Арматура для фундамента

Такой тип фундамента на сегодняшний день является однозначно самым распространённым в европейской части нашей страны. Такая популярность неслучайна. Для того чтобы понять, чем она вызвана, стоит рассмотреть два основных «конкурента» ленточного фундамента.

Сплошной (плитный) фундамент на сегодняшний день самый надёжный и долговечный. Основание заливается по всей площади здания на глубину, зависящую от массы здания, типа грунта, на котором ведётся строительство, а также от специальных конструкционных требований. Надёжность его легко объяснима – фундамент представляет собой монолитную глыбу бетона. Такая нехитрая конструкция обеспечивает безусловную целостность здания при любых подвижках и проседаниях грунтов.

Даже при небольшом наклоне фундамент на 100% сохраняет свою геометрию, что делает невозможным проседание отдельных участков периметра и как следствие – появление трещин, провалов и т.д.

Игольчатый фундамент не обладает столь феноменальной надёжностью как сплошной. Он представляет собой набор вертикальных игл – свай различных конструкций, расположенных по периметру здания на некотором расстоянии друг от друга. Сваи бывают винтовыми, заливными или забивными. Бесспорное качество такого основания – значительно более низкая стоимость по сравнению со сплошным, ведь бетона требуется на порядок меньше, как и земляных работ.

Но очевиден и недостаток – сваи слабо связаны между собой и при подвижках отдельного участка грунта под зданием, могут образовываться значительные напряжения в конструкции. Со временем эти напряжения приводят к появлению трещин в стенах, перекосам каркаса, а в некоторых случаях – к полному разрушению сооружения. Поэтому свайные фундаменты лучше применять на «надёжных» грунтах – таких как скальные породы или гравийно-песчаные составы.

Ленточный фундамент сочетает в себе достоинства обеих конструкций. Заливка ленты требует значительно меньше исходных материалов по сравнению с плитой, а жесткость конструкции обеспечивается при этом почти такая же.

Арматура – залог прочности ленточного фундамента

Название этого типа фундамента определяет его суть. Ленточный фундамент представляет собой ленту – как бы продолжение стен здания вниз. Внутреннее пространство ленточного фундамента иногда занимает грунт (он попросту не вынимается), а иногда занимается всевозможными вспомогательными помещениями и техническими этажами.

Бетон своеобразный материал. Его прочностные характеристики сильно отличаются в зависимости от приложения вектора силы. Данный материал прекрасно выдерживает сжимающие нагрузки, но из рук вон плохо – нагрузки растягивающие. Ещё хуже бетон сопротивляется изгибу. Так прочность бетона на растяжение в 15 раз меньше прочности на сжатие.

Проблему решают добавлением бетону каркаса (скелета) из стальной арматуры. Закалённая сталь превосходно, в отличие от бетона, держит растягивающие нагрузки.

Располагая в цементной массе стальную арматуру по линиям предполагаемых растягивающих нагрузок, изготовитель получает материал с совершенно новыми свойствами – железобетон. В отличие от простого бетона железобетон хорошо выдерживает нагрузки на растяжение, железобетонные балки и стержни отлично справляются с изгибающими нагрузками, сносно работают также на скручивание.

Основным элементом арматуры в частном строительстве является пруток. Со времён СССР изготовление прутка регламентируется ГОСТ 5781-82.

Прут в основном изготавливается ребристым (периодический профиль) реже гладким. Рёбра прутка предназначены для лучшего сцепления с бетонной массой. На заводах пруток нарезают на отрезки 6 или 12 метров.

В последнее время на рынке активно продвигается арматура из различных полимеров. В чём разница со стальным материалом? Если вкратце, то полимерная арматура хороша для конструкций с умеренными нагрузками, она долговечнее стальной, так как не подвержена коррозии. Однако ни одно производство плит перекрытия или лестничных пролётов не перешло пока на использование пластиковой арматуры. Надёжность и прочность нового материала пока близко не догнала «классику».

Вот таблица с характеристиками распространённых в строительстве диаметров стальной ребристой арматуры.

Диаметр арматуры в миллиметрах Один погонный метр арматуры весит кг В одной тонне арматуры погонных метров Площадь сечения прутка, м2
6 0,222 4 505 0,0000283
8 0,395 2 532 0,0000503
10 0,617 1 621 0,0000785
12 0,888 1 126 0,0001131
14 1,120 826 0,0001539
16 1,580 633 0,0002011
18 2,000 500 0,0002545
20 2,470 405 0,0003142
22 2,980 336 0,0003801
25 3,850 260 0,0004909
28 4,830 207 0,0006158
32 6,310 158 0,0008042
36 8,000 125 0,0010179
40 9,870 101 0,0012566

Нормативная база для производства строительной арматуры

В 2016 году был принят межгосударственный ГОСТ 34028-2016. Он разработан взамен ГОСТ 5781-82 и ГОСТ 10884-94, которые регламентируют производство всего сортамента строительной арматуры. Введение нового нормативного документа планировалось с 01.01.2018 года, но было отсрочено на год.

Будет ли выдержана эта дата, неизвестно, поскольку ГОСТ 34028-2016 всё ещё не подписан Казахстаном и Беларусью (странами Таможенного союза), а также некоторыми странами СНГ. Поэтому ответ на вопрос, какую арматуру использовать для фундамента с точки зрения документального оформления, в скором времени может измениться.

Впрочем, этот вопрос в большей мере волнует проектировщиков, которые отвечают за соответствие технической и рабочей документации на строительство требованиям действующих нормативных документов. Процесс перехода на новую нормативную базу также создаст определённые неудобства для потребителей арматуры.

Например, те, кто работает в строительстве, продолжат пользоваться массивом технической документации и литературы, в которой останутся прежние термины, обозначения и отсылочные нормы. Поэтому после перехода на ГОСТ 34028-2016 нам придётся привыкать, какую арматуру использовать для фундамента дома и других конструкций.

Выбор диаметра

По большому счёту армировать фундамент можно любой арматурой, разным будет лишь количество стержней. При выборе диаметра и количества продольных стержней необходимо (ну или хотя бы – желательно) придерживаться требований СНиП 52−01−2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».

Проще всего рассмотреть выполнение данного правила на примере.

Требуемая суммарная площадь сечения продольной арматуры вычисляется: 0,88 / 1000 = 0,00088 м2.

Следующий расчет производится в табличной форме:

Диаметр арматурного прутка Площадь сечения одного прутка,м2 Необходимое количество прутков (получается делением требуемой суммарной площади сечения продольной арматуры (0,00088 в рассматриваемом примере) на площадь сечения одного прутка
6 0,0000283 31,12
8 0,0000503 17,51
10 0,0000785 11,2
12 0,0001131 7,78
14 0,0001539 5,72
16 0,0002011 4,38
18 0,0002545 3,46
20 0,0003142 2,8
22 0,0003801 2,31
25 0,0004909 1,79
28 0,0006158 1,43
32 0,0008042 1,09
36 0,0010179 0,86
40 0,0012566 0,7

* такие расчёты чрезвычайно удобно производить в Microsoft Excel.

Как показывает анализ таблицы, если применить арматуру диаметром 6 мм, то конструкция потребует более 30 продольных прожилин. Применение арматуры 40 мм – и одной оказывается много.

На каком же варианте остановиться? Здесь на помощь приходит простое правило:

Продольный каркас арматуры должен состоять из двух ярусов – верхнего и нижнего – минимум по две прожилины в каждом из них.

Таким образом, самым идеальным станет диаметр 16 мм с требуемым количеством жил – 4,38. Два продольных прутка снизу и два – вверху.

Как вариант можно рассмотреть и 14 мм пруток (прутков требуется – 5,72). В таком варианте нижний и верхний ярусы будут состоять из 3 прожилин каждый.

Как узнать площадь сечения?

Как говорилось выше, сечение арматурных стержней является самым важным фактором, влияющим на их прочность. Поэтому подходить к выбору следует очень ответственно – чем большие нагрузки будет выдерживать конструкция, тем больше должно быть сечение.

Обычно определить этот параметр совсем не сложно – покупая материал в магазине, можно уточнить у продавца или же заглянуть в паспорт, каким сопровождается арматура. Увы, это не всегда возможно. Например, если вы покупаете строительные материалы на рынке или же используете старые, давно валявшиеся на даче, металлические пруты, то все расчеты придется делать самостоятельно.

Здесь крайне важно не ошибиться при проведении замеров. Для начала нужно узнать диаметр. Понадобится достаточно точный инструмент – желательно штангенциркуль. Используй его, замерьте толщину прутов. Показатель может значительно колебаться – выпускается арматура толщиной от 3 до 40 миллиметров – и это только для стандартного строительства. При измерениях получился не столь круглый результат, а с цифрами после запятой? В таком случае число следует округлить до ближайшего целого. Не стоит волноваться или опасаться, что вам попался бракованный материал. Диаметр и, соответственно, площадь поверхности может незначительно изменяться – это предусмотрено ГОСТом, нормирующим арматуру. Так что, результаты измерений одного и того же прута могут различаться на десятые доли миллиметра. Для точности можно произвести серию замеров – определить диаметр в начале, конце и середине прута. Тогда вы точно будете знать нужное число.

Если вам уже известна толщина арматуры, таблица поперечного сечения позволит моментально узнать нужный показатель.

Таблицы под рукой нет? Тогда помогут нехитрые расчеты. Сначала необходимо узнать радиус – это просто, достаточно разделить диаметр на два. Теперь вспоминаем школьный курс геометрии – площадь окружности равна числу Пи умноженному на квадрат радиуса. Для наглядности рассмотрим пример:

  1. Работаем со штангенциркулем и получаем диаметр в 6 миллиметров.
  2. Делим на два и получаем радиус – 3 миллиметра.
  3. Возводим в квадрат – 9 квадратных миллиметров.
  4. Умножаем на 3.14 сотых = 28,26 квадратных миллиметров или 0,2826 квадратных сантиметров.

Схема армирования

Конструкция, которую можно универсально применять для армирования ленточного фундамента состоит из четырёх продольных прутков – двух верхних (верхний ярус) и двух нижних (нижний ярус). Соседние прутки в ярусе и ярусы между собой соединяются перемычками. При расположении продольных прутков необходимо соблюдать следующее правило:

Продольный прут должен быть утоплен в бетон не менее чем на 50 мм.

Расстояние между перемычками обычно принимают 0,5 м. Арматуру для перемычек можно использовать тоньше той, что применяется для продольных линий, а именно ¼ её диаметра. Однако тоньше 6 мм арматуру применять нельзя даже для перемычек.

Соединяется арматура между собой при помощи вязальной проволоки или с использованием электродуговой сварки. Применение сварки в последнее время стало редкостью. Доказано, что в месте сварных соединения прутья арматуры очень быстро разрушаются в результате коррозионных процессов.

Вязка проволокой осуществляется плоскогубцами (долго и некачественно) или с использованием специальных устройств: ручных (специальный крючок – недорого и достаточно эффективно) или механических (арматуровязатели на аккумуляторах – вариант неоправданно дорогой для частного строительства).

Расчёт материала

Исходя из всего, что написано выше, рассчитать потребность в прутке несложно. Рассматривая тот же фундамент, что и в первом примере 2,2 х 0,4 м с размерами здания 8 на 10 метров имеем следующее.

Периметр здания = (8+10) ∙ 2 = 36 м

Требуется продольной 16 мм арматуры = 36 ∙ 4 = 144 м.

Длина вертикальной перемычки = 2,2 – (0,05∙2) = 2,1 м.

Длина горизонтальной перемычки = 0,4 – (0,05∙2) = 0,3 м.

Периметр одной перемычки = (2,1+0,3) ∙ 2 = 4,8 м.

Требуемой количество перемычек = 36 / 0,5 = 72 шт.

Требуется 6 мм арматуры для перемычек = 72 ∙ 4,8 = 345,6 м.

Стоимость

Арматурный пруток продается на металлобазах в шестиметровом исполнении. Средняя цена на арматуру в Подмосковье находится в пределах 21 тысячи рублей за тонну.

Продольной арматуры требуется:

144 м / 6 м = 24 прутка + 1 запасной = 25 шт.

25 ∙ 6 = 150 метров.

Классификация и маркировка арматуры

Классификация арматуры предполагает разделение изделий по классу используемой для производства стержней стали. Деление регламентирует ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций»:

Класс, ста­рое обо­зна­че­ние Класс, но­вое обо­зна­че­ние Тип про­фи­ля Цве­то­вое обо­зна­че­ние стер­жня
A-I А240 Глад­кий
A-II А300 Пе­рио­ди­чес­кий*
A-III А400
A-IV А600 Красный
A-V А800 Крас­ный и зе­ле­ный
A-VI А1000 Крас­ный и си­ний

*по согласованию с заказчиком сталь А-II…A-V может быть изготовлена с гладким профилем.

Механические свойства арматурной стали

Стержневая арматура разных марок обладает индивидуальными механическими свойствами, которые учитывают при выборе изделия для армирования конструкций из бетона. Основные приведены в таблице №8 ГОСТ 5781-82:

Свойства стержневой арматуры определяются лабораторными испытаниями, по результату которых составляется протокол. Допускается уклонение от правил ГОСТ по согласованию с заказчиком.

Таблица площади поперечного сечения арматуры

При расчете армирующих стержней, кроме диаметра, также учитывают массу изделий. Она приведена в сортаменте ГОСТ 5781-82:

*масса приведена в среднем значении – более точный параметр зависит от конкретной марки, используемой для производства стержневого проката стали.

Формы поставки

Поставка арматуры осуществляется в двух формах. Арматурная сталь упаковывается в:

  • пакеты для стержней диаметром 10-70 мм (рисунок а),
  • бунты (мотки) (рисунок б).

В бунтах поставляются также холоднотянутая проволока, арматурные канаты, а также арматура горячекатаная или термомеханически упрочненная (всех классов) диаметром 5-10 мм и гладкая класса А1 (А240) диаметром 6-20 мм.

Арматура стержневая поставляется в прутках длиной от 6-12 м:

  • прутки мерной длины;
  • прутки длиной не менее 2 м мерной длины с немерными отрезками, не более 15% от массы партии;
  • немерной длины.

Партия стержней с немерными отрезками может содержать стержни от 3-6 м в количестве не более 7% от массы партии. Стержни длиной от 5 до 25 м допускается поставлять по согласованию производителя с потребителем.

Допускаемые отклонения мерных стержней по длине до 6 м включительно — +50 мм и свыше 6 м — +70 мм. Поставку стержней осуществляют пакетами массой 3, 5, 10 или 15 т. Вес пакетов согласовывается с заказчиком.

Бунты поставляют весом 0,6-1,5 т, не более 3,0 т. Пакеты или бунты арматуры обеспечиваются ярлыком или биркой, в которых указываются диаметр, номер партии, завод-изготовитель, класс и марка стали. Помимо этого, каждый стержень арматурной стали должен обладать прокатной или другой маркировкой, идентифицирующей класс стали и завод-изготовитель.

Недостатки

У стержневой арматуры есть несколько недостатков, которые необходимо учитывать:

  • При отсутствии антикоррозийного покрытия прутки подвергаются окислению при контакте с водой. Процессы могут начаться даже от воздействия воды в составе цемента во время его затвердевания.
  • Невозможность выполнять функции стержневыми изделиями при неправильном выборе класса прутка и его диаметра.
  • Чрезмерно напряженная арматура способна дать обратный эффект и образовать трещины в бетонной конструкции.
  • Требуется соблюдение защитного слоя бетона – не менее 2 диаметров размера сечения для предотвращения попадания воды к стержням.

Упаковка, транспортирование и хранение

Стальные стрежни для удобства окрашивают в разные цвета:

  • А-IV – красный;
  • А-V – красный и зеленый;
  • А-VI – красный и синий.

Допускается нанесение краски на концы 0,5 метров.

Стержневую арматуру компонуют в партии по 15 тонн и перевязывают из проволокой, вязанкой. Также упаковывают тонкую проволоку в бухты. При необходимости для заказчика делают перевязки другой массы – 3 или 5 тонн, а также индивидуальный тоннаж. Укомплектованные связки обязательно маркируют классом стержней.

Перевозка металлических изделий допускается только в горизонтальном положении для избегания перегибов и деформаций.

Хранить стержневую арматуру рекомендуется в закрытых сухих помещениях, исключив контакт с водой.