Армирование фундаментной плиты: схема, расчеты, выбор арматуры

Что это? Армирование фундаментной плиты – обязательный этап строительства, когда было выбрано сплошное основание. Если пренебречь этим шагом, фундамент получится хрупким, его несущая способность окажется очень низкой.

Как выполняется? Перед армированием необходимо произвести тщательные расчеты, разработать схему укладки, выбрать тип арматуры. На расчеты влияют толщина, длина, ширина плиты, виды грунта, предполагаемая нагрузка.

Содержание:

Когда оправдано применение плитного фундамента

Фундаментные плиты подходят для строительства зданий на участках с грунтами, которые отличаются пониженной несущей способностью. В этом случае применению более простых оснований – неглубокого ленточного или столбчатого – препятствуют геологические особенности почвы, склонной к морозному пучению и горизонтальным перемещениям, близко расположенные водоносные горизонты и пр.

При тщательно выполненных расчетах и проведенных проектных работах армированные фундаментные плиты подходят для строительства многоэтажных зданий. Они позволяют равномерно распределить нагрузки на значительной площади основания, что приводит к небольшим показателям давления на грунт даже в случае возведения массивных строений и инженерных сооружений. По большей части это относится к промышленным объектам.

Плюсы и минусы фундаментных плит

Многие полагают, что монолитный плитный фундамент может использоваться для строительства на абсолютно любых грунтах, подходит для возведения массивных зданий даже на заболоченной почве, поскольку является «плавучим», а значит, будет колебаться одновременно с движущимся грунтом, не деформируясь.

Такое утверждение нельзя назвать стопроцентно верным. Все же плитный фундамент подходит для использования на сложных грунтах, для которых недостаточно ленточной основы, с усредненными показателями пучинистости.

Однако для действительно заболоченной, переувлажненной почвы с существенным риском просадок, а также для северных регионов с неблагоприятными климатическими условиями больше подойдет свайный фундамент. В этом случае сваи забивают (вкручивают) в плотные, несущие породы, которые находятся намного ниже уровня промерзания грунта.

Плитный фундамент располагается близко к поверхности почвы и действительно может «плавать», т. е. незначительно перемещаться при колебаниях грунта. Проблема в том, амплитуда подобных качаний на таких нестабильных почвенных породах может быть достаточно большой и при этом неравномерной. Даже при однородном по всей площади грунте движения будут различаться, поскольку с южной стороны почва промерзает на меньшую глубину, а оттаивает быстрее. Следовательно, плиты будут подвергаться серьезным внутренним напряжениям на изгиб.

Зачем армировать плитный фундамент

Плиты в обязательном порядке подвергаются укреплению арматурой, и только после этого основание заливается бетоном. Благодаря армированию фундаментных плит повышается их надежность, способность выдерживать разнонаправленные нагрузки. Так, чистый бетон устойчив к сжатию, а армированный – еще и к растяжению и скручиванию. Примерное количество стального каркаса можно определить, воспользовавшись специальным калькулятором для монолитных армированных плит, однако для получения окончательных и точных данных следует обращаться к специалистам.

Фундамент состоит из бетона, устойчивого к сжатию, однако недостаточно прочного для изгибов и растяжений. В случае возведения здания на бетонном основании нагрузка на него будет неравномерной, что приведет к возникновению изгибающих моментов. Это чревато крайне негативными последствиями, для устранения которых и используют арматурные пруты или армирующую сетку. Одновременное использование бетона, берущего на себя сжимающие нагрузки, и арматуры, устойчивой к изгибам, значительно повышает надежность основания.

Для усиления конструкции используют жесткий каркас из стальной арматуры. Армированные бетонные стены увеличивают прочность фундамента, что положительно сказывается на сроках эксплуатации сооружений.

Выбор арматуры для армирования фундаментной плиты

Выбор подходящей арматуры зависит от типа фундамента и степени планируемой на него нагрузки. Поговорим о том, из каких материалов изготавливают арматуру и армирующие элементы для фундаментных плит:

Стальная арматура

Для производства стальной арматуры используют углеродистый (основные компоненты – железо и углерод с добавлением небольшого количества легирующих элементов) и низколегированный (состоящий в основном из железа и примерно 0,25 % легирующих элементов, например, никеля, меди, титана, ванадия и пр.) типы стали. Среди преимуществ низколегированного сплава – повышенная устойчивость к механическим повреждениям, коррозии.

В зависимости от типа производства элементы для армирования монолитной фундаментной плиты могут быть:

Холоднокатаными, т. е. изготовленными методом холодного проката, промаркированными литерой В. Этот способ применим для пластичных типов стали.
Горячекатаными, т. е. изготовленными при высокой температуре, промаркированными литерой А. Такие типы стали характеризуются прекрасными сварными качествами, применяются в основном при строительстве частных домов.
Канатными, представляющими собой свитый арматурный канат, состоящий из проволок, и промаркированными литерой К. Для изготовления арматуры используется преимущественно семипроволочный канат. Характеризуется прекрасной сцепкой с бетоном.

В зависимости от типа поверхности арматура делится на:

Гладкую, которую из-за шлифованной поверхности и низкой сцепки с бетоном не используют для армирования фундаментных плит. Подходит для стяжки пола или при возведении стен.
Ребристую с кольцевым профилем. Несмотря на прекрасную сцепку с бетоном, при многократных нагрузках она начинает терять прочность сцепления.
Ребристую с серповидным профилем. Сцепка с бетоном ниже, чем у предыдущего типа, однако особенности профиля делают ее более прочной и восприимчивой к повторяющимся нагрузкам.
Ребристую с комбинированным профилем (арматура А500СП).

В соответствии с ранее действовавшим ГОСТ 5781-82 арматурам присваивали следующие классы: А-I, А-II, А-III, А-IV, А-V, А-VI.

В настоящее время для обозначения класса арматуры используют следующие буквенно-цифровые комбинации: А240, А300, А400, А500, А600, А800, А1000:

стоящая впереди литера А означает стержневую арматуру;
литера В – проволочную;
литера К – канатную;
стоящие впереди литеры Ат указывают на то, что арматурные пруты прошли термическую обработку, обладают повышенной прочностью и коррозионной устойчивостью;
литера К, стоящая после цифр, указывает на высокие антикоррозионные характеристики арматуры;
литера С после цифр означает, что элементы можно соединять путем сваривания.

Подробнее с маркировками можно ознакомиться в ГОСТ 34028-2016 «Прокат арматурный для железобетонных конструкций».

Композитная полимерная арматура (АКП)

Композитная полимерная арматура для конструктивного армирования фундаментной плиты делится на:

стеклокомпозитную (АСК);
базальтокомпозитную (АБК);
углекомпозитную (АУК);
арамидокомпозитную (ААК);
комбинированную (АКК).

При выборе подходящего вида композитной полимерной арматуры необходимо ориентироваться на условия эксплуатации строения, предполагаемых нагрузок, экономических возможностей. Подробнее с этим видом материала для армирования фундаментной плиты можно ознакомиться в Изменениях № 1 к СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».

В основе композитной полимерной арматуры лежит пластик. К достоинствам этого вида армирующего материала можно отнести отсутствие токопроводимости, низкий вес, абсолютную неподверженность коррозии. К недостаткам – высокую стоимость в сравнении со стальными прутьями.

Для армирования фундаментных плит используют продольную арматуру с диаметрами 0.1, 0.12, 0.14 и 0.16 см, поперечную – с диаметрами 0.6 и 0.8 см. Фундаменты зданий укрепляют в основном при помощи арматур класса А400 – А500С. Для арматуры класса А400 характерен предел текучести в 390 Н/мм2, для класса А500С – более 500 Н/мм2. Кроме того, прутья, относящиеся к классу А400 невозможно соединять путем сваривания, поскольку такой метод обработки ухудшает характеристики стали.

Для укрепления фундаментных плит оптимально подходит арматура класса А500С. Выбор серповидного профиля обусловлен повышенной выносливостью прутьев к периодическим нагрузкам. Это преимущество выигрывает, хотя сцепка с бетоном у них ниже, чем у стержней с кольцевым профилем.

Прежде чем приступить к выбору арматуры, следует определиться, какой тип фундамента будет использоваться при строительстве, рассчитать предполагаемые нагрузки на основание строения.

Простая схема армирования фундаментной плиты

Монолитные фундаментные плиты устанавливают следующим образом:

Выкапывают котлован под фундамент, утрамбовывают грунт на дне.
Укладывают на дно котлована тщательно утрамбованную песчаную, песчано-гравийную или щебеночную «подушку» для равномерного распределения нагрузки на фундамент, уменьшения последствий колебаний грунта. Материалы либо засыпаются и утрамбовываются слоями, либо используется однородная песчано-гравийная смесь.
Укрывают «подушку» слоем геотекстиля (дорнита). Он необходим для того, чтобы предотвратить ее заиливание или размытие при строительстве здания на переувлажненном грунте. Геотекстильная прослойка может быть единичной, но также могут быть использованы несколько слоев в зависимости от конкретных особенностей почвы. Например, геотекстилем возможно покрыть утрамбованное дно котлована, а затем засыпать песчаной смесью – это предотвратит попадание в песок частиц грунта.

Кроме того, геотекстиль можно использовать для разделения песчаного и гравийного слоев, а также для предотвращения смешивания частиц песка и гравия. В свою очередь такая прослойка способствует укреплению будущего фундамента. Слой щебенки или гравий рекомендуется располагать после песчаного слоя, поскольку в этом случае минимизируется капиллярное «подсасывание» грунтовой влаги снизу.

Выполняют бетонную подготовку. Не стоит игнорировать этот этап, поскольку так проще выдержать необходимую геометрию фундамента, а также создать обязательную в данном случае герметичную гидроизоляцию.
Укладывают гидроизоляционный слой, который предотвратит воздействие влаги снизу на будущее здание. Оптимальным вариантом гидроизоляции считается не менее двух слоев рулонных гидроизоляционных материалов на битумно-полимерной основе.
Размещают непосредственно монолитную фундаментную плиту необходимой толщины.
Выполняют армирование фундаментной плиты двумя уровнями арматурных решеток, соединенных специальными хомутами, чтобы придать армирующему поясу объемности. Арматуру располагают таким образом, чтобы между краями плиты сверху, снизу и с торцов и прутьями оставался слой бетона толщиной примерно 5 см. Это позволит избежать коррозии арматуры.

Такая схема обустройства фундамента наиболее распространена, однако не является единственной. Выбор вида монолитной плиты, а также способа ее укладки зависит от особенностей возведения конкретного строения.

Разработка детальной схемы армирования фундаментной плиты

При выборе схемы армирования фундаментной плиты под гараж и другие сооружения ориентируются на:

Толщину фундамента. Если она менее 15 см, то для армирования достаточно одной сетки, которая состоит из продольных и поперечных прутьев. При толщине плиты более 15 см необходимо двухслойное укрепление. В процессе армирования нельзя забывать о защитном слое бетона, который предотвратит коррозию арматуры.
Величина поперечного сечения защитного слоя бетона прописана в п. 10.3.2 и таблице 10.1 СП 63.13330.2018 и должна быть:
- Не менее 3 см на открытом воздухе, если не предусмотрены никакие дополнительные защитные меры.
- Не менее 4 см в грунте, если не учтены добавочные защитные меры, а также для монолитных фундаментов с бетонной подготовкой.
- Не менее 7 см для монолитных фундаментов без бетонной подготовки (актуально для нижней рабочей арматуры). В качестве бетонной подготовки может выступать щебеночная подушка, поскольку она не позволяет капиллярной влаге подниматься, однако в этом случае должен быть выполнен дренаж, а сама подушка не должна находиться в воде.
Нагрузку на фундамент, для расчета которой берут показатели общей массы здания, снеговых и ветровых нагрузок в регионе. Кроме того, при расчетах учитывают участки с наибольшим давлением на основание дома (несущие стены, колонны).
Несущую способность грунта. Для ее определения выполняют геодезические работы, определяют тип грунта в соответствии с приложениями к СНиП.
Диаметр арматуры. Для фундаментной плиты со стороной менее 3 м подходит арматура диаметром не менее 0,1 см, для плиты со стороной более 3 м – арматурные прутья диаметром от 0,12 см.
Шаг прутьев. Для армирования фундаментной плиты согласно СП 63.13330.2018 (пункты 10.3.8-10.3.10) прутья должны располагаться на расстоянии от 20 до 40 см друг от друга. Шаг арматуры не должен превышать 20 см, если высота поперечного сечения не превышает 15 см, не более 40 см – если превосходит. Максимальный шаг не должен быть шире толщины фундамента больше, чем в 1,5 раза. На участках плиты, подверженных максимальным нагрузкам (несущие стены, колонны и пр.), расстояние между прутьями должно быть меньше в 2 раза.

Армирование фундаментной плиты

Рассмотрим армирование сеткой с ячейками одинакового размера. После расчета несущей нагрузки на фундамент прутья укладывают на расстоянии 20–40 см друг от друга. Для кирпичных домов допускается шаг арматуры в 20 см, для каркасных построек стальной каркас можно укладывать реже. При этом строительные правила запрещают укрепление плит с шагом арматуры, в 1,5 раза превышающим толщину бетонного основания.

Чаще всего правила армирования фундаментной плиты требуют укладки прутьев в два ряда с последующей установкой вертикальных стержней. Расстояние между прутьями арматуры должно быть аналогичным либо в два раза превышающим шаги основной стальной конструкции.

Фундаментные плиты, используемые для перекрытий, с торцов армируют П-образными хомутами длиной, равной двум и более толщинам основания. Верхние и нижние ряды стержней обвязывают для повышения устойчивости к крутящим моментам по краям плиты, а также для последующей анкеровки концов продольной арматуры.

Важно поместить арматуру таким образом, чтобы бетонный раствор окружал ее со всех сторон примерно на 2-3 см. Если пренебречь этим правилом армирования фундаментных плит, прутья спустя определенное время подвергнутся коррозионным изменениям, что может стать причиной разрушения не только монолитной плиты, но и всего здания.

На участках соединения фундамента и несущих вертикальных элементов здания армирование фундаментной плиты должно выполняться с меньшим расстоянием между прутьями. Если основной шаг арматуры составляет 20 см, то на таких участках его следует уменьшить до 10 см. Данный прием предотвращает продавливание и появление трещин.

В случае совпадения такого участка с монолитной стеной подвального помещения глубину закладки необходимо делать равной высоте подвала.

При армировании фундаментной плиты следует обвязывать каркасы монолитных стен и плиты. При заливке фундамента бетоном верхние части вертикальных прутьев должны оставаться снаружи, в дальнейшем их используют в качестве связующих элементов. Концы помещаются в основу, края загибаются на высоте двух частей высоты плиты, затем их привязывают к основной части каркаса.

Для правильного расчета количества необходимых строительных материалов и армирования фундаментных плит необходимо выполнить схему и чертеж с указанием расстояния между прутьями арматуры и их диаметра.

Минимальный процент армирования фундаментной плиты

Сделать бетон железобетоном только за счет использования арматуры нельзя. Важно использовать нужный процент прутьев в конструкции. При этом следует принимать в расчет минимальную площадь сечения продольной арматуры в железобетонных конструкциях, а также руководствоваться требованиями СНиП 2.03.01-84. Согласно пункту 5.16 Правил для перехода бетона в состояние железобетона минимальный коэффициент армирования фундаментной плиты должен быть:

0,05 % от площади сечения бетона. Для армирования фундаментной плиты используют прутья S для изгибаемых, а также для внецентренно растянутых элементов, если продольная сила располагается за пределами рабочей высоты сечения.
0,05 % от площади сечения бетона. Для армирования фундаментной плиты прутьями S, S” для внецентренно растянутых элементов, если продольная сила располагается между арматурой S и S”.
0,1–0,25 %. Для армирования фундаментных плит используют прутья S, S” для внецентренно сжатых элементов.
Минимальная площадь сечения продольной арматуры в два раза больше для элементов, равномерно размещенных по контуру сечения, а также для центрально-растянутых элементов.

Помимо минимального значения армирования фундаментной плиты, существуют также требования к максимальному проценту укрепления основания. Если он будет больше необходимого, это негативно скажется на технических характеристиках железобетона. Для колонн максимальный процент равен 5, для остальных элементов – 4. Важно, чтобы бетонная смесь свободно проходила между прутьями.

Пример расчета армирования фундаментной плиты

Для того чтобы выполнять расчеты, необходимые для продольного и поперечного армирования фундаментных плит, требуются специальные познания, которыми обладает не каждый конструктор. При строительстве частных жилых домов можно использовать пособие «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий», в котором приведены минимальные значения.

С требованиями, предъявляемыми к монолитным фундаментным плитам, можно ознакомиться в разделе 1 приложения 1. Общая площадь сечения рабочей арматуры в одном направлении должна составлять минимум 0,3 % от общего сечения фундамента. Для армирования фундаментных плит подходят прутья с диаметром 0.1 см при стороне плиты, не превышающей 3 м, и 0.12 см при стороне плиты свыше 3 м.

Также применяется вертикальная арматура с диаметром 0.6 см и более, однако следует учитывать сварные характеристики стержней. Максимальный размер армирования составляет 0.4 см, в большинстве случаев используют 0.12, 0.14 и 0.16 см.

Рассмотрим пример армирования фундаментной плиты толщиной 200 мм, длина и ширина которой составляет 6 м. Для того чтобы правильно укрепить конструкцию, необходимо выполнить следующие шаги (речь идет об усилении фундамента на участках, не сопряженных с опорными стенами):

Определить диаметры

Так как толщина монолитной плиты превышает 15 см, армирование будет выполняться в два слоя. Следует рассчитать необходимую площадь арматурных прутьев:

Площадь поперечного сечения фундамента: 6 м × 0.2 м = 1.2 м2.
Минимальная площадь всей арматуры: 1.2 м2 × 0.3 % = 0,0036 м2 = 36 см2.
Минимальная площадь арматуры в одном направлении для одного ряда: 36 см2 / 2 = 18 см2.

Затем следует обратиться к ГОСТу 5781-82*, в котором указаны площади сечения одного стержня. Также можно найти расширенный перечень сортамента арматурных прутьев. Исходя из положений госстандарта, в данном случае подойдут нижеперечисленные варианты:

16 арматурных прутьев диаметром 0.12 см;
12 – диаметром 0.14 см;
9 – диаметром 0.16 см;
8 – диаметром 0.18 см;
6 – диаметром 0.2 см.

Остановимся на первом варианте – 16 стержней диаметром 0.12 см. Чтобы правильно выполнить армирование толстой фундаментной плиты, нужно сделать схему их расположения. При помощи чертежа необходимо определить расстояние между прутьями. Поскольку сторона плиты составляет 6 м, то каждый из 14 прутков должен располагаться на расстоянии 40 см друг от друга. Ориентируясь на требования СП 63.13330.2012 п. 10.3.8, максимальный шаг арматуры должен составлять 30 см.

Для вертикального армирования фундаментной плиты используют шаг 30 см.

Рассчитать количество

Правильно рассчитав количество стержней, необходимое для армирования фундаментной плиты, можно сэкономить время, силы и средства. При наличии схемы и чертежа расчет не представляет никаких сложностей. Важно помнить, что при укреплении плиты с каждой стороны от арматуры должен оставаться защитный слой бетона толщиной 0,2–0,3 см.

Рассчитать рабочее армирование

Сделать это можно так:

Длина одного арматурного прутка: 6 000 – 30 × 2 = 5 940 мм.
Количество прутьев в одном направлении: 5 940 / 300 = 19.8, следует округлить до 20 шт.
Количество прутьев в обоих направлениях для верхнего и нижнего слоя армирования фундаментной плиты: 20 × 2 × 2 = 80 шт.
Длина одного прута для П-образных хомутов: 200 мм + (200 мм × 2) × 2 = 1 м.
Количество прутьев для П-образных хомутов: 20 × 2 = 40 шт.
Общая длина стержней с диаметром 12 мм: 80 × 5.94 м +40 × 1 м = 515.2 м.
Масса прутьев с диаметром 12 мм: 515.2 × 0.888 кг (определить по сортаменту) = 457.5 кг.

Рассчитать вертикальное армирование

Расчеты выполняются так:

Длина одного арматурного прута: 200 – 20 × 2 = 140 мм.
Количество прутьев = количество горизонтальных стержней в одном направлении × количество стержней в другом = 20 × 20 = 400 шт.
Общая длина прутьев с диаметром 8 мм: 400 × 0.14 = 56 м.
Масса прутьев диаметром 8 мм: 56 × 0.395 = 22.12 кг.

Для большего удобства можно вписать полученные данные в приведенную ниже таблицу:

Диаметр	Длина	Масса
12 мм	515.2 м	457.5 кг
8 мм	56 м	22.12 кг

Выполняя расчеты, следует исходить из того, что стандартная длина прута для армирования фундаментных плит составляет 117 см, следовательно, необходимо 5-6 прутьев с диаметром 8 мм. Если длина рабочей арматуры больше, то общую длину необходимо увеличить на 10–15 %, что позволит соединять арматуру внахлест.

Для обустройства качественного надежного и долговечного основания здания важно правильно определиться с диаметром и шагом прутьев, выполнить грамотное армирование фундаментных плит.

Частые ошибки при армировании фундаментной плиты

Новички часто совершают одни и те же ошибки при армировании фундаментных плит. Чтобы бетонный монолит прочно удерживал нагрузки возведенного здания, необходимо точно соблюдать технологии изготовления. Неправильное сооружение каркаса, ошибки при заливке бетона, а также при выполнении расчетов могут привести к хрупкости фундамента.

Ниже перечислим основные ошибки, допускаемые при армировании фундаментных плит, зная которые легче избежать повторения недочетов:

Самая часто встречающая ошибка – неправильный расчет арматуры или отсутствие любых расчетов. Создать крепкий железобетонный блок можно, только верно подобрав диаметр стержней и правильно расположив их сначала на схеме, а потом и на плите.
Трещины фундаментной плиты возникают, если после заливки не укрыть ее пленкой и периодически не поливать водой.
К деформации и растрескиванию фундамента приводит проседание плохо утрамбованной песчано-щебневой подушки.
Вытеканию бетонной смеси способствуют незаделанные отверстия на готовой опалубке.
Соприкосновение арматурных прутков с воздухом или грунтом приводит к возникновению коррозии и, как следствие, к потере прочности основания и всего строения. Во избежание негативных последствий плиту необходимо заливать слоем бетона не менее 6–8 см.
При слишком большом расстоянии между арматурными стержнями основание здания не выдержит несущих нагрузок. Согласно СНиП при армировании фундаментной плиты шаг должен составлять 40 см, в местах сопряжения с несущими конструкциями – 20 см.
Нарушение технологии укладки песчано-щебневой подушки, полное отсутствие подушки, использование только щебня также приводят к ухудшению качества фундамента. В соответствии с нормативными требованиями смесь должна минимум на 40 % состоять из песка.
Отсутствие антикоррозионной обработки торцов арматурных прутьев приводит к коррозии прутков и ухудшению качества основания.
Углы фундаментной плиты также в обязательном порядке должны армироваться при помощи П-образных хомутов с длиной ножек, в два раза превышающей шаг ячейки.
Во избежание коррозии, деформации, изменения конфигурации фундаментные плиты нельзя устанавливать на деревянные брусья.
При армировании фундаментных плит прутья следует соединять только внахлест с длиной, составляющей минимум 20 диаметров стержня.

Армирование фундаментных плит – наиболее важный и ответственный этап возведения здания. Чтобы обустроить качественное прочное и долговечное основание, важно точно соблюдать технологию, не пренебрегать составлением схем и чертежей, расчетами арматуры, руководствоваться разработанными правилами и технологическими стандартами.

Хотите качественный гараж, который будет служить вам долгие годы?

Мы уже более 10 лет занимаемся строительством гаражей, и за это время смогли завоевать доверие многих клиентов. Мы гарантируем сроки строительства по договору, поэтому вы можете быть уверены, что ваш гараж будет готов вовремя.

У нас работают опытные мастера со средним стажем 5 лет, которые знают все тонкости строительства гаражей. Мы также предоставляем бесплатный выезд инженера, который поможет вам определиться с выбором материалов и конструкции.

Мы строим здания, учитывая ваши пожелания. Мы готовы предложить вам различные варианты дизайна и конструкции гаража, чтобы он соответствовал вашим требованиям и пожеланиям.

Если вы хотите заказать гараж, переходите по ссылке
или звоните нам: +7 (800) 511-04-38. Мы с удовольствием ответим на все ваши вопросы и поможем вам выбрать оптимальный вариант.

Источник