3946 | 2534 | 0.08 | 12500 | |
| 10 | 0,6165 | 1622 | 0.12 | 5000 | |
| 12 | 0,88 | 1126 | 0,20 | 4348 | |
| 14 | 1,208 | 827,5 | 0,26 | 3333 | |
| 16 | 1,58 | 633,6 | 0,35 | 2857 | |
| 18 | 1,99 | 500,6 | 0,46 | 2326 | |
| 20 | 2,466 | 405,5 | 0,51 | 1667 |
Здесь приведены самые ходовые размеры арматуры. Из таблицы видно, что плотность композита действительно намного меньше таковой у стали.
Расчет арматурного каркаса для фундамента
Чтобы рассчитать количество необходимой арматуры, нужно сделать схему армирования. Сделать это можно при помощи СНиПа 52-01-2003 и некоторых формул. Ряд ограничений, от которых следует вести дальнейший расчет:
- расстояние от любой поверхности железобетонной конструкции до арматурного прута составляет 50 мм (минимальное - 10 мм);
- максимальное расстояние между прутами - 400 мм;
- минимальное сечение продольной арматуры для конструкций более 3 м длиной — 12 мм;
- шаг поперечной арматуры не должен быть более 300 мм, расстояние между продольными рядами - 400 мм;
- диаметр поперечной арматуры должен составлять не менее четверти такового у продольной и не менее 8 мм при высоте фундамента более 0,8 м;
- площадь арматурного каркаса должна составлять от 0,001 до 0,03 от площади его поперечного сечения.
Ленточный фундамент и ростверк
Для начала вычислим площадь поперечного сечения ленты. Для этого нужно просто умножить высоту фундамента от подошвы до будущего цоколя на его ширину. После этого полученная цифра умножается на 0,001. Это будет минимальная площадь, которую должна занять арматура, если ее мысленно разрезать поперек.
Если получается маленькая цифра, то количество прутов и рядов продольной арматуры рассчитывайте, исходя из ограничений. Так, при ширине 40 и более сантиметров у вас должно быть не менее 2 прутов в ряду, а при высоте более 80 см — не менее трех рядов. Если длина стенки более 3 метров, значит, минимальный диаметр не может быть менее 12 мм.
Если фундамент имеет высоту 2 метра, а ширину 50 см, то арматуры по 12 мм понадобится не менее 9 прутов, а по факту - 5 рядов по 2 прута. Но поскольку стенка широкая, то расстояние между внутренним и наружным прутом получается более 30 см, поэтому ставить придется 15 прутов (5 по 3). Такое количество хорошо укладывается в пределы от 0,1% до 3%
Вертикальную арматуру на невысоких лентах проще изготовить в виде хомутов — загнутой в квадрат арматуры диаметром 6 мм. Для более массивных лент необходимо считаться с тем, что вертикальная и поперечная арматура не должна иметь сечение менее четверти от основной.
Когда рассчитана вся длина, необходимо вспомнить об углах и примыканиях. Это очень уязвимые места фундамента, которые требуют усиления. Сваривать прутья крест-накрест тут не рекомендуется, необходимо их вязать. Такие участки делаются только внахлест (с загибом) и длина его составляет 3/4 от высоты фундамента, но не менее 50 см. Соответственно, на каждом ряду из двух прутьев должен быть запас от 1 м.
Монолитная плита
Существенных различий в расчете таких фундаментов нет, но есть ограничения по шагу - 400 мм. Чаще всего расстояние между прутьями делают равным 20 см, а на местах, где будут стены, увеличивают диаметр арматуры или уменьшают шаг в 2 раза.
При толщине плиты менее 15 см делают одну обрешетку, от 15 до 40 - два ряда, в толстых плитах может быть и большее число решеток. Но такие крупные плиты (от 80 см) в частном домостроении редкость, обычно их делают как замену свай на слабых грунтах, и уже непосредственно на такую плиту ставят обычный ленточный фундамент; применяется такая технология при строительстве больших домов.
Для частного дома из газобетона подушка составляет не менее 35 см. Если произвести расчет по правилам из предыдущего пункта, то, например, для дома 8 х 8 м при шаге 20 см понадобится арматура сечением 12 мм. На один ряд приходится 40 прутков в одном направлении и столько же в другом, на два ряда - 160 штук. Длина одного с учетом 50 см нахлеста - 8,5 м. Итого - 1360 метров, или 1,2 тонны. С учетом усиления мест под стены рекомендуется покупать 1,3 т.
Вертикальные стержни можно не устанавливать на каждое перекрестье решетки, а ставить через одну в шахматном порядке, а вот П-образные стойки сбоку лучше устанавливать на каждый прут.
Соответствие стальной и композитной арматуры
В таблице представлена заменяемость стали на композит, и для фундаментов подобные данные будут работать. Но ввиду нижнего ограничения минимального сечения арматуры в конструкциях более 3 м (12 мм) подобные расчеты не имеют смысла.
| Диаметр стальной арматуры | равнозначная по прочности композитная |
| 6 | 4 |
| 6 | 5 |
| 8 | 6 |
| 10 | 7 |
| 12 | 8 |
| 14 | 10 |
| 16 | 12 |
| 20 | 14 |
| 22 | 16 |
| 25 | 18 |
| 28 | 20 |
