Как армировать монолитную фундаментную плиту?

Железобетонный плитный фундамент применяют для создания надёжного основания при строительстве сооружений на слабых почвах и высоком уровне грунтовых вод. Работа его происходит в условиях действия значительных неравномерных напряжений сжатия и изгиба, вызванных деформациями несущего пласта и нагрузок от конструкций здания. Особенно это характерно для современных монолитных строений, имеющих нерегулярное распределение вертикальных элементов.

Армирование бетонной плиты

Оглавление:

  1. Критерии выбора арматуры
  2. Разработка схемы
  3. Расчет диаметра стержней
  4. Технология монтажа по шагам

Цели и задачи

Бетон хорошо работает на сжатие, но плохо на растяжение. Этот недостаток устраняется его упрочнением стальными прутами. В результате раствор берёт на себя сжимающие нагрузки, а растягивающие и изгибные напряжения воспринимает арматура. Плюсы: повышается несущая способность, снижается вероятность образования трещин и усадки здания.

Цель состоит в создании условий совместной работы бетона и арматуры в плите: надёжное их сцепление, защита от коррозии и эффективное расположение в местах, испытывающих растяжение или изгиб.

Задачи:

  • Подбор схемы, материала, типа и диаметра стержней, разработка чертежа и технологии укладки и соединения прутьев.
  • Монтаж каркаса.

Выбор арматуры

Основными показателями качества являются:

  • Прочность.
  • Характеристики сцепления с бетоном.
  • Свариваемость.
  • Хладостойкость.
  • Пластичность.

При усилении плитного фундамента строительные правила рекомендуют использовать в качестве рабочих стальные прутья периодического профиля класса прочности А400, А500 и А600. Они представляют собой цилиндрические стержни с двумя продольными рёбрами и поперечными выступами постоянной или переменной высоты. Такие профили называются, соответственно, кольцевой и серповидный, и обеспечивают хорошее сцепление. Например, если для периодической арматуры напряжение соединения составляет 6-10 МПа, то для гладкой — всего 2,5-3,0 МПа. Поэтому варианты без рифления применяют только для поперечного и косвенного упрочнения. Они имеют относительно низкий класс (А240, больше информации о такой арматуре здесь) и меньшую цену.

Периодическая арматура выпускается диаметрами от 6 до 50 мм длиной 6 и 12 м, изготавливается из сталей марки 35ГС и 25Г2С. В малоэтажном строительстве для фундаментных плит обычно используют прутки от 6 до 16 мм. Стержни с большими поперечными сечениями применять нет необходимости, так как они не будут загружены растягивающими нагрузками и не обеспечивают эффективную совместную работу с бетоном.

Класс прочности обозначает нормативное значение сопротивления растяжению в мегапаскалях. Например, А400 расшифровывается так: горячекатаная или термомеханически усиленная, рассчитанная на нагрузку в 400 МПа. Свариваемая дополнительно маркируется литерой «С»: А400С, А500С.

Виды плит фундаментов

Схема каркаса

Армирование плитного фундамента выполняют слоями с помощью сеток из сварных или вязаных прутов. Придерживаются рекомендаций:

  1. Если толщина основы менее 150 мм, то укладку выполняют в один слой. При большей — в виде каркаса из двух параллельных поясов.
  2. Рабочие прутки располагаются взаимно перпендикулярно в слое, который параллелен подошве. Сетки имеют одинаковые ячейки шириной от 20 до 40 см в зависимости от нагрузки. Максимальное расстояние между стержнями не должно быть более полуторократной толщины основания. Верхние и нижние слои соединяют вертикальными изделиями диаметром 6-8 мм с тем же шагом, что и у рабочих или в два раза большим (в зависимости от нагрузки).
  3. При выборе толщины защитного слоя учитывают, выполнялась или нет бетонная подготовка для будущего монолитного фундамента (если она отсутствует, то размер принимают равным 70 мм, а при наличии — 40 мм). На это расстояние стержни должны быть утоплены в тело на всех гранях во избежание их ускоренной коррозии.
  4. Если сторона основания монолитной железобетонной плиты меньше 3 м, используют диаметр не менее 10 мм, при длине свыше 3 м берут пруток 12 мм и более.
  5. При армировании фундамента торцы укрепляют П-образными элементами, изготовленными загибом прутьев, и связывающих (на длине двух толщин основания) верхний и нижний слои каркаса. Делается это с целью анкеровки изделий на краях и возможности восприятия крутящих моментов.
  6. Шаг уменьшают в два раза (до 10 см) при опасности продавливания (например, местными нагрузками типа вертикальных колонн).
  7. Если в конструктивной схеме сооружения предусмотрено выполнение монолитной стены, то выводят вертикальные выпуски стержней, которые остаются после заливки. При монтаже их вводят в массив основания на глубину двух толщин, крепят к каркасу и загибают. Такое решение обеспечивает совместную работу стены и плиты.

Пошаговое строительство фундамента

Для точного расчёта выполняют чертеж, на котором указаны тип, диаметры и длины, расстояния между прутками и рядами, конструкции элементов усиления.

Выбор диаметра арматуры

Расчёт монолитной плиты представляет собой достаточно сложную задачу и может быть выполнен только специализированной проектной организацией. При малоэтажном строительстве для оценки требуемого диаметра применяют подход, основанный на минимально допустимом содержании.

При расчёте этим способом используют коэффициент армирования (μ): μ = А/(В∙Н), где:

  • А — площадь поперечного сечения стержней;
  • В — ширина плиты;
  • Н — рабочая высота (необходимо из общей толщины основания вычесть размер защитных слоёв).

Для плоских плит строительными нормами установлено минимальное значение коэффициента μmin=0,3%. Основываясь на этом, легко рассчитать требуемый диаметр.

Армированная плита

Пример расчета диаметра

Исходные данные: монолитная плоская плита размером в плане 800х800 см, высотой 38 см на бетонной подготовке. Так как высота больше 150 мм, усиление сетками выполняется в два ряда. Защитный слой арматуры равен 4 см с каждой стороны основания. Длина её более 3 м, следовательно, диаметр должен быть не менее 12 мм.

Определяем суммарную минимальную площадь поперечного сечения рабочей арматуры: А = 800∙(38-2∙4)∙0,3%=72 см2. Площадь сечения одного пояса каркаса: 72/2=36 см2. Количество прутков в ряду получим делением её на площадь поперечного сечения одного стержня (берём из стандарта). Для двух рядов оно удвоится.

Результаты расчётов диаметра для одного ряда:

Диаметр, мм Площадь поперечного сечения одного прута, см2 Количество в одном поясе, штук Шаг расчётный, мм
12 1,131 32 258
14 1,589 24 347
16 2,011 18 470

Выбираем диаметр прутков 12 мм, расстояние между ними принимаем с запасом 200 мм. Чем реже шаг, тем более прочной и надёжной будет конструкция плитного фундамента. Однако следует отметить, что существует и максимально допустимое значение коэффициента армирования (μmax=5%). Имеются также варианты расчетов оптимальных параметров, при которых предельные напряжения в бетоне и прутках совпадают.

Схема армирования

Класс прочности бетона Класс прочности арматуры
А400 А500
В15 1,3 1,0
В20 1,7 1,3
В25 2,2 1,65
В30 2,5 1,9

Монтаж арматурного каркаса

1. Устройство опалубки из бруса по наружному контуру плиты, укладка гидроизоляции на бетонную подготовку или гравийно-песчаную подушку.

Виды арматурных прутьев

2. Монтаж нижнего ряда на высоте 4 см от бетонной подготовки (или 7 см от подушки) с помощью пластиковых или стальных опор. Сетки с требуемым размером ячеек и диаметром арматуры класса А400, А500 сваривают и вяжут на месте строительства или используют готовые. Применение сварных сеток, изготовленных по ГОСТ 23279-2012, ускоряет производство работ, но они выпускаются ограниченной номенклатурой. В последнее время от сварки постепенно отказываются, так как нагрев приводит к изменению структуры стали и деформации.

На месте стержни обычно связывают в узлах проволокой диаметром от 2 до 4 мм. Для удобства и обеспечения вязки рабочей арматуры с одинаковым шагом приобретают шаблоны крестообразного типа. Если прутки короче плиты, то их соединяют с нахлёстом в 40-50 калибров. Необходимо следить, чтобы изделия не касались поверхности опалубки и подошвы основания.

3. Устанавливают подставки для верхнего ряда сетки в виде сварных каркасов (треугольной формы), стальных уголков, швеллеров. Расстояния между указанными технологическими опорами должны обеспечивать жёсткую фиксацию сеток в процессе заливки.

4. Монтируют вертикальные прутки диаметром 6-8 мм с шагом 20-40 см, связывая верхний и нижний пояса.

5. Крепят П-образные прутки к сеткам по периметру каркаса для усиления торцов плиты.

6. Если проектом предусмотрено возведение монолитной стены, изготавливают и вяжут вертикальные Г-образные выпуски.

7. Далее производят укладку бетона требуемого класса прочности.

Автор:
Валентин Токарев
Share