Такой тип фундамента на сегодняшний день является однозначно самым распространённым в европейской части нашей страны. Такая популярность неслучайна. Для того чтобы понять, чем она вызвана, стоит рассмотреть два основных «конкурента» ленточного фундамента.
Сплошной (плитный) фундамент на сегодняшний день самый надёжный и долговечный. Основание заливается по всей площади здания на глубину, зависящую от массы здания, типа грунта, на котором ведётся строительство, а также от специальных конструкционных требований. Надёжность его легко объяснима – фундамент представляет собой монолитную глыбу бетона. Такая нехитрая конструкция обеспечивает безусловную целостность здания при любых подвижках и проседаниях грунтов.
Даже при небольшом наклоне фундамент на 100% сохраняет свою геометрию, что делает невозможным проседание отдельных участков периметра и как следствие – появление трещин, провалов и т.д.
Игольчатый фундамент не обладает столь феноменальной надёжностью как сплошной. Он представляет собой набор вертикальных игл – свай различных конструкций, расположенных по периметру здания на некотором расстоянии друг от друга. Сваи бывают винтовыми, заливными или забивными. Бесспорное качество такого основания – значительно более низкая стоимость по сравнению со сплошным, ведь бетона требуется на порядок меньше, как и земляных работ.
Но очевиден и недостаток – сваи слабо связаны между собой и при подвижках отдельного участка грунта под зданием, могут образовываться значительные напряжения в конструкции. Со временем эти напряжения приводят к появлению трещин в стенах, перекосам каркаса, а в некоторых случаях – к полному разрушению сооружения. Поэтому свайные фундаменты лучше применять на «надёжных» грунтах – таких как скальные породы или гравийно-песчаные составы.
Ленточный фундамент сочетает в себе достоинства обеих конструкций. Заливка ленты требует значительно меньше исходных материалов по сравнению с плитой, а жесткость конструкции обеспечивается при этом почти такая же.
Арматура – залог прочности ленточного фундамента
Название этого типа фундамента определяет его суть. Ленточный фундамент представляет собой ленту – как бы продолжение стен здания вниз. Внутреннее пространство ленточного фундамента иногда занимает грунт (он попросту не вынимается), а иногда занимается всевозможными вспомогательными помещениями и техническими этажами.
Бетон своеобразный материал. Его прочностные характеристики сильно отличаются в зависимости от приложения вектора силы. Данный материал прекрасно выдерживает сжимающие нагрузки, но из рук вон плохо – нагрузки растягивающие. Ещё хуже бетон сопротивляется изгибу. Так прочность бетона на растяжение в 15 раз меньше прочности на сжатие.
Проблему решают добавлением бетону каркаса (скелета) из стальной арматуры. Закалённая сталь превосходно, в отличие от бетона, держит растягивающие нагрузки.
Располагая в цементной массе стальную арматуру по линиям предполагаемых растягивающих нагрузок, изготовитель получает материал с совершенно новыми свойствами – железобетон. В отличие от простого бетона железобетон хорошо выдерживает нагрузки на растяжение, железобетонные балки и стержни отлично справляются с изгибающими нагрузками, сносно работают также на скручивание.
Основным элементом арматуры в частном строительстве является пруток. Со времён СССР изготовление прутка регламентируется ГОСТ 5781-82.
В последнее время на рынке активно продвигается арматура из различных полимеров. В чём разница со стальным материалом? Если вкратце, то полимерная арматура хороша для конструкций с умеренными нагрузками, она долговечнее стальной, так как не подвержена коррозии. Однако ни одно производство плит перекрытия или лестничных пролётов не перешло пока на использование пластиковой арматуры. Надёжность и прочность нового материала пока близко не догнала «классику».
Вот таблица с характеристиками распространённых в строительстве диаметров стальной ребристой арматуры.
Диаметр арматуры в миллиметрах | Один погонный метр арматуры весит кг | В одной тонне арматуры погонных метров | Площадь сечения прутка, м2 |
6 | 0,222 | 4 505 | 0,0000283 |
8 | 0,395 | 2 532 | 0,0000503 |
10 | 0,617 | 1 621 | 0,0000785 |
12 | 0,888 | 1 126 | 0,0001131 |
14 | 1,120 | 826 | 0,0001539 |
16 | 1,580 | 633 | 0,0002011 |
18 | 2,000 | 500 | 0,0002545 |
20 | 2,470 | 405 | 0,0003142 |
22 | 2,980 | 336 | 0,0003801 |
25 | 3,850 | 260 | 0,0004909 |
28 | 4,830 | 207 | 0,0006158 |
32 | 6,310 | 158 | 0,0008042 |
36 | 8,000 | 125 | 0,0010179 |
40 | 9,870 | 101 | 0,0012566 |
Выбор диаметра
По большому счёту армировать фундамент можно любой арматурой, разным будет лишь количество стержней. При выборе диаметра и количества продольных стержней необходимо (ну или хотя бы – желательно) придерживаться требований СНиП 52−01−2003 «Бетонные и железобетонные конструкции».
Проще всего рассмотреть выполнение данного правила на примере.
Итак, высота фундамента составляет 2,2 метра, а его ширина – 40 см (0,4 м). Тогда площадь сечения фундамента составит: 2,2 ∙ 0,4 = 0,88 м2.
Требуемая суммарная площадь сечения продольной арматуры вычисляется: 0,88 / 1000 = 0,00088 м2.
Следующий расчет производится в табличной форме:
Диаметр арматурного прутка | Площадь сечения одного прутка,м2 | Необходимое количество прутков (получается делением требуемой суммарной площади сечения продольной арматуры (0,00088 в рассматриваемом примере) на площадь сечения одного прутка |
6 | 0,0000283 | 31,12 |
8 | 0,0000503 | 17,51 |
10 | 0,0000785 | 11,2 |
12 | 0,0001131 | 7,78 |
14 | 0,0001539 | 5,72 |
16 | 0,0002011 | 4,38 |
18 | 0,0002545 | 3,46 |
20 | 0,0003142 | 2,8 |
22 | 0,0003801 | 2,31 |
25 | 0,0004909 | 1,79 |
28 | 0,0006158 | 1,43 |
32 | 0,0008042 | 1,09 |
36 | 0,0010179 | 0,86 |
40 | 0,0012566 | 0,7 |
* такие расчёты чрезвычайно удобно производить в Microsoft Excel.
Как показывает анализ таблицы, если применить арматуру диаметром 6 мм, то конструкция потребует более 30 продольных прожилин. Применение арматуры 40 мм – и одной оказывается много.
На каком же варианте остановиться? Здесь на помощь приходит простое правило:
Продольный каркас арматуры должен состоять из двух ярусов – верхнего и нижнего – минимум по две прожилины в каждом из них.
Таким образом, самым идеальным станет диаметр 16 мм с требуемым количеством жил – 4,38. Два продольных прутка снизу и два – вверху.
Как вариант можно рассмотреть и 14 мм пруток (прутков требуется – 5,72). В таком варианте нижний и верхний ярусы будут состоять из 3 прожилин каждый.
Схема армирования
Конструкция, которую можно универсально применять для армирования ленточного фундамента состоит из четырёх продольных прутков – двух верхних (верхний ярус) и двух нижних (нижний ярус). Соседние прутки в ярусе и ярусы между собой соединяются перемычками. При расположении продольных прутков необходимо соблюдать следующее правило:
Продольный прут должен быть утоплен в бетон не менее чем на 50 мм.
Расстояние между перемычками обычно принимают 0,5 м. Арматуру для перемычек можно использовать тоньше той, что применяется для продольных линий, а именно ¼ её диаметра. Однако тоньше 6 мм арматуру применять нельзя даже для перемычек.
Соединяется арматура между собой при помощи вязальной проволоки или с использованием электродуговой сварки. Применение сварки в последнее время стало редкостью. Доказано, что в месте сварных соединения прутья арматуры очень быстро разрушаются в результате коррозионных процессов.
Вязка проволокой осуществляется плоскогубцами (долго и некачественно) или с использованием специальных устройств: ручных (специальный крючок – недорого и достаточно эффективно) или механических (арматуровязатели на аккумуляторах – вариант неоправданно дорогой для частного строительства).
Расчёт материала
Исходя из всего, что написано выше, рассчитать потребность в прутке несложно. Рассматривая тот же фундамент, что и в первом примере 2,2 х 0,4 м с размерами здания 8 на 10 метров имеем следующее.
Периметр здания = (8+10) ∙ 2 = 36 м
Требуется продольной 16 мм арматуры = 36 ∙ 4 = 144 м.
Длина вертикальной перемычки = 2,2 – (0,05∙2) = 2,1 м.
Длина горизонтальной перемычки = 0,4 – (0,05∙2) = 0,3 м.
Периметр одной перемычки = (2,1+0,3) ∙ 2 = 4,8 м.
Требуемой количество перемычек = 36 / 0,5 = 72 шт.
Требуется 6 мм арматуры для перемычек = 72 ∙ 4,8 = 345,6 м.
Стоимость
Арматурный пруток продается на металлобазах в шестиметровом исполнении. Средняя цена на арматуру в Подмосковье находится в пределах 21 тысячи рублей за тонну.
Продольной арматуры требуется:
144 м / 6 м = 24 прутка + 1 запасной = 25 шт.
25 ∙ 6 = 150 метров.
(150/633) ∙ 1000 = 237 кг.
Стоимость = (237/1000) ∙ 21 000 = 4 976 руб
Арматура для перемычек берётся 6 мм, её нужно:
345,6 м / 6 м = 57,6 шт = 58шт + 1шт = 59 шт.
59 ∙ 6 = 354 метра.
(354/4505) ∙ 1000 = 79 кг.
Стоимость = (79/1000) ∙ 21 000 = 1 650 руб.