Армирование углов ленточного фундамента: от расчётов к советам

Как рассчитать, сколько надо?

Во главу угла методики подсчёта армирования ленточных оснований заложен принцип преобладания сопротивления грунтового основания над удельной нагрузкой от веса здания или сооружения.

После этого рассчитывают несущую способность ленты, величина которой зависит от полной загрузки наземной части строения. На этом этапе определяют количество и сортамент арматурных стержней, их форму соединения в единый каркас.

Если надавить на какой-либо мягкий предмет, то он прогнётся. Верхняя плоскость сожмётся, а снизу материал растянется. Так и в ленточном фундаменте, верхняя его часть будет испытывать сжатие, а на нижний слой будут воздействовать силы растяжения.

Это физическое явление учитывают при расчёте монолитной ленты. То есть, в верхнем и нижнем поясе закладывают арматуру, которая выдерживает сжатие, а снизу бетон противостоит растяжению.

На основе этого положения было разработано «Руководство по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжёлого бетона (без предварительного напряжения)».

Тяжёлый бетон приготавливают из:

• цемента М 300 – М 800,
• щебня гранитных пород,
• среднефракционного песка,
• воды средней жёсткости с добавкой различных видов пластификаторов.

Его применяют для возведения заливных фундаментных лент.

Кроме этого пользуются Сводом Правил СП 52-101-2003, который содержит рекомендации по расчёту и проектированию, относящиеся к изготовлению и установке армокаркасов ЛФ. Правила согласованы с требованиями СНиП 52-01-2003.

Определение глубины заложения и высоты ленты

В расчёт глубины заложения подошвы ленточного фундамента включают два фактора:

Уровень грунтовых вод

Уровень залегания грунтовых вод легко определить, если рядом с местом строительства есть колодец. Расстояние от уровня земли до поверхности воды в нём будет равно искомому параметру.

В отделе архитектуры и землеустройства местной администрации можно взять копию вертикальной съёмки с привязкой к стройучастку, где будет указан уровень грунтовых вод. Если нет ни того не другого, то этот показатель определяют взятием образцов почвы с помощью бурения грунта.

Глубина промерзания

Знать её необходимо по причине того, что воздействие на влажную почву при минусовой температуре в зимний период вызывает в ней замерзание воды. Этот процесс вызывает пучение грунта потому, что он в это время резко увеличивается в объёме.

Силы пучения могут легко выдавить вверх фундамент дома. Чтобы этого не происходило, подошва ленты должна находиться ниже зоны морозного пучения. Глубину промерзания определяют справочным путём либо таким же способом, как и при установлении уровня грунтовых вод.

Глубина заложения фундаментной ленты должна находиться на отметке выше уровня грунтовых вод и ниже уровня промерзания почвы. Количество продольных рядов зависит от высоты основания. Согласно СНиПу, расстояние между конструкционными рядами арматуры не должно быть более 40 см.

Сколько рядов арматуры нужно для армирования ленточного фундамента высотой 1 метр? Количество рядов в зависимости от высоты основания:

• до 70 см – без продольной арматуры;
• от 71 до 90 см – один ряд;
• от 91 до 130 см – два ряда;
• от 131 до 170 см – три ряда;
• от 171 до 210 см – четыре ряда.

Установлено, что на месте строительства грунтовые воды залегают на глубине 1200 мм, а уровень промерзания грунта равен 800 мм. В этом случае глубину заложения ЛФ принимают величиной 1 метр. Высота ленты с учётом нормативной высоты цоколя 150 -200 мм (расстояние от верха фундамента до уровня земли) будет равна 1150 – 1200 мм.

Сбор нагрузки

Максимальная масса строения включает в себя следующее:

1. Вес всех конструкций дома, включая фундамент.
2. Снеговая нагрузка на кровлю (СНиП 2.01.07-85).
3. Вес оборудования: печь, котёл, система трубопроводов, сантехнический приборы, обстановка и пр.
4. Ориентировочный вес максимального количества людей, одновременно находящихся в доме.

Ширина подошвы

Ширину ленточного заливного фундамента рассчитывают по формуле Tхk/S ≤ R, где:

• T — удельная нагрузка от максимального веса строения (см. выше);
• k – коэффициент запаса (1,1);
• S – площадь подошвы (S = P/T);
• R – сопротивление грунта.

R = 1,88 кг/см2 (грунт — суглинок), P = 15000 кг, T = 1,8 кг/см2, L – длина ленты 24 м. S = P/T = 8333 см2. Оптимальная ширина ленты будет равна: S/L = 8333/2400 = 3,47 см. Следовательно, ширину ЛФ можно принимать исходя из толщины кладки + выступы ленты по обеим сторонам стены (25 мм х 2 = 50 мм).

При возведении внешнего ограждения в 1 кирпич (250 мм) ширина ЛФ составит 250 +50 = 300 мм = 30 см. Если стены возводят из шлакоблока, то поперечный размер ленты принимают 40 см. Для стен толщиной в 1,5 кладочного элемента фундамент делают шириной 50 см и более.

Возможные ошибки и как исправить

Малый напуск арматуры или его отсутствие в каркасе недопустим, так как в процессе бетонирования костяк может двигаться.

Это может привести к нарушению готового изделия. Лучше оставлять припуски по 200 мм.

Сварка элементов или связывание неподходящим материалом, например, веревкой недопустимы.

Сварка делает узел крепления хрупким, а веревка не обеспечивает достаточной прочности соединения.

Армирование углов без напусков. Армирование углов внахлест хлыстом может привести к быстрому разрушению и неравномерному переходу нагрузок между двумя частями фундаментной конструкции. Для решения проблемы включаются добавочные гнутые элементы.

Подготовительный этап

Профессионально выполненное проектирование ленточной основы и квалифицированно проведенные расчеты влияют на срок эксплуатации, прочность строения. При выполнении проектных работ учитываются следующие факторы:

• Масса строения, связанная с применяемыми материалами и конструкцией здания.
• Воспринимаемые усилия.
• Разновидность грунта, на котором осуществляется строительство.
• Особенности климата местности.
• Сопротивление грунта, связанное с наличием водоносных слоев и замерзанием почвы.

По результатам расчетных мероприятий определяется глубина закладки основания. Согласно глубине погружения в почву, существует два типа фундамента:

• неглубокий фундамент, применяемый для твердых грунтов, не подверженных пучению;
• глубоко погруженный в грунт, используемый на почвах, которые отличаются повышенной пучинистостью.

Очень важно, чтобы укладка и вязка арматуры была произведена правильно

Как правильно уложить арматуру

Сборка прямых участков каркаса производится в непосредственной близости от траншеи

Это важно, так как вес сооружения достаточно велик, а перемещать его чаще всего приходится вручную. Сборка производится одним из способов (сварка или вязка), из которых предпочтение отдается вязке. Причинами этот является простота, отсутствие необходимости в подключении к сети электроснабжения и наличия сварочного аппарата

Причинами этот является простота, отсутствие необходимости в подключении к сети электроснабжения и наличия сварочного аппарата.

Есть и еще одна причина — сварной шов на арматуре ломкий и не всегда выдерживает нагрузки при перемещении или заливке, а проволочное соединение имеет некоторую степень свободы и обладает за счет этого определенной эластичностью.

Собранные прямые части каркаса укладываются в подготовленную траншею, обвязываются углы, после чего каркас готов к заливке бетона.

Виды и размеры арматуры

Для армирования ленточного фундамента используются два вида арматуры:

Металлическая. Изготавливается из горячекатаного стального прутка с нанесенными ребрами, способствующими сцеплению стержня с массивом бетона.
Композитная. Существуют три основных вида — стеклопластиковая, углепластиковая и базальтопластиковая арматура

Этот вид появился относительно недавно, строители относятся к нему с осторожностью.

Несущие стержни имеют разные размеры — 6,8,10,12,14,16,18 мм и т.д. до 80 мм в диаметре. Композитные прутки имеют меньший диапазон размеров от 3,5 до 48 мм. Для изготовления хомутов применяют более тонкие прутки с гладкой поверхностью.

Наиболее распространена металлическая арматура, имеющая высокую прочность, обеспечивающая целостность и несущую способность фундамента. Относительный недостаток — склонность к коррозии и большой вес материала.

Композитные стержни значительно легче металлических, обходятся дешевле и не подвержены коррозии. Единственным недостатком можно считать неспособность изгибаться, что в некоторых случаях бывает необходимо.

Кроме того, соединение на сварку для них недоступно. Специалисты пока не успели составить достаточно веское мнение о композитной арматуре, она появилась не так давно, чтобы успеть собрать статистику и предметно изучить ее рабочие качества.

Арматура для фундамента

Можно выделить 2 основных варианта арматуры, применяемых  в процессе строительства:

1. Стальная, которая, в свою очередь, подразделяется на 2 подвида:

• Стержневую;
• Проволочную.

2. Композитная. На сегодняшний день именно такой вариант применяется довольно редко по причине немаловажных минусов.

Для армирования ленточного фундамента  применяют стержневой вид  арматуры к роли основного рабочего материала, а также гладкую арматуру  в качестве дополнительного.

Главным свойством рабочей арматуры считается её способность оперативно и превосходно  сцепляться с бетоном. Такую продукцию производят с периодическим профилем и подразделяют на классы касательно показателей прочности.

Стальная арматура

Схемы правильного армирования углов ленточного фундамента

Прежде всего, перед началом армирования, нужно разобраться, как правильно его нужно выполнять и какие схемы и способы обвязки углов существуют.

Для начала разберем, какие ошибки могут возникать при попытке сделать прочными углы фундамента:

• При выполнении армирования был использован только один контур обвязки, например внешний, причем чаще всего это делается по внешнему периметру.
• Используя два контура, не было произведено их крепление между собой.
• Отсутствует связь между подошвой основания и самим каркасом из арматуры.
• Арматуру соединили при помощи сварки в углах строения.

На схеме можно увидеть самые популярные неправильные схемы, которые не позволяют нормально произвести усиление фундамента:

Теперь рассмотрим схемы правильного армирования углов ленточного фундамента. Их существует несколько:

1. Армирование угла с анкеровкой Г-образными элементами.
2. Армирование тупого угла.
3. Армирование угла и примыканий с помощью П-образных хомутов..
4. Армирование угла и примыканий с помощью Г-образных хомутов.

Как правильно вязать арматуру на углах

Изначально разрабатывается проектная документация, в которой рассчитывается потенциальная нагрузка на основу и прописывается схема расположения элементов. Также на этом этапе считают необходимое количество металлопроката и его характеристики. И только последующим шагом, после теоретической подготовки, приступают к реализации проекта.

Порядок действий следующий:

1. По всему периметру устанавливаются вертикальные прутки через равное расстояние (около полуметра).

2. К ним с помощью проволоки нужно закрепить верхние и нижние горизонтальные стержни.

3. В центральные участки дополнительно заложить контур армировки.

Как выполнить задачу по увеличению прочностных характеристик в местах с наибольшей нагрузкой, мы опишем ниже.

Как вязать углы арматуры фундамента: распространенные ошибки

• Недостаточно прочное крепление. Зачастую в угловых стыках используется обычная проволока для связки, а концы контуров просто накладываются друг на друга. Этого недостаточно.

• Иногда происходит загиб кончиков прутьев, но нет дополнительной фиксации. Этот метод не обеспечивает достаточной устойчивости каркаса к разрывам.

• Экономия на материалах также противопоказана. Если сделать только один периметр стержней, то это обернется плачевными последствиями.

• Даже если монтировать два контура армировки, то без их надлежащего соединения между собой устойчивость будет недостаточной.

• Игнорирование необходимости связи между нижним слоем фундамента и силовым каркасом.

• Отсутствие альтернативных способов крепления, помимо сварки.

Как вязать арматуру на углах правильно

Для проведения работ Вам понадобятся следующие инструменты: 

• сварочный аппарат;

• приспособления для резки металла (болгарка и.т.п.);

• непосредственно металлопрокат.

Первым и самым важным шагом является предварительный расчет количества материалов и отрисовка схемы основания вместе с элементами усиления. Одним из основных условий при изначальной подготовке будет монтаж подошвы под всю конструкцию. Начинают с установки двух контуров продольных армирующих деталей с небольшим отступом (4-6 см.) от каждого края

Обращаем Ваше внимание на то, что в углах не должно быть сварных швов. 

Загибы выполняются под 90 градусов, а варка металла производится только в местах, где не будет высокого давления. Весь этот каркас выкладывается на дно подготовленного углубления и вбивают перпендикулярные дополнительные прутки. К ним с помощью сварочного аппарата крепится периметр из двух лент металлопроката. По аналогии исполняются верхние продольные контуры. Для качественной стыковки всех частей между собой следует использовать способы вязки, которые мы описывали выше.

Схема армирования углов ленточного фундамента: советы начинающим

• Если вбитые в землю прутья имеют сечение менее 2 см., то их монтаж необходимо осуществлять на расстоянии не менее полуметра друг от друга, но не более 0,8 м.

• Рекомендуем выбирать диаметр основных материалов в диапазоне от 10 до 20 мм. Все прочие части допускается собирать из более тонкого металлопроката (но не менее 5 мм.).

• При выставлении зазоров используйте неметаллические проставки для более стабильной фиксации промежутков.

• Стыковка без нахлеста строго запрещена.

• Минимизируйте количество разрывов в конструкции.

Материалы для армирования

Для армирования угла и примыкания мелкозагубленного фундамента выбирают только качественную арматуру диаметром 10-20 миллиметров. Для поперечных и вертикальных конструкционных частей допускается брать гладкие прутья диаметром 8-12 миллиметров, для вязки – проволоку сечением 0.8-1.2 миллиметра. Стержни должны быть рифлеными, ровными, длинными (чтобы стыков было по минимуму), без коррозии и больших участков ржавчины.

Стандарты допускают использование арматуры:

• Позволяющей соединять части в бетонные и железобетонные конструкции с использованием сварочных работ (индекс С в маркировке).
• Стойкость к коррозии, которая может появиться в бетонном составе (в маркировке обозначается буквой К).
• Стойкость и прочность при фиксации частей вязальной проволокой – обычно такие стержни производят из стали 35ГС, класс А-2 и А-3. Дуговой сваркой они не соединяются.

Раствор готовят из цемента марки М200, М300, М400, щебня или гравия, песка и воды. Пропорцию рассчитывают, исходя из поставленных задач и особенностей эксплуатации.

Обустройство опалубки и подушки

Для устройства опалубки используются ОСБ-плиты, деревянные конструкции, фанера или ДВП. Материал должен удерживать бетон и не сгибаться под его давлением. Чем выше фундамент, тем прочнее требуется материал.

Сборка опалубки поэтапно:

• 1 этап. Установка распорок по периметру траншеи (длина распорок в два раза больше, чем принятая высота фундамента). Располагать их следует отступая от низа фундамента на 70% его высоты. В дальнейшем они будут удерживать деревянную основу.
• 2 этап. Установка опалубки из выбранного материала. Крепить отдельные деревянные элементы стоит изнутри опалубки, чтобы потом без проблем ее разобрать. В готовой основе не должно быть зазоров более 0,3см, чтобы не допустить вытекания бетона и деформации готовой конструкции.
• 3 этап. Смазывание внутренней части опалубки техническим маслом перед началом бетонных работ. Это обеспечивает легкое снятие опалубки после застывания бетонной смеси.

Следом устраивается песчаная подушка. Ее толщина варьируется в пределах 200 мм. При этом песок следует предварительно утрамбовать. Для быстрой трамбовки достаточно намочить песок водой.

Пример расчета армирования фундамента

Попробуем рассчитать, сколько потребуется материалов для обустройства армирования конкретного ленточного фундамента с чертежами. Допустим, мы строим из строительных блоков (шириной 0,4 м)   небольшой загородный дом с габаритными (внешними) размерами 5×8 м. Характер почвы на нашем участке позволяет сделать высоту полосы 0,9 м, ее ширину 0,4 м, что соответствует ширине строительного материала стен. В арматурном каркасе для ленточного фундамента будем использовать продольные рабочие прутья диаметром 12 мм и □-образные поперечные хомуты, изготовленные из прутков диаметром 8 мм.

Армирование мелкозаглубленного ленточного фундамента:

На фото видно, что расстояние между рабочими продольными прутьями (0,4 м) и шаг □-образных поперечных хомутов (0,5 м) выбраны в соответствии с требованиями нормативных документов.

Проверяем относительное содержание продольных рабочих прутков в нашей железобетонной конструкции. Для этого воспользуемся следующими терминами и обозначениями:

• h – высота фундамента (900 мм);
• w – ширина фундамента (400 мм);
• Sₒ – площадь поперечного сечения фундамента;
• Sₐ – суммарная площадь поперечных сечений продольных прутьев (6 штук);
• r – радиус продольного прутка (6 мм), который равен d/2, где d – диаметр прутка (в нашем случае d=12 мм);
• D – относительное содержание рабочих прутков в «теле» фундамента.

Sₒ = h∙w = 900∙400 = 360000 мм²

Sₐ = 6∙π∙r² = 6∙3,14∙6² = 678,24 мм²

D = (Sₐ∙100)/ Sₒ = (678,24∙100)/360000 = 0,1884 ≈ 0,19 % (что в 1,9 раза превышает минимально допустимое значение, то есть схема армирования ленточного фундамента выбрана нами правильно).

Расчет количества продольных прутьев

Для того чтобы определить сколько стандартных продольных прутьев (6 м) нам необходимо, воспользуемся следующими величинами:

• L – длина фундамента (8000 мм);
• W – ширина фундамента (5000 мм);
• P – периметр;
• N – количество продольных элементов (в нашем случае 6 штук);
• X – общая протяженность продольных прутьев.

P = (L+ W)∙2 = (8000 + 5000)∙2 = 26000 мм = 26 м

X = P∙N = 26∙6 = 156 м

К полученной величине необходимо добавить 20 % (материал для изготовления Г-образных или П-образных элементов для правильного армирования углов и обеспечения достаточного нахлеста при стыковке элементов).

Xдоп = X∙0,2 = 156∙0,2 = 31,2 м

Окончательная общая длина продольного арматурного прутка:

Xок = X + Xдоп = 156 + 31,2 = 187,2 м

Стандартная длина арматурного прутка составляет 6 м. Осталось посчитать, сколько таких прутков необходимо: Xок/6 = 187,2/6 = 31,2 ≈ 32 штуки.

Изготовление поперечных элементов и расчет количества материала

Укладка арматуры в ленточный фундамент невозможна без установки поперечных (вертикальных) элементов. Обычно, для этих целей используют □-образные хомуты. Варианты хомутов:

Как видно из представленного фото все три варианта отличаются технологией изготовления, но расход прутка во всех случаях приблизительно одинаковый. Длина прутка (Ø=8 мм), необходимого для изготовления одного хомута: (800+300)∙2+250 = 2450 мм.

Вариант № 1

1. Отмеряем приблизительно 120 мм и с помощью приспособления для гибки выгибаем эту часть будущего хомута в виде крючка.
2. На расстоянии 800 мм от крюка загибаем пруток под углом 90˚.
3. Отмеряем 300 мм и делаем еще один загиб на 90˚.
4. От этого угла откладываем 800 мм и гнем прут на 90˚.
5. От полученного угла отмеряем 300 мм и загибаем второй крючок.

Вариант № 2

1. Отмеряем от конца заготовки 250 мм и с помощью приспособления выгибаем эту часть на 90˚.
2. Откладываем от полученного 800 мм и загибаем пруток под углом 90˚.
3. Отмеряем 300 мм и делаем еще один загиб на 90˚.
4. От этого угла откладываем 800 мм и гнем прут на 90˚.

Внимание! Место нахлеста прутков скрепляем точечной сваркой или 2÷3 скрутками из проволоки. Вариант № 3. Вариант № 3

Вариант № 3

1. Отрезаем от прутка две заготовки длиной по 860 мм каждая и две по 360 мм.
2. Складываем из них прямоугольник (выступ с каждой стороны составляет 30 мм).
3. Скрепляем углы хомута сваркой или проволочной скруткой.

Теперь рассчитаем, сколько хомутов необходимо для армирования нашего фундамента:

Q = P/T (P – периметр ленты фундамента, T – шаг расположения поперечных хомутов)

Q = 26/0,5 = 52 штуки

Плюс нам потребуются дополнительные хомуты для усиления каркаса в углах (по 2 штуки с каждой стороны всех четырех углов, то есть дополнительно 16 хомутов). На ленточный фундамент необходимо изготовить 68 □-образных поперечных хомутов.

Длина заготовки для одного элемента составляет 2450 мм, то есть из одного стандартного прутка мы сможем изготовить только 2 хомута. Требуемое число прутков (Ø=8 мм) – 34 штуки.

Проволока для вязки арматурного каркаса

Вязка арматуры при монтаже каркаса фундамента производится проволокой, технические характеристики которой оговорены в документах ГОСТ 3282–74.

Для вязки арматуры чаще всего применяется отожжённая стальная проволока марки ВР

Проволока производится из низкоуглеродистой стали и подразделяется на несколько типов:

• По способу обработки. Существует обработанная термическим способом (отожжённая) и необработанная проволока.
• По точности изготовления. Так, проволока может быть повышенной точности или обычной.
• По временному сопротивлению нагрузкам, на разрыв изделия, непрошедшего термическую обработку и бывает первой и второй группы.
• Проволока может иметь специальное защитное покрытие или быть без него.

Проволока может иметь стальной или черный цвет. Диаметр сечения варьируется от 0,16 до 10 мм. При этом допускаются отклонения в сечении продукции 0,02 мм.

В документах ГОСТ можно найти более подробные характеристики данного изделия. Некоторые из них:

• Удлинение проволоки, прошедшей термообработку и имеющей защитное покрытие, составляет 12÷18%, а без защиты 15÷20%.
• У необработанных высокими температурами изделий, в зависимости от их сечения разнится такой параметр, как сопротивление на разрыв и составляет (Н/мм²):

— 590÷1270 для диаметра 1,0÷2,5мм;

— 690÷1370 для диаметра менее 1,0 мм.

Производитель этой продукции должен обеспечивать соответствие следующим нормам ГОСТ:

— изделия без термообработки диаметром от 0,5 до 6,0 мм должны выдерживать целостность после четырех и более сгибов;

— цинковое защитное покрытие должно сохранить целостность и плотно прилегать в стали после накручивания проволоки в виде спирали. При этом допускается наличие небольших цинковых наплывов, налета, белых блесток и цветовой неоднородности;

— в продажу проволока должна поступать в бухтах. Эти бухты могут иметь различный вес, который зависит от диаметра проволоки и наличия или отсутствия защитного покрытия. Так, масса бухты разнится от одного килограмма при сечении изделий 0,16÷0,18 мм до 40 кг при 6,3÷10 мм.

Термообработка проволоки (ее отжиг) делает материал более пластичным, удобным в работе, без существенной потери прочностных качеств. Так что есть смысл сразу приобретать именно такой вариант. Отжиг, конечно, можно провести и самостоятельно – но стоит ли тратить на это силы, когда в продаже уже есть готовая проволока, и по более чем доступной цене?

Наверное, для ленточного фундамента нет и особой необходимости приобретать проволоку с цинковым покрытием, если сразу после монтажа армирующего каркаса будет проводиться заливка бетона. За столь короткий срок коррозия не успеет «сожрать» соединения, а затем, после полного созревания бетона, она будет и вовсе не страшна.

Как правило, при самостоятельном строительстве ленточных фундаментов применяется проволока диаметром 1,2 или 1,4 мм, реже — до 1,8 мм. Миллиметровая для подобных целей все же слабовата – может давать обрывы при затяжке узлов, а с диаметром 2 мм и более – работать будет очень трудно, потребуется немало сил для качественной увязки без каких-либо особых выгод.

Строительный рынок пополнился еще одним чрезвычайно удобным материалом для вязки каркаса. Это – бухты уже готовых проволочных отрезков диаметром, как правило, 1.2 мм и длиной от 80 до 180 мм, уже имеющих по концам готовые петли. Обычно в бухте – 1 тыс. таких изделий.

Бухты готовых проволочных петель «Казачка» или «Зубр» — очень удачная покупка, чрезвычайно упрощающая вязку арматурного каркаса.

Стоимость таких упаковок проволочных петель – весьма доступная, а производительность труда, как показывает практика, возрастает почти втрое.

Ниже читателю предложен калькулятор, который поможет быстро рассчитать, сколько примерно точек соединения предстоит увязать на создаваемом арматурном каркасе, и какое количество проволоки для этого потребуется. При этом учтено, что некоторые участки армирования требуют дополнительного усиления.