Пособие «армирование элементов монолитных железобетонных зданий. пособие по проектированию»

Стержневая арматура

Стержневая арматура выпускается периодического профиля, с расположением выступов по винтовой линии или «елочкой», и в меньших количествах — гладкого профиля. В зависимости от механических свойств стержневую арматуру делят на несколько классов: горячекатаную А-I — А-VI (старое обозначение) или с указанием предела текучести (в новой редакции) А240 — А1000, термомеханически или термически упрочненную Ат-IIIС — Ат-VII или Ат400 — Ат1200.
В настоящее время повсеместно происходит переход на использование в строительном производстве термомеханически упрочненной стержневой арматуры класса А500С диаметром 6 — 40 мм и холоднодеформированной стали того же класса прочности диаметром 4-12 мм, обозначаемого как В500С. Арматура класса А500С рекомендована НИИЖом для повсеместного применения наряду и взамен всех нижележащих классов проволочной и стержневой арматуры номинальных диаметров, в том числе АI — АIII.

Как классифицируется арматура

Для укрепления бетонных конструкций применяется арматура, изготовленная из различных материалов. Наиболее широко используются металлические элементы, которые отличаются следующими моментами:

• способом изготовления. Применяется проволока, полученная методом холодной протяжки через фильеры, или горячекатаные стержни. Технология позволяет улучшить структуру металла, повышая прочность к воздействию разрывных нагрузок;
• методом упрочнения. Для повышения прочностных характеристик широко используется термическая обработка арматуры. Возможны и другие варианты упрочнения металлических стержней без использования нагрева;
• профилем поперечного сечения стержня. В строительной сфере используется арматура с гладкой или рифленой поверхностью. Рифли представляют собой кольцеобразные насечки, которые повышают сцепление арматуры с бетонным массивом;
• способом использования. В зависимости от технологии изготовления железобетонной продукции, действующих усилий и планируемого результата применяют стальные прутки, которые бетонируются в предварительно напряженном или ненапряженном состоянии.

Армирование бетона бывает только двух видов по конструкции — плоская сетка (может быть изогнута) или пространственный каркас

Расход арматуры на 1 м3 бетона фундамента: нормы армирования

При возведении крупных промышленных и жилых строительных объектов вопроса о том, сколько арматуры требуется на заливку 1 м3 бетона, не возникает: нормы ее расхода регулируются соответствующими ГОСТами (5781-82, 10884-94) и изначально закладываются в проект

В частном строительстве, где мало кто обращает внимание на требования нормативных документов, придерживаться норм расхода арматурных изделий все-таки следует, так как это позволит создать надежные бетонные конструкции, которые прослужат вам долгие годы. Для определения таких норм можно воспользоваться несложной методикой, позволяющей вычислить их с помощью несложных расчетов

Особенности расчетов

В железобетоне используют только горячекатаную сталь высокого класса, так как она устойчива к коррозии и крепка. Чтобы сваренный металлический каркас, расположенный в бетоне, сделал свое дело, необходим точный расчет, позволяющий уточнить, сколько и какие материалы необходимы

Важность расчетов сложно переоценить. Они выполняются с привлечением технических формул, где учтены сопротивление используемых стройматериалов, соотношение предельно допустимых нагрузок к закладываемым и другие параметры

А также стандартные вычисления предусматривают тип фундамента, наличие дополнительных конструкционных элементов, марку бетона, несущие нагрузки. По окончании математической части все данные наносят на чертеж, где представлена схема армирования. Из проекта исполнители знают, сколько и какого вида стальных стержней нужно взять. А также стоит учесть в каком порядке их расположить и связать.

Расчет

Вот правила, которые имеют наибольшее значение при расчетах:

• Для рабочих прутков сечение может составлять 0.1% от площади сечения фундаментной ленты. Однако, если одна из сторон меньше, чем 3 м, нужно брать сечение в 10 мм. А если длина ленты превышает 3 м, нельзя брать прутки толще 40 мм и тоньше 12 мм.
• Горизонтально идущие хомутные прутки не могут быть тоньше, чем 25% толщины рабочего прутка. В минимально допустимых значениях тут диаметр в 6 мм.
• Вертикальные прутки подбирают по толщине, исходя из высоты фундамента Так, для стандартного фундамента, который заглублен не более, чем на 0,8 м, оптимальным сечением будет 6 мм. Если фундамент заглублен, то для армирования берутся вертикальные прутки толщиной в 8 мм и более.

Следует уточнить, что такие правила являются упрощением по сравнению с положениями, изложенными в СНиПах. Они приемлемы только при строительстве относительно небольших строений (бани, небольшого коттеджа, данной постройки). Для крупноразмерного строительства стоит брать арматуру с запасом, чтобы быть уверенным, что прочность фундамента будет достаточной.

Чтобы рассчитать, сколько прутков понадобится для создания фундамента, воспользуемся приведенной таблицей:

К примеру, глубина нашего фундамента составляет 80 см, а ширина – 50 см. Перемножаем значения: 80 х 50 = 4000 кв. см. Это площадь сечения ленты. Переводим в кв. мм, получаем 400 000 кв. мм. Умножаем на 0,1% (0,001), получаем 400. Близкое значение – 402, это значит, что мы должны использовать 8 стержней с диаметром в 8 мм или 4 12-мм стержня. Второй вариант предпочтительнее, т.к. тонкие прутки запрещено брать правилами при длине ленты, превышающей 3 м. Избыток (в таблице мы видим значение не 400, а 452) даст дополнительный запас прочности.

Что это — армирование

Армирование — это способ увеличения показателей прочности изделия за счет ввода в состав (конструкцию) высокопрочных материалов. Ярким примером армирования служит железобетон. Так, бетонную плиту толщиной 4-5 см легко разрушить — у нее слабая прочность на изгиб. Железобетон такой толщины — нужно сильно постараться. И то не факт.

Для штукатурки используют 2 метода армирования:

• с помощью сетки для штукатурки;
• дисперсионный — короткое фиброволокно из металла, пропилена, стекла или базальта примешивается к ЦПР.

Усиление штукатурного слоя с помощью фибры успешно справляется с поставленной задачей, когда есть хорошая адгезия раствора со стеной. Если сцепления нет вообще или оно слабое, помогает штукатурная сетка. Что это такое и как работает, можно посмотреть здесь.

Зачем нужно

Армирование штукатурки позволяет:

• обеспечить надежное сцепление раствора с материалом стен — при работе с кирпичными и деревянными стенами получить монолитную плиту не получится. Обязательно будет отслаиваться. Такая же проблема и у толстого слоя раствора — без армированной сетки для штукатурки быстро «забухтит»;
• повысить прочность выравнивающего слоя:

1. при усадке здания;
2. вибрации;
3. механическом воздействии.

• добиться более высокой несущей способности;
• снизить влияние температуры и влажности, при их резких изменениях, на прочностные характеристики отделки;
• укрепить участки с высоким риском обрушения: проемов, откосов, стыков — арматура удерживает от разрушительных процессов;
• увеличить долговечность штукатурного слоя;
• сохранить от растрескивания поверхность нанесенного раствора при наборе прочности;
• защитить от механического воздействия утеплитель при облицовке фасада декоративной штукатуркой «мокрым» способом;
• уменьшить усадку раствора.

Когда ее необходимо использовать

Сплошное армирование штукатурки сеткой специалисты рекомендуют выполнять в следующих ситуациях:

• раствор наносится на пористые строительные материалы: газоблоки или пенобетон;
• использована смешанная кладка из двух и более стеновых материалов;
• проводится утепление наружных стен способом «мокрый фасад» — пенопласт («Пеноплекс») или базальтовая вата штукатурятся декоративными составами;
• оштукатуривание проводится под покраску;
• штукатурный слой толщиной 3 см и более;
• наносится декоративная штукатурка с зернистостью менее 2 мм.

По нормативным документам (СНиП и СП) при проведении внутренних отделочных работ допускается отказ от армирования при использовании гипсовых составов. Для цементных, цементно-известковых и цементно-гипсовых смесей сетка под штукатурку обязательна в местах с наибольшей вероятностью появления трещин. Это:

• полукруглые поверхности;
• упругие основания;
• потолочные русты;
• стыки плит перекрытия;
• соединительные швы гипсокартона — чаще под шпаклевку или затирку;
• соединительные швы разнородных стеновых материалов. Примером может служить стена, одна часть которой выложена кирпичом, другая — газоблоками.

Также рекомендуется на углах дверных откосов укладывать «косынки» — полоски армирующей сетки из стекловолокна.

Транспортировка и хранение

На способ перевозки влияет вес сетки арматурной и форма выпуска. Рекомендации следующие.

• Карты связывают в пакеты. Максимальная масса пакета – 3 т.
• Пакет связывают проволокой не менее чем в 4 местах. Рулон скрепляют в 3 местах.
• К каждому рулону или пакету крепят 2 бирки, на которых указывают товарный знак завода, обозначение продукции, число сеток, общую массу рулона или пакета, номер партии и дату производства.
• К каждой партии сеток прилагается сертификат и другая документация от изготовителя. Рулон свободно лежит на полу. Пакет следует подпирать деревянной подпоркой.
• Перевозят арматуру в горизонтальном положении.

Применения технологии армирования бетона в строительстве

Конструкции из железобетона применяются в различных направлениях строительства. В этой сфере можно выделить несколько наиболее популярных вариантов применения технологии армирования, которая является обязательной.

Ленточный фундамент

Армирующий каркас имеет форму прямоугольной ленты из 4-16 стальных продольных прутов периодического профиля, соединенных между собой поперечными элементами, кусочками арматуры или хомутами (количество необходимой арматуры зависит от размера основания). Все части каркаса соединяются между собой в единое целое сваркой или вязкой. Затем его выравнивают в опалубке, и заливают бетоном.

Стяжка пола

Чаще всего для армирования стяжки используют металлические сетки, или изготовленные из композитной арматуры. Данный способ подходит больше при самостоятельном выполнении работ. Если использовать фибру из стали или стекловолокна, тогда лучше заказать готовый бетон, так как самостоятельно качественно его замешать очень сложно.

Усиленная стяжка более стойкая к появлению трещин при температурных перепадах, механических воздействиях, что существенно увеличивает ее срок службы.

Возведение колонн

При армировании колонн основные стержни располагаются вертикально, их количество зависит от формы и размера колонны. Соединяются они между собой в единый каркас с помощью горизонтальных поперечных элементов в виде хомутов.

Совместная работа арматуры с бетоном увеличивают показатели несущей способности колонны где-то на 25 %. Так например 3 метровая колонна 30 на 30 см, армированная 4 прутами диаметром 16 мм, способна выдержать нагрузку около 135 тонн.

Плитный фундамент

Армированный плитный фундамент, представляет каркас из 2 слоев сетки, которые соединены между собой пространственными каркасами. По краям сетки соединяются между собой «П» образным элементами. Основная часть арматурного усиления расположена на нижнем слое сетки, так как основная нагрузка приходится на нее.

Арматурный каркас плитного фундамента под 10-ти этажный дом.

Монолитный плитный фундамент обладает хорошей несущей способностью, благодаря своей форме, в виде цельной железобетонной подушки, он позволяет возводить здания различной формы на сложных грунтах.

Особенности выбора по прочности

Обозначения марок на мешках с цементом дают понять, какие надо выдерживать пропорции для получения бетона по прочности, определенной проектом. Рассчитанная доля компонентов имеется в таблицах. Данные также можно использовать для приготовления бетона.

Класс бетона аналогично обозначает его прочность на сжатие. Определение соответствует европейским стандартам, пришедшее на смену «марке». Сравнение прочности бетона по классу и ближайшей по значению марки представлено в таблице.

Кроме показателя прочности, марка бетона для фундамента подбирается с учетом условий, где ее предполагается использовать. На подтопляемых осадками участках или, где высокий уровень грунтовых вод, бетонной конструкции требуется повысить водонепроницаемость. Определение обозначает способность бетона не поглощать влагу. Проще разобраться в параметрах помогают табличные данные.

Эксплуатационная характеристика фундамента повышается, когда он не разрушается температурой окружающей среды. Прочность бетона напрямую зависит от его морозостойкости. Показатель обозначается английской буквой «F». Идущие за буквой цифры – от 25 до 100 указывают циклы замерзания/оттаивания, которые способен выдержат бетон с сохранением своих свойств прочности.

Важно! Для фундамента частного дома достаточно, чтобы марка бетона имела морозостойкость F100-200. При заливке столбчатого, плитного, ленточного фундамента нужен текучий раствор, хорошо проходящий между каркасом из арматур

Подвижность бетонной смеси упрощает работу с ней, но добавление воды снижает марку. Для сохранения класса прочности, увеличения текучести в раствор добавляют пластификатор. Подвижность (П) обозначена цифрами от 1 до 5. Для заливки несущего основания потребуется бетонный раствор П2 или П3

При заливке столбчатого, плитного, ленточного фундамента нужен текучий раствор, хорошо проходящий между каркасом из арматур. Подвижность бетонной смеси упрощает работу с ней, но добавление воды снижает марку. Для сохранения класса прочности, увеличения текучести в раствор добавляют пластификатор. Подвижность (П) обозначена цифрами от 1 до 5. Для заливки несущего основания потребуется бетонный раствор П2 или П3.

Стеклопластиковая, композитная арматура

В течение последнего десятилетия появились материалы и решения, позволяющие частично отказаться от использования массивных металлических каркасов из проволоки и прута. Такая арматура получила название композитной — ее изготавливают из стекловолокна, смеси базальта с пластиком, углепластика. У этого типа материалов есть хорошие перспективы, но пока с экономической и технологической точки зрения не накоплено достаточно практики и выводов, позволяющих уверенно отказаться от использования стального прутка. Недостаток композитной арматуры — это ее малая устойчивость к нагреву и ограниченная пластичность.

Фибробетоны с волокнами

Распространение получили составы для монолита с внедренными армирующими волокнами. Это так называемые фибробетоны, которые показали неплохие результаты при строительстве — в целом они позволяют сократить вес и стоимость конструкции, придать ей повышенную прочность. Но в ответственных узлах больших зданий и сооружений используется арматурное решение на основе стали. Цена миксера с бетоном в Москве позволяет придерживаться разумных рамок в затратах без риска отступления от проектных требований.

Способы и материалы для армирования бетона

Есть 3 вида усиления бетонных изделий, которые активно применяются в строительстве, они имеют свои особенности и преимущества. Самый применяемый способ, это укрепление бетона арматурой.

Стержневое армирование

Первый вариант выполнения стержневого армирования бетона ненапряженный. Представляет собой композицию стеклопластиковых или стальных стержней периодического и гладкого профиля, соединённых между собой с помощью проволоки или сварки, в единый металлический каркас. Он помещается в опалубку и заливается бетоном, в результате получается железобетонная конструкция.

Арматура в бетоне придает ему способность выдерживать механические нагрузки на скручивание, растяжение и изгиб. Благодаря этому появилась возможность строительства высотных зданий разнообразных форм.

Монолитный дом построенный из бетона и арматуры.

Второй способ предварительно напряжённое армирование. Это когда перед укладкой бетонной смеси, трос или стальную арматуру с высоким показателем прочности на растяжение, натягивают специальными устройствами. После того как бетон наберет необходимую прочность устройства отсоединяют, и арматура либо трос передают силу предварительного натяжения бетону.

Железобетонные элементы, изготовленные по данной технологии, обладают меньшим прогибом и повышенным показателем трещиностойкости, что дает возможность перекрывать пролеты большой длины при одинаковом сечении с ненапряженными конструкциями.

Дисперсное

Данная технология подразумевает добавление в жидкий бетон мелкодисперсных волокон. Для их изготовления используют материалы: сталь, базальт, полипропилен, стекло.

Чаще всего фибру применяют при армировании стяжек. Ее добавление улучшает структуру бетона, и он становится прочнее, это способствует:

• повышению трещиностойкости;
• противостоянию воздействию агрессивной среды;
• увеличивается срок службы – долговечность.

При дисперсном армировании бетона металлической фиброй, процент появления усадочных трещин уменьшается на 20-25%, а полимерной на 60-90%, когда при армировании металлической сеткой этот показатель равен 6%.

Сеточное

Для армирования используют готовые сетки из стали, композитов или полимеров. Размер ячейки, как и диаметр используемой арматуры, может существенно отличаться, в зависимости от типа бетонной конструкции. Самые ходовые размеры ячейки варьируют в пределах от 50-200 мм.

Металлические сетки бывают 2 видов.

1. Тяжелые. Изготавливаются из арматуры диаметром от 6 до 40 мм. Стандартные размеры: ширина 650 – 3050 мм, длина до 9000 мм. По согласованию с производителем допускается изготовление сеток и большего размера.
2. Легкие. Могут транспортироваться в рулонах, изготавливают из стальных прутов от 3 до 10 мм.

Главное преимущество использования сеток, это то, что не надо самостоятельно размечать, связывать или сваривать арматуру, достаточно ее разложить и соединить между собой по чертежу.

Пример применения металлической сетки тяжелого типа для армирования ростверка.

Но есть существенный минус. При монтаже тяжелых сеток требуется задействовать тяжелую технику, чаще всего это автокран.

Зачем бетону армирование?

Все знают, что бетонные блоки обладают довольно высокими прочностными характеристиками. Изделия на основе цементного раствора отличаются высокой прочностью на сжатие — то есть, легко переносят прямое давление. Но есть у бетона один недостаток: он довольно хрупок при растяжении. Если вам кажется, что бетонные блоки при эксплуатации не растягиваются, то вы заблуждаетесь.

Схематичное изображение процесса растяжения бетонной монолитной плиты основания здания

Именно процесс растяжения происходит при любой подвижке здания:

• проседание с течением времени под собственным весом;
• смещение в результате движения нестабильного грунта;
• изменение нагрузок в процессе надстроек или капитального ремонта.

Именно усиление бетонного блока путем армирования значительно улучшает его характеристики на изгиб и растяжение.

Материалы усиления

В зависимости от размера плиты и способа её использования, усиление может быть выполнено различными материалами:

стальные прутки;

Металлические стержни периодического профиля для армирования

композитная арматура;

Стеклопластиковая арматура

фиброволокно.

Фиброволокно для армирования

Самые серьезные и ответственные части здания следует усиливать сеткой из стальных стержней.

Металл используется при устройстве:

• бетонных фундаментов;
• монолитных лестничных маршей;
• формировании плит перекрытия.

Такой способ усиления самый прочный и надежный, но и самый затратный. Цена сопоставимого количества металла значительно отличается от стоимости композитной арматуры.

Различные виды композитной арматуры могут быть использованы при устройстве базовой основы на земле под легкие постройки. При этом, материал композита больше в диаметре, чем заложенный в проекте металлический стержень. Узнать размер требуемого прутка можно из таблицы ниже.

Соответствие прутков различного диаметра стальной и пластиковой арматуры по эксплуатационным качествам

Фиброволокно используют для укрепления цементных блоков небольших размеров, например, брусчатки или газобетенонных блоков, используемых в строительстве стен зданий. Армированная бетонная плитка имеет большую прочность, что значительно увеличивает срок её эксплуатации.

Плита бетонная армированная 500х500х50 для обустройства придомовых территорий

Какие факторы учитывают при покупке сетки

Производством данной продукции занимается множество компаний, которые должны соблюдать следующие правила:

• Плоские сетки объединяют в пакет массой не более 3 т. Пакет связывают в 4-х местах мягкой проволокой, рулон – в 3-х.
• Пакет или рулон сопровождаются двумя бирками. На них должна отражаться информация о производителе, условное обозначение товара, количество карт в пакете, масса в тоннах, номер партии, дата изготовления.
• Условия хранения – в сухом помещении с нормальным температурным режимом.
• Пакеты и рулоны складывают горизонтально на поддоны. Высота штабеля карт – не более 2 м, рулоны – не более трёх ярусов по высоте.

3 Классификация

3.1 Сетки подразделяют: — по диаметрам стержней; — по расположению рабочей арматуры.

3.2 В зависимости от диаметра стержней сетки подразделяют на тяжелые и легкие.

3.2.1 К тяжелым относят сетки, имеющие в одном направлении стержни диаметром 12 мм и более.

3.2.2 К легким относят сетки с продольными и поперечными стержнями диаметром от 3 до 10 мм включительно.

3.3 По расположению рабочей арматуры сетки подразделяют на: — с рабочей арматурой в одном из направлений (продольном или поперечном) и распределительной арматурой в другом направлении; — с рабочей арматурой в обоих направлениях.

Способы вязки арматуры для монолитной плиты

В монолитной плите фундамента при эксплуатации наблюдаются сжимающие и растягивающие усилия. Если с первыми бетон легко справляется самостоятельно, то для компенсации растяжения необходимо использовать арматуру. Этот конструкционный материал повышает прочность растяжения плитного основания в 10 раз.

Начинающие застройщики не всегда имеют правильное представление, какая арматура нужна для монолитной плиты. Планируя выполнить сборку арматурной решетки, следует ознакомиться с требованиями государственного стандарта.

Он классифицирует арматурные стержни следующим образом:

• стержни с маркировкой А1, которые в соответствии с прежней классификацией обозначались А240, отличаются гладкой поверхностью;
• прутки класса А2, соответствующие бывшей маркировке А300, имеют незначительные изменения профиля в поперечном сечении;
• арматура с индексом A3 («рифленка»), которая ранее классифицировалась как А400, отличается профилем переменного сечения.

Для обеспечения надежной фиксации стержней следует применять арматуру с рифлениями. Диаметр арматурных прутков в поперечном сечении выбирается в интервале от 1 до 1,4 см в соответствии с предварительно разработанным эскизом.Чертеж арматурной решетки и все необходимые расчеты следует поручить специалистам, которые учтут все нагрузки на плиту и предусмотрят усиление проблемных участков с учетом процента армирования для конкретной марки бетона.

Для армирования применяют ребристую арматуру диаметром 12-16 мм, что обеспечивает лучшее сцепление

Готовясь своими руками осуществить вязку арматурных стержней, следует выполнить подготовительные мероприятия:

1. Рассчитать величину усилий, которые будут действовать на фундаментную основу. Это сложная задача, решение которой целесообразно доверить профессионалам.
2. Подобрать марку арматурной проволоки и определить размер стержней в поперечном сечении.От класса и диаметра стержней зависит предельно допустимый угол их изгиба.
3. Определить количество проволоки для сборки каркаса, а также рассчитать потребность в арматуре. При определении потребности следует руководствоваться схемой вязки.
4. Определиться со способом выполнения вязальных операций.Следует своевременно подготовить соответствующий инструмент, а также проволоку для вязания.

Общий порядок действий предусматривает выполнение следующих операций:

1. Определение потребности в арматуре.
2. Приобретение материала в необходимом количестве.
3. Нарезка арматурных заготовок.
4. Изготовление подставок.
5. Монтаж продольных стержней нижнего яруса.
6. Закрепление поперечных прутков на нижней сетке.
7. Установка арматурных стоек.
8. Привязывание к опорам элементов верхнего уровня.

Вязка необходима лишь в момент заливки, внутри бетонной конструкции после ее отвердевания она не несет никакой нагрузки

При выполнении работ следует обратить внимание на ряд моментов:

• обеспечение минимальной величины защитного слоя;
• размещение радиусных накладок в угловых участках;
• соблюдение постоянного шага при укладке арматуры;
• соединение прутков с перехлестом 0,4-0,65 м в зависимости от их диаметра;
• обеспечение жесткой фиксации соединяемой арматуры.

В зависимости от общего количества участков стыковки прутков определяется метод выполнения работ.

Этот процесс можно разделить на два этапа:

Выкапывания котлована

Этому нужно уделить особое внимание. Прежде всего, нужно правильно провести расчет его периметра

Для того, чтобы все было сделано по стандарту, нужно иметь представление о размерах всего дома и об общем весе конструкции. Размеры можно узнать из готового чертежа, а вес рассчитать с помощью строительного справочника. От общих данных будет зависеть глубина заложения. Также следует учитывать особенности почвы, глубину промерзания, наличие пучинистых и твердых слоев почвы.
Создание металлического каркаса из арматуры нужного диаметра непосредственно в котловане или рядом с ним. Об этом будет рассказано ниже.

Если проект дома и плиты рассчитывается проектировщиками, а бетон поставляется с завода, то на долю строителей перепадает самая ответственная работа – вязка арматуры монолитной плиты фундамента и перекрытия и заливка. Именно качество исполнения закладывает прочность и долговечность конструкции.

Привычным шагом для распределения арматуры под монолитную плиту составляет 150х150 мм или 200х200 мм, однако могут быть отступления от этих размеров в зависимости от требований проектной документации.

Вязку арматуры можно выполнять по всем пересечениям, однако достаточно выполнить ее в шахматном порядке со смещением в разных плоскостях и только по периметру в каждом пересечении.