Как выбрать арматурный каркас под тип фундамента

Фундамент воспринимает вес здания, нагрузки от перекрытий, кровли, оборудования и передаёт их на грунт. Бетон хорошо работает на сжатие, но недостаточно устойчив к растяжению и изгибу. Для компенсации этих нагрузок внутри конструкции устанавливают арматурный каркас.

Надёжность фундамента зависит не только от марки бетона и диаметра арматуры. Большое значение имеют форма каркаса, расположение рабочих стержней, шаг поперечных элементов, защитный слой и качество соединений. Конструкция армирования должна соответствовать типу фундамента, характеристикам грунта и расчётным нагрузкам.

Разберём, какие арматурные каркасы применяются для разных фундаментов и на что обратить внимание при их выборе.

Зачем фундаменту арматурный каркас

После заливки бетонная конструкция подвергается неравномерным нагрузкам. На неё воздействуют:

• масса здания;
• сезонное промерзание и оттаивание грунта;
• подвижки почвы;
• грунтовые воды;
• усадка сооружения;
• перепады температуры;
• локальные нагрузки от стен, колонн и оборудования.

Арматурный каркас принимает растягивающие усилия, ограничивает образование и раскрытие трещин, а также связывает отдельные участки бетонной конструкции в единую систему.

Правильно спроектированный каркас помогает:

• повысить несущую способность фундамента;
• равномерно распределить нагрузки;
• увеличить устойчивость к изгибу;
• снизить риск появления трещин;
• сохранить геометрию конструкции;
• продлить срок службы здания.

При этом универсальной схемы армирования не существует. Каркас для ленточного фундамента отличается от конструкции для монолитной плиты, ростверка или буронабивной сваи.

Что учитывают при выборе каркаса

До заказа арматурных изделий необходимо определить основные параметры будущего фундамента.

Тип здания

Нагрузки от одноэтажного деревянного дома и многоэтажного здания значительно различаются. Также учитываются материал стен, конструкция перекрытий, наличие подвала, тяжёлого оборудования и другие особенности объекта.

Характеристики грунта

Значение имеют:

• несущая способность почвы;
• уровень грунтовых вод;
• глубина промерзания;
• склонность грунта к пучению;
• неоднородность основания;
• вероятность просадок и подвижек.

На слабых или подвижных грунтах требования к жёсткости и пространственной устойчивости каркаса обычно выше.

Геометрия фундамента

При подборе каркаса учитывают ширину, высоту, длину, количество уровней армирования, наличие рёбер жёсткости, ступеней, углов, пересечений и технологических отверстий.

Расчётные нагрузки

Диаметр и количество рабочих стержней нельзя выбирать только по аналогии с соседним объектом. Расчёт должен учитывать постоянные, временные и особые нагрузки.

Условия эксплуатации

Для влажной, агрессивной или холодной среды может потребоваться увеличение защитного слоя бетона, применение определённого класса арматуры и дополнительные меры защиты конструкции.

Каркас для ленточного фундамента

Ленточный фундамент представляет собой непрерывную железобетонную полосу, расположенную под несущими стенами здания.

Основные растягивающие нагрузки в такой конструкции возникают вдоль ленты. Поэтому главную роль играют продольные рабочие стержни, размещённые в верхней и нижней частях фундамента.

Обычно пространственный каркас ленточного фундамента включает:

• нижний пояс продольной арматуры;
• верхний пояс продольной арматуры;
• вертикальные соединительные элементы;
• поперечные хомуты;
• дополнительные стержни в углах и местах пересечения стен.

Для сборки пространственной конструкции могут использоваться готовые плоские сварные каркасы. Компания «Каркас Сервис» выпускает плоские армокаркасы с различным шагом поперечных стержней, которые применяются для армирования и усиления фундаментов. На производстве стержни соединяются контактной сваркой, а при необходимости используются другие предусмотренные проектом способы сборки.

На что обратить внимание

При выборе каркаса для ленточного основания необходимо проверить:

• количество продольных рабочих стержней;
• диаметр арматуры;
• расстояние между верхним и нижним поясами;
• шаг хомутов;
• защитный слой бетона;
• схему усиления углов;
• конструкцию соединений на пересечениях;
• длину нахлёста или анкеровки стержней.

Особого внимания требуют углы. Простого перекрещивания прямых стержней может быть недостаточно. В проекте предусматривают Г-образные и П-образные элементы, дополнительные стержни или непрерывную арматуру с загибом.

П-образные арматурные скобы применяются для усиления торцов фундаментов, соединения сеток и дополнительного армирования нагруженных участков.

Каркас для плитного фундамента

Монолитная фундаментная плита распределяет нагрузку от здания по большой площади. Она применяется в том числе на слабых, неоднородных и пучинистых грунтах.

Основой каркаса обычно становятся две горизонтальные сетки:

• нижняя сетка;
• верхняя сетка.

Между ними устанавливают поддерживающие элементы, которые сохраняют проектное расстояние между уровнями армирования.

В нагруженных зонах могут предусматриваться дополнительные стержни:

• под несущими стенами;
• под колоннами;
• по краям плиты;
• вокруг отверстий;
• в местах изменения толщины;
• в рёбрах жёсткости.

Каким должен быть каркас плиты

Для плитного фундамента важны:

• равномерная геометрия ячеек;
• точное положение двух армирующих уровней;
• устойчивость каркаса во время бетонирования;
• правильный защитный слой снизу, сверху и по торцам;
• надёжное усиление краёв и отверстий;
• сохранение проектного расстояния между сетками.

Для фиксации верхней сетки используют специальные поддерживающие элементы, часто называемые арматурными «лягушками». Они помогают удерживать уровни каркаса на заданной высоте, распределяют нагрузку и повышают устойчивость конструкции при монтаже и бетонировании.

При выборе таких элементов учитывают толщину плиты, диаметр рабочих стержней, расстояние между сетками и монтажную нагрузку.

Каркас для свайного фундамента

Свайный фундамент используется, когда нагрузку необходимо передать на более плотные слои грунта. Сваи могут быть забивными, буронабивными или выполняться по другим технологиям.

Для круглых буронабивных свай применяют пространственные цилиндрические каркасы. Они состоят из:

• продольных рабочих стержней;
• спиральной или кольцевой поперечной арматуры;
• монтажных элементов;
• фиксаторов защитного слоя.

Продольные стержни воспринимают основные усилия, а поперечная арматура объединяет их в устойчивую пространственную конструкцию.

Круглые усиленные каркасы для свай изготавливают путём соединения продольных стержней с поперечными кольцами или спиралью. Заводское производство помогает обеспечить необходимую геометрию и жёсткость изделия.

Критерии выбора свайного каркаса

При заказе необходимо указать:

• диаметр сваи;
• длину каркаса;
• количество продольных стержней;
• диаметр рабочей арматуры;
• диаметр хомутов или спирали;
• шаг поперечной арматуры;
• длину выпуска для соединения с ростверком;
• величину защитного слоя;
• наличие зон усиления;
• допустимые транспортные размеры.

Каркас должен свободно устанавливаться в скважину, не деформироваться при подъёме и сохранять проектное положение во время заливки бетона.

Если каркас имеет большую длину, заранее определяют способ транспортировки, строповки, монтажа и соединения отдельных секций.

Каркас для ростверка

Ростверк объединяет сваи в единую систему и распределяет нагрузку между ними. По конструкции он во многом напоминает железобетонную балку или ленту.

Арматурный каркас ростверка включает:

• верхние продольные рабочие стержни;
• нижние продольные рабочие стержни;
• замкнутые или открытые хомуты;
• дополнительное усиление над сваями;
• элементы соединения с выпусками свайных каркасов.

При выборе необходимо учитывать не только размеры ростверка, но и расположение опор. На участках над сваями, в углах и местах примыкания могут возникать повышенные усилия, поэтому там проектируют дополнительное армирование.

Свайные выпуски должны быть правильно заведены в тело ростверка и соединены с его каркасом в соответствии с проектной схемой.

Каркас для столбчатого фундамента

Столбчатые основания применяются преимущественно для сравнительно лёгких сооружений. Отдельные опоры могут быть связаны железобетонными балками или ростверком.

Каркас столба обычно состоит из вертикальных рабочих стержней, объединённых поперечными хомутами.

При выборе учитывают:

• размеры опоры;
• высоту столба;
• количество вертикальных стержней;
• шаг хомутов;
• конструкцию подошвы;
• способ соединения с ростверком;
• длину выпусков;
• защитный слой.

Для подошвы столбчатого фундамента может предусматриваться отдельная сетка или пространственный каркас.

Каркас для фундамента с рёбрами жёсткости

Ребристые плиты и комбинированные фундаменты объединяют особенности плитного и ленточного оснований.

В таких конструкциях используются:

• горизонтальные сетки плиты;
• пространственные каркасы рёбер;
• соединительные стержни;
• дополнительные элементы в местах пересечения рёбер;
• усиление под стенами и колоннами.

Важно обеспечить совместную работу всех элементов. Каркас рёбер не должен быть просто установлен рядом с сеткой плиты — его соединение и анкеровка определяются проектом.

Плоский или пространственный каркас

Плоские каркасы

Все продольные и поперечные стержни такого изделия располагаются в одной плоскости.

Плоские каркасы удобно применять:

• для сборки фундаментных лент;
• в стенах и балках;
• в рёбрах жёсткости;
• при изготовлении пространственных конструкций;
• для усиления отдельных участков.

Компания «Каркас Сервис» производит плоские каркасы с разным шагом поперечных стержней. Конкретный шаг и диаметр арматуры выбираются на основании проекта, а не только исходя из удобства монтажа.

Пространственные каркасы

Такие конструкции уже имеют объёмную форму и могут использоваться для:

• свай;
• лент;
• ростверков;
• балок;
• колонн;
• отдельных опор.

Их преимущества — точная геометрия, сокращение объёма сборки на объекте и более высокая монтажная готовность.

Как выбрать диаметр арматуры

Диаметр рабочих стержней определяется расчётом. На него влияют:

• величина нагрузки;
• пролёты и размеры фундамента;
• схема работы конструкции;
• класс бетона;
• характеристики грунта;
• количество стержней;
• условия эксплуатации.

Продольная рабочая арматура обычно имеет больший диаметр, чем монтажные и поперечные элементы. Однако назначать конкретные значения без расчёта неправильно.

Увеличение диаметра «с запасом» не всегда улучшает конструкцию. Слишком плотное армирование может:

• затруднить укладку бетонной смеси;
• привести к образованию пустот;
• увеличить массу каркаса;
• усложнить монтаж;
• повысить расход металла;
• нарушить проектное расстояние между стержнями.

Оптимальным является не максимальное, а расчётно обоснованное армирование.

Как определить шаг поперечной арматуры

Хомуты и поперечные стержни удерживают рабочую арматуру в проектном положении и воспринимают часть поперечных усилий.

Шаг зависит от:

• типа фундамента;
• размеров сечения;
• диаметра продольных стержней;
• уровня нагрузок;
• расположения участка;
• требований проекта.

В местах повышенных усилий шаг может уменьшаться. К таким зонам относятся:

• углы;
• пересечения;
• опорные участки;
• места под колоннами;
• примыкания;
• концы балок и ростверков;
• участки приложения сосредоточенной нагрузки.

Нельзя выбирать шаг только по стандартному ассортименту продукции. Сначала выполняется расчёт и разрабатывается чертёж, после чего подбирается или изготавливается соответствующий каркас.

Почему важен защитный слой бетона

Арматура не должна соприкасаться с грунтом, опалубкой или поверхностью будущей бетонной конструкции. Между металлом и внешней средой оставляют защитный слой бетона.

Он выполняет несколько функций:

• защищает металл от влаги и коррозии;
• обеспечивает совместную работу бетона и арматуры;
• повышает огнестойкость;
• защищает стержни от механических воздействий;
• увеличивает долговечность фундамента.

Чтобы каркас не смещался, применяют пластиковые или бетонные фиксаторы. Нельзя укладывать нижнюю сетку непосредственно на грунт, кирпичи, деревянные обрезки или случайные строительные отходы.

Толщина защитного слоя определяется проектом с учётом типа конструкции и условий эксплуатации.

Вязка или сварка

Арматурные стержни могут соединяться вязальной проволокой или сваркой. Способ зависит от класса арматуры, проекта и технологии изготовления.

Вязка

Преимущества вязки:

• возможность сборки непосредственно на объекте;
• отсутствие термического воздействия на металл;
• относительная подвижность соединений при монтаже;
• простая корректировка положения стержней.

Недостатки — высокая трудоёмкость и зависимость результата от квалификации рабочих.

Заводская сварка

Производственная сварка позволяет:

• обеспечить точную геометрию;
• ускорить изготовление;
• добиться повторяемости изделий;
• сократить объём работ на объекте;
• выпускать серии однотипных каркасов.

Для изготовления сварных каркасов должна применяться арматура, допускающая соответствующий способ соединения. На заводе «Каркас Сервис» производство начинается с проектирования и согласования чертежей, после чего выполняются заготовка деталей, сборка и сварка изделий.

Самостоятельно сваривать любую арматуру на строительной площадке без учёта её класса и проектных требований нельзя.

Готовый заводской каркас или сборка на объекте

Сборка на объекте подходит для небольших и простых конструкций, особенно если строительство ведётся в частном порядке.

Однако при большом объёме работ готовые каркасы обладают рядом преимуществ:

• соответствие заданной геометрии;
• стабильный шаг стержней;
• сокращение срока армирования;
• снижение количества операций на площадке;
• уменьшение отходов;
• упрощение контроля качества;
• возможность изготовления сложных элементов;
• более предсказуемый расход металла.

Заводское изготовление освобождает строительную площадку от значительного объёма операций по хранению, резке, гибке и сборке арматуры. Готовые изделия доставляются на объект в монтажном состоянии.

При этом транспортные размеры и масса конструкции должны быть согласованы заранее.

Чек-лист перед заказом

Перед передачей каркасов в производство убедитесь, что определены:

• тип фундамента;
• размеры всех элементов;
• класс и диаметр арматуры;
• количество продольных стержней;
• шаг хомутов;
• зоны дополнительного усиления;
• защитный слой;
• способ соединения;
• длина нахлёстов и выпусков;
• расположение отверстий и закладных;
• масса и размеры монтажных блоков;
• способ доставки и разгрузки;
• последовательность установки;
• требования к контролю качества.

Заключение

Выбор арматурного каркаса начинается не с диаметра стержней и не с цены за тонну металла, а с определения типа фундамента и расчёта нагрузок.

Для разных конструкций используются различные решения:

• для ленточного фундамента — пространственные каркасы с верхними и нижними продольными поясами;
• для монолитной плиты — две армирующие сетки с поддерживающими элементами;
• для буронабивных свай — круглые пространственные каркасы;
• для ростверка — балочные каркасы с усилением над опорами;
• для столбчатого основания — вертикальные каркасы отдельных опор;
• для ребристой плиты — сочетание сеток и каркасов рёбер.

Диаметр арматуры, количество стержней, шаг поперечных элементов и конструкция соединений должны определяться проектом. Готовые заводские каркасы позволяют сократить объём работ на строительной площадке, обеспечить точную геометрию и ускорить монтаж.

Компания «Каркас Сервис» проектирует и производит плоские и пространственные арматурные каркасы стандартных и индивидуальных размеров. Для расчёта заказа необходимо предоставить проектную документацию, чертёж или техническое задание с характеристиками будущего фундамента.