Армирование элементов монолитных железобетонных зданий: виды арматуры для плитных, ленточных, свайных фундаментов, стен, перекрытий

• 1 Перечень монолитных конструкций
• 2 Виды арматуры
• 3 Фундамент
  • 3.1 Плитный
  • 3.2 Ленточный
  • 3.3 Свайный
• 4 Стены
• 5 Перекрытия
• 6 Заключение

Монолитное и каркасно-монолитное строительство в последние годы получило заметное распространение. Помимо многоквартирных домов, монолитные железобетонные конструкции все чаще применяются при возведении частных домов; зачастую соответствующие работы выполняются на основе догадок и интуиции, а не знаний и опыта. Именно тем читателям, которые  планируют строить собственный дом своими руками, адресована эта статья.

Строительство монолитного коттеджа.

Перечень монолитных конструкций

Итак, какие именно монолитные конструкции заливаются при возведении дома?

Давайте двинемся снизу вверх.

• Фундамент. Мы рассмотрим несколько вариантов его исполнения: плитный, ленточный и на буронабивных сваях с монолитным ростверком.
• Стены.

• Перекрытия.

В этом порядке мы их и рассмотрим. Однако вначале нам предстоит познакомиться с типами арматуры и материалами, применяющимися для армирования железобетона.

Виды арматуры

Если отбросить экзотику вроде бамбуковых стеблей, применяющуюся преимущественно в малоэтажном строительстве в странах Азии, в сухом остатке мы получим всего два материала.

Сталь В абсолютном большинстве случаев применяется именно она. Исключительная механическая прочность сочетается с относительно дешевизной.  Для армирования используются жесткие элементы (швеллеры, двутавровые балки, уголки, гладкие и рифленые стержни) и сетки — вязаные и сварные. Композит Если быть точными, это не один материал, а целая их группа. Стеклянные, углеродные или базальтовые волокна заливаются   полимером — термопластичным (размягчающимся при нагреве) или термореактивным (эта группа полимеров химически преобразуется при однократном нагреве и в дальнейшем остается стабильной при повторном достижении той же температуры). Ключевые особенности композитной арматуры — небольшой вес и коррозионная стойкость.

Стержни из полимерного композита на основе стекловолокна.

Какие типы арматуры используются в малоэтажном строительстве?

В абсолютном большинстве случаев это рифленые стальные стержни. Их цена  делает сталь более чем конкурентоспособной на фоне композитных материалов; рифление обеспечивает хорошее сцепление с бетоном, а толщина (обычно 12-16 мм) — отличную прочность на разрыв. Нагрузки на сжатие воспринимает сам бетон.

Несколько реже применяется гладкая арматура и сетки.

Фундамент

Давайте изучим общие принципы армирования фундаментов наиболее распространенных в частном строительстве типов ( узнайте здесь, как происходит армирование газобетона).

Плитный

Для его армирования обычно используется стержневая рифленая арматура диаметром от 12 миллиметров. Изгибающие нагрузки под несущими стенами будут значительными; раз так — хорошее сцепление стали с бетоном играет решающую роль.

Что стоит знать об этом виде фундаментов?

• Толщина плиты определяется этажностью дома и используемым для строительства материалом. Понятно, что бревенчатый сруб создаст куда меньшую изгибающую нагрузку, чем кирпичное или монолитное бетонное строение. Как правило, толщина плиты варьируется от 15 до 30 сантиметров.

• Армирование всегда делается двухслойным. При этом нижняя и верхняя решетки не связываются друг с другом жестко; допустимо лишь использование подпорок, формирующих зазор нужного размера.

Структура плитного фундамента.

• Кстати, о зазорах: решетка или сетка нигде не должны выходить на поверхность бетона. По краям между арматурой и опалубкой делается примерно 10-сантиметровый просвет; от нижней и верхней поверхностей плиты решетки отделяются слоем в 1,5 — 3 сантиметра. Для создания соответствующих просветов используются подпорки из отожженной проволоки.
• Арматура не сваривается в решетку, а вяжется той же отожженной проволокой.
• Оптимальный шаг для стержневой арматуры в плите составляет 20-22 сантиметра. Если используется готовая сетка, уменьшенная толщина проволоки отчасти компенсируется меньшим размером ячейки (15 см).

Ленточный

Инструкция по армированию ленточного фундамента в некоторых пунктах повторяет рекомендации для плитного основания:

• Решетка должна присутствовать в верхней и нижней части бетонной ленты.

Примерно так.

Почему? Вспомните: арматура воспринимает нагрузки на растяжение; сжимающее усилие воспринимает сам бетон. При неравномерной нагрузке и/или морозном пучении лента будет подвергаться изгибающему усилию (то есть в зависимости от его вектора будет растягиваться нижняя или верхняя часть фундамента).

• Сварка и в этом случае нежелательна: нагрев ухудшает прочностные качества стали. Исключение — материал, в маркировке которого присутствует буква С (например, А500С).
• Толщина бетона, отделяющего сталь от грунта, не должна быть меньше пяти сантиметров.

Есть и отличия.

• Максимальное расстояние между продольными арматурными стержнями не должно быть больше удвоенного сечения опирающегося на фундамент элемента конструкции здания (стены или колонны) и не более 400 миллиметров.
• Поперечные и вертикальные элементы каркаса необходимы при высоте фундамента в 150 мм и более (то есть почти всегда). При этом поперечное и вертикальное армирование часто выполняется не отрезками, а единым гнутым хомутом диаметром 6-8 мм.
• Минимальное расстояние между соседними стержнями (исключая сращивание отрезков) должно быть больше их диаметра и больше 25 миллиметров.
• Углы, крестообразные и Т-образные соединения участков фундамента обязательно усиливаются таким образом, чтобы образовать не соединение двух отдельных балок, а единую жесткую раму.

Пример армирования углов.

Пример армирования примыканий.

Армирование тупого угла ленты. Внутренний стержень каркаса подвязан к наружному стержню смежного участка.

Свайный

Как своими руками смонтировать арматурный каркас фундамента на буронабивных сваях с монолитным железобетонным ростверком?

На пучинистых грунтах оптимальное расстояние от ростверка до уровня грунта составляет всего 100-150 миллиметров. Столь небольшой зазор не только упростит утепление основания, но и сэкономит нам время и силы во время заливки ростверка: под него просто подкладывается слой пенопласта, который станет нижней частью опалубки и не даст цементному молочку уйти в почву.

Сваи заливаются бетоном марки не ниже М300 непосредственно в грунте, в пробуренных под них скважинах. Опалубкой, а заодно и гидроизоляцией обычно служит свернутый в трубу рубероид. Арматурный каркас опускается внутрь трубы перед заливкой.

Каркас сваи, как правило, собирается из продольной рифленой арматуры сечением 12-14 миллиметров и перпендикулярных ей квадратных, многоугольных или круглых цельногнутых хомутов сечением  5-8 мм.

Здесь армирование полностью выполнено из рифленых 14-миллиметровых стержней.

В идеале и здесь лучше использовать крепление вязальной проволокой; однако есть немалый шанс нарушить расположение элементов каркаса при штыковании, поэтому на использование сварки в этом случае профессиональные строители смотрят сквозь пальцы.

Сваи армируются на всю длину. Исключения из этого правила есть, но к малоэтажному строительству они отношения не имеют. Достаточно сказать, что частичное армирование подразумевает диаметр сваи от 700 мм.

Минимальный диаметр сваи согласно действующим строительным нормам составляет 400 мм. Сечение арматурного каркаса должно быть  на 100-120 мм меньше; для минимального диаметра и двухэтажного дома на практике достаточно 4 стержней продольной арматуры сечением 14 мм.

Продольные стержни каркаса перевязываются с армированием ростверка. Значительных нагрузок в поперечном направлении стык сваи и ростверка не испытывает; однако морозное пучение может породить ситуацию, когда соединение будет нагружено на разрыв. Именно поэтому это соединение тоже выполняется усиленным; схема усиления напоминает решения, применяемые для ленточных фундаментов.

Усиление соединение сваи и ростверка. 1 — продольное армирование ростверка, 2 — поперечные хомуты ростверка, 3 — Г-образное усиление, 4 — хомуты сваи,  5- продольная арматура сваи.

А что с армированием самого ростверка? Он испытывает точно такие же нагрузки, как ленточный фундамент; раз так — и все рекомендации будут идентичными.

Стены

Как выполняется армирование железобетонных стен?

• Арматурный каркас и в этом случае должен быть двухслойным, предотвращающим изгиб стены под нагрузкой в любом направлении.
• Основные нагрузки будут сжимающими, поэтому допустим минимальный диаметр продольной арматуры в 8 миллиметров. В малоэтажном строительстве допускается использование сеток из 8-миллиметровой проволоки.
• Максимальный шаг продольной арматуры — 20 сантиметров. Поперечной (горизонтальной) — 35 сантиметров.

На фото — каркас железобетонной стены с несъемной опалубкой.

• Поперечная арматура должна иметь площадь сечения не менее 25% от площади сечения продольной. Для диаметра продольных стержней в 8 мм площадь сечения поперечного армирования составит 0,25х3,14х(8/2)^2=12,56 мм2.
• Концы арматуры анкерятся в бетоне (понятное дело, не выходя на его поверхность). Как это делается?

Анкеровка продольной арматуры.

А Рифленая арматура сама по себе обеспечивает достаточное сцепление с бетоном. Б С-образный загиб в вертикальной плоскости используется для гладких стержней диаметром до 12 мм. В При большем диаметре достаточную прочность к растягивающей нагрузке обеспечит Г-образный изгиб. Г Загиб длинного стержня в горизонтальной плоскости (он же показан в проекции 1-1) обеспечит наиболее надежную фиксацию стержня малого диаметра (8-10 мм). Д Еще один вариант для гладкой арматуры диаметром 14-16 мм — сварные соединения с поперечинами того же сечения.

Перекрытия

Характер нагрузок, испытываемых монолитными перекрытиями, сродни описанному выше случаю монолитного плитного фундамента ( читайте также статью «Железнение бетона: способы, материалы, последующая обработка»).

Отсюда — и сходство схемы армирования.

• Каркас — двухслойный, в нижней и верхней части перекрытия.
• Минимальная толщина перекрытия — 150 миллиметров. В общем случае она берется равной 1/30 ширине пролета. Так, для пролета в 5,5 метра плита перекрытия должна иметь толщину 5,5/30=0,183 метра, или 18,3 сантиметра.

• Диаметр арматуры определяется расчетными нагрузками; минимум и в этом случае составляет 8 миллиметров. Шаг между стержнями — не более 20 сантиметров; допускается использование готовой сетки с ячеей в 15-20 см.

Каркас будущего перекрытия.

• Защитный слой бетона между поверхностью и арматурой составляет 15-20 мм.
• По возможности используются целые стержни во всю ширину пролета. Если это невозможно, они наращиваются с перехлестом в 40 диаметров. Так, для стержня сечением 10 мм перехлест при сращивании будет равным как минимум 40 см.

• По краям плиты верхняя и нижняя сетки связываются П-образным усилением. Таким же образом усиливаются края проемов.
• Если предполагается, что после набора перекрытием прочности будут проделываться дополнительные проемы и отверстия, требующие нарушения армирования, используются только и исключительно рифленые стержни.

Полезно: алмазное бурение отверстий в бетоне дает куда более ровные отверстия, чем сверление коронкой с использованием перфоратора. При большом размере проема допустима резка железобетона алмазными кругами, арматуры — обычными абразивными, имеющими меньшую толщину.

Резка алмазным диском позволит сделать края проема максимально ровными.

Заключение

В рамках небольшой статьи нами затронуты лишь основные  моменты армирования железобетонных конструкций и самые простые сценарии.  Дополнительную информацию читателю предложит видео в этой статье. Успехов!