Поддерживающие каркасы в фундаментной плите

Бетон — это материал, который хорошо справляется с работой на сжатие, но имеет очень небольшую прочность при изгибе или растяжении. При строительстве дома на бетонной плите, нагрузки по ней распределены неравномерно, что приводит к появлению изгибающего момента.

Это очень опасно для бетонной конструкции, но исключить негативное влияние возможно с помощью установки арматурных сеток или каркасов. Бетон берет на себя сжимающие нагрузки, а арматура воспринимает изгибающие. Это позволяет обеспечить максимальную надежность.

Что это такое, зачем нужно?

Армирование монолитной плиты называют процедуру помещения в тело бетона стальной силовой конструкции с целью повышения прочных характеристик фундамента и увеличения срока службы дома, который будет эксплуатироваться на нем.

В процессе службы основание подвергается неравномерному давлению как со стороны сооружения, так и почвы вокруг него. В результате возникают изгибающие моменты, которые влекут за собой появление трещин не только в теле фундамента, но и стенках самого дома.

Бетонный массив сам по себе характеризуется стойкостью к сжимающим нагрузкам, а арматура компенсирует действие растягивающих и изгибающих сил.

Таким образом, армирование позволяет:

• повысить прочность основания;
• предотвратить возможные усадки сооружения, связанные с недостаточной прочностью фундамента;
• снизить риск разрушения монолитной плиты под давлением грунта.

Что будет, если не армировать?

С целью экономии некоторые строители отказываются от армирования.

Такой подход практикуется при строительстве легковесных построек, на которые по проекту будут стоять на грунте, не склонному к подвижкам. В других случаях необходимость армирования регламентируется нормативными требованиями.

Нарушение технологии влечет за собой преждевременное разрушение фундамента под действием больших нагрузок со стороны самой конструкции, давления в результате морозного пучения почвы и т.д.

Выбор арматуры

Для того, чтобы каркас был максимально эффективным и функциональным, необходимо правильно выбрать и рассчитать диаметр и общую длину арматуры. Чаще всего используют материал следующих типов:

• гладкие прутья (А240). Применяют для придания конструкции формы, из нее делают хомуты и распорки, для армирования не используют;
• рифленые (А300, А400). Используют непосредственно для армирования.

Расчет диаметра

Прежде всего необходимо рассчитать оптимальный для данной конструкции диаметр прутка. Минимальный размер диаметра рассчитывают по следующему алгоритму:

1. Вычисляют сечение плиты, умножив ее длину на высоту. Например, имеем плиту длиной 5 м и высотой 0,4 м, получаем 5*0,4=2 м².
2. Рассчитывают площадь прутьев в одном ряду. Зная длину плиты и шаг между прутьями, рассчитывают минимальный диаметр стержня.

Расчет выглядит таким образом:

1. Имеем плиту длиной 6 м и высотой 0,3 м. Площадь поперечного сечения равна 1,8 м².
2. Общая площадь всей арматуры 1,8*0,3%=0,0048 м², т. е. 48 см².
3. Площадь в одном направлении — не менее 24 см² (48/2=24).
4. Далее обращаемся к справочникам, где указаны площади прутьев разных диаметров, где и подбираем подходящее значение диаметра арматуры.

Общая площадь сечения арматуры — не менее 0,3% поперечной площади фундамента. Диаметр прутьев выбирают так:

• при длине плиты от 3 м — 10 мм;
• при большей длине плиты — 12-24 мм;
• диаметр гладких вертикальных стержней — от 6 мм.

Расчет количества

Общую длину арматуры вычисляют таким образом:

1. Допустим, размеры плиты — 5х7 м, шаг между прутьями — 30 см. Получается 5/0,3=16,6. То есть необходимо 16 прутьев длиной по 7 м. Это продольные элементы армирования.
2. Поперечные прутья имеют длину 5 м, а их количество — 7/0,3=23,3=23 шт. Итого получается 16 прутьев по 7 м и 23 стержня. по 5 м, то есть 16*7+23*5=112+115=227 м. Это длина арматуры, необходимой на одну решетку. Если их две, 227*2=452 м, если 3 яруса, 227*3=681 м.
3. Кроме того, между двумя ярусами арматуры устанавливают своеобразные фиксаторы-распорки, представляющие собой П-образные элементы, нижние части ножек которого загнуты в разные стороны. Высота ножек до загибов равна расстоянию между ярусами каркаса.
4. К полученному результату прибавляют 10% длины, это запас на стыки.

Аналогично рассчитывают длину гладких прутьев, из которых выполняют П-образные распорки. Ширина шляпки равна расстоянию между ярусами каркаса, длина ножек — двум высотам плиты. То есть для плиты высотой 40 см, толщина каркаса составит 30 см. Распорка выглядит следующим образом: ножки по 60 см, поперечный элемент — 30 см, итого, (0,6*2)+0,3=1,5 м. На один каркас размером 5х7 м достаточно 30-36 распорок, то есть 35*1,5=52,5 м прута на пауки-распорки.

Если у нас 16 продольных прутьев и 23 поперечных, получается (16+23)*2=78 шт. То есть понадобятся 78 прутьев по 1,1 м, 78*1,1=86 м гладкого прута.

Армирование фундаментной плиты

Схема армирования бетонной плиты фундамента.

Каркас из арматуры является силовым элементом фундамента. Так как основание данного типа будет испытывать самые различные виды нагрузок, для того чтобы создать каркас, стоит отдать предпочтение ребристой арматуре.

Диаметр арматуры рекомендуется от 12 до 16 мм, естественно, что чем выше рассчитанная нагрузка, тем толще должны быть стержни арматуры. В основном арматурный каркас представляет собой пару сеток, сделанных из арматуры, которые прочно соединены между собой на заданном проектом расстоянии, которое равняется толщине будущей плиты.

Армировать можно разными способами, например, возможно неразъемное соединение арматурных стержней, для того чтобы создать каркас с использованием сварки, или разъемное, при котором используется вязальная проволока и специальные соединители, выполненные из арматурных стержней диаметром в 8 мм.

• арматурный каркас, соединенный сварочным соединением, считается самым надежным и прочным, но и здесь есть свои недостатки. Например, не подлежат свариванию арматурные пруты, диаметр которых меньше 12 мм. Также является недостатком то, что места сваривания не отличаются прочностью и подвержены коррозии, что делает каркас менее прочным;
• разъемное соединение с использованием вязальной проволоки делает каркас немного подвижным в допустимых пределах. Для такого способа не нужно иметь специальных навыков, правильно вязать арматурную сетку можно научиться очень быстро, дорогостоящих инструментов для этого тоже не понадобится.

Для начала нужно собрать сетку из арматуры диаметром 12-16 мм, расстояние между прутами должно определяться заранее, исходя их него вы сможете как можно более точно подсчитать количество необходимых вам арматурных стержней.

Обычно оно составляет от 30 до 40 см. При меньшей нагрузке достаточно расстояния в 40 см, если нагрузка на каркас увеличивается, расстояние, наоборот, уменьшается.

Расчет диаметра и количества арматуры

Сечение арматурного материала, используемого для устройства армированного ленточного монолитного фундамента, считается важным показателем, и определять его следует заблаговременно.

Для этого существует определенная методика:

• длина плиты умножается на ее высоту, чтобы определить ее сечение;
• вычисляется допустимый диаметр прута, для чего сечение плиты следует разделить на минимальный показатель армирования (в процентах);
• определяется площадь прутьев в ряду;
• имея данные по длине плиты и шагу размещения арматурных стержней, определяется их минимальное значение сечения.

Имея данные по сечению прута. Диаметр его можно уточнить в действующем ГОСТе 5781.

Чтобы выполнить расчет количества арматуры, необходимой для армирования, пользуются несложной схемой.

Зная параметры плиты, их делят на значение стандартной ячейки, чтобы уточнить количество стержней. К полученному числу прибавляют дополнительный прут.

Чтобы получить каркасную сетку, потребуется укладка поперечного материала для армирования, так что полученное значение увеличивается в два раза.

Каркас состоит из двух рядов, так что окончательный результат вновь увеличивается вдвое, и у нас получается искомое количество стержней.

Как правило, стальные прутья поставляются шестиметровыми отрезками, поэтому легко определить, сколько погонных метров материала потребуется.

Элементы вертикального соединения определяются аналогично. Для уточнения параметра длины соединительного элемента необходимо знать высоту плиты, от которой отнимаются два расстояния, отделяющие концы арматуры от верхней и нижней поверхности. Остается подсчитать общую длину, сложить все данные и получить окончательный результат.

Заливка и заземление плиты своими руками

Заземление проводят после проведения работ по установке каркаса. Для этого устанавливается кольцо, сделанное из оцинкованного материала. Оно располагается с внешней стороны основания и снабжается присоединительными шинами для крепления элементов громоотвода, слива осадков.

Затем заливают бетонный раствор. Процесс проводится непрерывно до окончательного заполнения опалубки. С помощью вибропрессования смесь освобождается от воздушных пузырьков. Набор прочности конструкции происходит в течение 28 дней.

Описание монолитного плитного фундамента

Площадь плитного фундамента соответствует площади здания по осям, иногда лишь ненамного превышая её для того, чтобы можно было установить облицовку с утеплением. Именно это отличает данный вид фундамента от прочих, и делает его наиболее надёжным в плане пространственной устойчивости. Однако, чтобы обеспечить её с учётом воздействующих нагрузок и прочностных характеристик грунта, плиту нужно грамотно спроектировать.

В определённых случаях требуется предусмотреть не плоский вариант, а ребристый, причём рёбра могут быть направлены как вниз, так и вверх. Первый вариант – это традиционный вид ребристой плиты. Смысл её работы заключается в том, что грунт, находящийся между рёбрами, под давлением здания уплотняется и включается в работу синхронно с горизонтальной частью конструкции — это даёт возможность уменьшить толщину бетона. Изгибающий момент приходится на центр плиты, в котором продольно всегда располагается промежуточное ребро, поэтому верхнюю зону требуется армировать более интенсивно.

На просадочных грунтах лучше всего работает плита с рёбрами вверх. Устроив поверх них монолитное перекрытие, можно получить железобетонное основание с коробчатым сечением, которое идеально противостоит неравномерным просадкам. Если подобных проблем на участке нет, такой вариант плиты используют при строительстве домов из низкоплотного ячеистого бетона, для которого любые подвижки основания чреваты трещинообразованием.

Прежде всего, это удобно, так как рёбра в данном случае играют роль цоколя и позволяют поднять выше уровень пола первого этажа. Если проблем с просадочностью грунта нет, цокольное перекрытие делают не монолитное, а балочное, что позволяет обеспечить доступ к расположенным под полом трубам в случае необходимости ремонта. Так как в рёбрах имеется дополнительное армирование, горизонтальная часть плиты тоже может проектироваться с меньшей толщиной.

Естественно, в каждом случае расчет арматуры для плитного фундамента производится индивидуально, и никакого общего рецепта здесь быть не может. Разве что даются какие-то общие рекомендации, на которых, собственно и построен принцип работы онлайн калькулятора.

Плюсы и минусы

Устройство каждого вида плиты имеет свои резоны, но в общих чертах список достоинств и недостатков данной конструкции таков:

Схема армирования

Монолитные железобетонные плиты считаются одними из самых надежных фундаментов. Их недостатком является высокая себестоимость конструкции, но довольно часто именно плиты становятся единственно возможным вариантом устройства подземной части дома.

Следует сразу же оговориться, что количество, диаметр и шаг арматурных стержней в верхней и нижней сетке определяется согласно произведенным расчетам. В них учитываются постоянные и временные нагрузки, грунтовые условия и другие не менее важные факторы. Кроме того, принимаются во внимание зоны продавливания. Здесь выполняется дополнительное усиление каркаса. Шаг стержней под несущими стенами рекомендуется уменьшать в два раза от аналогичного размера в основных сетках.

Армирование фундаментной плиты толщиной до 150мм допускается выполнять одной сеткой. В более массивные конструкции укладывают каркасы.

Сетка состоит из продольных и поперечных металлических прутьев. Отсутствие тех или иных неминуемо приводит к разрушению бетонного монолита. Шаг арматурных стержней в основных ячейках принимают, как правило, 150-200мм, хотя при малых расчетных нагрузках он может увеличиваться и до 400мм. Существует правило, устанавливающее минимальное расстояние от одного металлического прута до другого. Оно не может превышать толщину фундаментной плиты более чем в полтора раза.

Верхние и нижние арматурные сетки смогут взаимно работать только в том случае, если они будут объединены вертикальными стержнями, которые устанавливают в каждой ячейке или через одну. Для жесткости, на торцах плиты требуется закладывать еще и связанные с каркасом П-образные стержни. Их длина в расправленном состоянии должна составлять не менее удвоенной толщины плиты.

Для сопряжения с монолитными подвальными стенами или цоколем, в местах их стыковки с фундаментной плитой монтируют арматурные выпуски. В зоне расположения основного каркаса их загибают и фиксируют к элементам сеток.

Способы создания арматурного каркаса

Чтобы собрать армирующий каркас для фундаментной плиты, необходимо соединить между собой прутья арматуры. Для этой цели используют два варианта: соединение сваркой и вязкой.

Сварочный метод используется очень редко, хотя в этом случае на изготовление каркаса требуется меньшее количество времени и сил. Основным недостатком такого способа является жесткое и неподвижное соединение, что не очень хорошо сказывается на качественных характеристиках монолитной плиты. Кроме того в процессе сваривания происходит расплавление металла, следовательно снижаются прочностные свойства арматуры.

Соединение прутьев с помощью вязальной проволоки не имеет особой жесткости. Под действием бетонной массы может наблюдаться растяжение проволоки, но разрыва в месте соединения не произойдет. Еще одним преимуществом соединения с помощью проволоки можно назвать экономию электроэнергии, так как работы проводятся вручную без использования сварочного или другого электрооборудования.

Ранее у нас уже была статья, в которой подробно рассказывается о том, как вязать арматуру.

Как правильно связывать арматуру для фундамента

Процесс изготовления армокаркаса для монолитного фундамента достаточно простой. Очень важным моментом в таком процессе является скрепление прутьев арматуры между собой. Это происходит следующим образом:

1. Изначально нарезается стальная проволока на отрезки, равные в длину 20 см.
2. После этого прутья арматуры раскладываются по периметру всей конструкции.
3. Далее проводится установка прутьев вдоль опалубки в вертикальном положении.
4. Крепление арматуры начинается со связывания в нижней части вертикально стоящих прутьев с горизонтальными. Сначала это делают, используя нить. Расстояние, которое должно соблюдаться при расположении фиксации – 5-7 см относительно грунта или песчаной подушки.
   
5. После того, как было проведено крепление всех прутьев, следует приступать к окончательной фиксации этих мест. Для этого используют проволоку и крюк. Накручивают проволоку не слишком плотно, в виде восьмерки. Крепление нужно провести таким образом, чтобы не было лишнего трения, но одновременно с этим, сетка оставалась прочной.
6. Процесс финишного крепления можно проводить поочередно, либо по всей конструкции сразу.

Армированный каркас

Полностью закончив работу по возведению армированного каркаса, можно приступать к его заливке. Но учитывайте, что каркас не должен лежать прямо на грунте, расстояние от него до поверхности стяжки должно равняться примерно 50 см.

Можно использовать специальные тарельчатые фиксаторы, но это не единственный вариант. Создайте своими руками опоры-распорки, используйте рельсы или другие направляющие. В общем, вариантов много, самое главное – не укладывать каркас прямо на стяжку. Лучше всего создавать каркас уже на месте.

Установив и закрепив каркас, самое время вспомнить о коммуникациях, и только проведя все необходимые работы, можно приступать к заливке фундамента, для крепости и надежности которого обязательно нужно использовать вибратор для бетона.