Армування фундаменту: розрахунок арматури, укладання та в'язка
Для правильного армування фундаменту приватного будинку необхідно виконати розрахунок арматури, її грамотне укладання та в'язку. Неправильний розрахунок призведе до пошкодження фундаменту або зайвих витрат. Обговоримо армування фундаментів різних конструкцій та принцип розрахунку сталевої арматури, супроводивши схемами та зведеними таблицями.
Армування фундаменту вимагає опрацювання структури каркасу з арматури, вибору та розрахунку перерізу, довжини та маси профільного прокату. Недостатність арматури веде до зниження міцності та можливого порушення цілісності будівлі, а її надлишок - до невиправдано завищених витрат на цей етап.
Що потрібно знати про арматуру
При посиленні бетонної основи використовується два види будівельної арматури:
- класу A-I - гладка;
- класу A-III - ребриста.
Гладка арматура використовується у ненавантажених зонах. Вона лише формує каркас. Ребриста арматура завдяки розвиненій поверхні забезпечує кращу адгезію з бетоном. Такі прутки використовуються для компенсації навантаження. Тому діаметр такої арматури, як правило, більший, ніж у гладкої, в межах того ж фундаменту.
Діаметр прутка залежить від типу ґрунту та маси споруди.
Таблиця №1. Мінімальні нормативні діаметри арматури
| Розташування та умови експлуатації | Мінімальний розмір | Нормативний документ | |
| Поздовжня арматура, довжиною не більше 3 м | Ø 10 мм | ||
| Поздовжня арматура, довжиною понад 3 м | Ø 12 мм | Додаток № 1 до посібника з проектування «Армування елементів монолітних залізобетонних будівель», М. 2007 | |
| Конструктивна арматура в балках та плитах висотою понад 700 мм. | Площа перерізу не менше 0,1% площі перерізу бетону | ||
| Поперечна арматура (хомути) у в'язаних каркасах позацентрово стислих елементів | Не менше 0,25 найбільшого діаметра поздовжньої арматури та не менше 6 мм | ||
| Поперечна арматура (хомути) у в'язаних каркасах елементів, що згинаються. | Ø 6 мм | «Бетонні та залізобетонні конструкції без попередньої напруги арматури» СП 52-101-2003 | |
| Поперечна арматура (хомути) у в'язаних каркасах елементів, що згинаються при висоті | менше 0,8 м | Ø 6 мм | «Посібник з конструювання бетонних і залізобетонних конструкцій з важкого бетону (без попередньої напруги)», М., Будвидав, 1978 |
| більше 0,8 м | Ø 8 мм | ||
Якщо передбачається будівництво дерев'яної одноповерхової споруди на щільному ґрунті, можна набувати табличних значень діаметрів арматури. Якщо ж будинок масивний, а грунти пучинисті, діаметри поздовжньої арматури беруться в межах 12-16 мм, у виняткових випадках – до 20 мм.
У розрахунках вам знадобляться відомості про арматуру з ГОСТ-2590-2006.
Таблиця №2
| Діаметр прокату, мм | Площа поперечного перерізу, см 2 | Питома теоретична маса, кг/м | Питома довжина, м/т |
| 6 | 0,283 | 0,222 | 4504,50 |
| 8 | 0,503 | 0,395 | 2531,65 |
| 10 | 0,785 | 0,617 | 1620,75 |
| 12 | 1,131 | 0,888 | 1126,13 |
| 14 | 1,540 | 1,210 | 826,45 |
| 16 | 2,010 | 1,580 | 632,91 |
| 18 | 2,540 | 2,000 | 500,00 |
| 20 | 3,140 | 2,470 | 404,86 |
| 22 | 3,800 | 2,980 | 335,57 |
Витрата арматури при різних типах фундаменту
Різні конструкції фундаменти відрізняються площею, по якій розподіляється навантаження від будови. До кожного виду розрахунок кількості арматури виконується за своїми вимогами. Для коректного порівняння розрахунок всіх фундаментів проведемо для таких розмірів будинку:
- ширина - 6 м;
- довжина - 8 м;
- довжина несучих стін - 14 м.
Розрахунок арматури для плитного фундаменту
Це найбільш матеріаломісткий тип фундаментів. У бетоні мають два рівні арматурних решіток, розташованих нижче верхньої і вище нижньої межі плити на 50 мм. Крок укладання залежить від навантажень, що сприймаються. Для будинків з каменю/цегли комірка каркасу зазвичай становить 200х200 мм. У точках перетину арматури верхній та нижній рівні каркаса зв'язуються вертикально розташованими прутками.
Арматурний каркас плитного фундаменту
Зробимо розрахунок арматури для нашого еталонного будинку (див. вище).
1. Горизонтальна арматура, Ø 14 мм, рифлена.
- 8000 мм/200 мм + 1 = 41 шт. довжиною 6 м-коду.
- 6000 мм/200 мм + 1 = 31 шт. завдовжки 8 м.
- Усього: (41 шт. х 6 м + 31 шт. х 8 м) х 2 = 988 м - на обидва рівні.
- Маса 1 пог. м прута Ø 14 мм - 1,21 кг.
- Сумарна маса - 1195,5 кг.
2. Вертикальна арматура, Ø 8 мм, гладка. Для товщини плити 200 мм довжина дроту становитиме 100 мм.
- Кількість перетинів горизонтальної арматури: 31 х 41 = 1271 прим.
- Загальна довжина: 0,1 м х 1271 шт. = 127,1 м-коду.
- Маса: 127,1 м х 0,395 кг/м = 50,2 кг.
3. Як в'язальний зазвичай використовують термооброблений дріт Ø 1,2-1,4 мм. Оскільки місце одного з'єднання, як правило, перев'язується двічі — спочатку при укладанні горизонтальних прутків, потім вертикальних, загальна кількість дроту подвоюється. На одне з'єднання потрібно приблизно 0,3 м тонкого дроту.
- 1271 шт. x 2 x 0,3 м = 762,6 м.
- Питома маса дроту Ø 1,4 мм – 12,078 г/м.
- Маса дроту: (762,6 м х 12,078 г/м)/1000 = 9,21 кг.
Так як тонкий дріт може порватися/загубитися, купувати його потрібно із запасом.
Загальна кількість матеріалів для армування плитного каркасу наведено у таблиці №3.
Таблиця №3
Розрахунок арматури стрічкового фундаменту
Стрічковий фундамент - це залізобетонні балки, розташовані під усіма стінами, що несуть. У ньому присутні прямі ділянки, кути та «трійники». Розрахунок виконується для прямих ділянок із невеликим запасом на посилення кутів. Приймаємо ширину стрічки – 400 мм, глибину – 700 мм.
Схематичне зображення прямої ділянки стрічкового фундаменту
Місце стику несучих внутрішньої та зовнішньої стін
Зовнішній або внутрішній кут зовнішніх стін
Армування стрічкових фундаментів також дворівневе. Для поздовжніх ділянок використовується пруток класу A-III, а для вертикальних і поперечних (хомутів) пруток класу A-I. Перетин арматури приймається для стрічкових фундаментів дещо нижчим, ніж для плитних, за тих же умов будівництва.
Зробимо розрахунок арматури для обраного як приклад еталонної будівлі (див. вище).
1. Горизонтальна поздовжня арматура, Ø 12 мм, рифлена. Для ширини стрічки 400 мм достатньо укласти по два прути в кожному з двох рівнів. Для ширшої стрічки слід укладати по 3 прути.
- Протяжність всіх стрічок: (8 м + 6 м) x 2 + 14 м = 42 м.
- Загальна довжина арматури: 42 м х 4 = 168 м-коду.
- Маса арматури: 168 м х 0,888 кг = 149,2 кг.
- З урахуванням посилення кутів маса прутків становитиме 160 кг.
2. Вертикальна арматура Ø 8 мм, гладка. Для глибини стрічки 700 мм довжина дроту становитиме 600 мм. Відстань між вертикальними прутками по довжині стрічки приймаємо 500 мм.
- Загальна довжина прутків: 85 шт. х 0,6 м = 51 м.
- Маса прутків: 51 м х 0,395 кг/м = 20,1 кг.
3. Горизонтальна поперечна (хомут) арматура Ø 6 мм, гладка. Для ширини стрічки 400 мм довжина дроту становитиме 300 мм. Відстань між поперечними прутками по довжині стрічки приймаємо 500 мм.
- Кількість прутків: 42 м/0,5 + 1 = 85 шт.
- Загальна довжина прутків: 85 шт. х 0,3 м = 25,5 м.
- Маса прутків: 25,5 м х 0,222 кг/м = 5,7 кг.
4. В'язальний дріт. Розрахунок при ув'язуванні кожного з'єднання одним дротом Ø 1,4 мм:
- Кількість вузлів: 85 х 4 = 340 прим.
- Загальна довжина: 340 шт. х 0,3 м = 102 м.
- Загальна маса: (102 м х 12,078 г/м)/1000 = 1,23 кг.
- При в'язці вузлів за двічі маса дроту становитиме 2,5 кг.
Загальна кількість матеріалів для армування стрічкового каркасу наведено у таблиці №4.
Таблиця №4
Витрата металевих елементів для стовпчастого фундаменту
Такий фундамент є опорами, нижня частина яких знаходиться нижче зони промерзання, і стрічковий фундамент, що спирається на них. Для глибини промерзання - 1,5 м, висота стовпів складає 1300 мм, тобто їх основа знаходиться нижче рівня грунту на 1700 мм.
Розташування арматури в стовпчастому фундаменті, вид збоку: 1 - Піщана подушка; 2 - арматура Ø 12 мм; 3 - армування палі
Стовпи встановлюються в кутах будівлі та вздовж стрічки через кожні 2-2,5 м.
Виконаємо розрахунок кількості лозин для конфігурації будинку, взятого як приклад (див. вище). Для цього потрібно розрахувати кількість арматури для стовпів та підсумувати з результатом розрахунку для стрічкового фундаменту.
У стовпах навантажені лише вертикальні прутки, горизонтальні служать на формування каркаса. Стовп діаметром 200 мм укріплюють чотирма вертикальними арматурами. Кількість стовпів: 42 м/2 м = 21 шт.
1. Вертикальна арматура Ø 12 мм, рифлена.
- Загальна довжина арматури: 21 шт. х 4 шт. х 1,3 м = 109,28 м-коду.
- Маса арматури: 109,29 м х 0,888 кг = 97,0 кг.
2. Горизонтальна арматура Ø 6 мм, гладка. Для перев'язки потрібно розташувати горизонтальні хомути з відривом трохи більше 0,5 м. Для глибини 1,3 м досить трьох рівнів перев'язки. Вертикальні ділянки розташовані одна від одної на відстані 100 мм. Довжина кожного горизонтального відрізка – 130 мм.
- Загальна довжина горизонтальних прутків: 21 шт. х 3 шт. х 4 шт. х 0,13 м = 32,76 м.
- Маса прутків: 32,76 м х 0,222 кг/м = 7,3 кг.
3. В'язальний дріт. У кожному стовпі три рівні горизонтальних прутків, які обв'язують чотири вертикальні.
- Довжина в'язального дроту для одного стовпа: 3 шт. х 4 шт. х 0,3 м = 3,6 м.
- Довжина дроту на всі стовпи: 3,6 м х 21 шт. = 75,6 м-коду.
- Загальна маса: (75,6 м х 12,078 г/м)/1000 = 0,9 кг.
Загальна кількість матеріалів для армування стовпчастого фундаменту з урахуванням стрічкового каркасу наведено у таблиці №5.
Таблиця №5
Способи та прийоми з'єднання арматури
Для з'єднання прутів, що перехрещуються, застосовують зварювання і в'язання дротом. Для фундаментів зварювання не найкращий спосіб монтажу, оскільки послаблює конструкцію через порушення структурної цілісності та ризик корозії. Тому, зазвичай, армований каркас «в'яжуть».
Це можна зробити вручну за допомогою кліщів чи гачків, а також спеціальним пістолетом. За допомогою кліщів в'яжуть невідпалений дріт великого діаметру.
Прийоми ручної в'язки арматури за допомогою кліщів: 1 - в'язання дротом у пучках без підтягування; 2 - в'язка кутових вузлів; 3 - дворядний вузол; 4 - хрестовий вузол; 5 - мертвий вузол; 6 - скріплення стрижнів сполучним елементом; 7 - стрижні; 8 - сполучний елемент; 9 - вид спереду; 10 - вид ззаду
Для тонкого відпаленого дроту зручніше використовувати гачки: простий або гвинтовий.
Відео: Наочний урок в'язання арматури саморобним гачком
В'язальний пістолет
Для більших обсягів робіт використовують в'язальний пістолет. Швидкість в'язки при цьому набагато вища за традиційні способи, але з'являється залежність від джерела живлення. Крім цього, саме для фундаментів пістолет може бути застосований не скрізь – деякі ділянки для нього важкодоступні.