Как выбрать оптимальную арматуру под фундамент?

Стальная арматура, которая вводится в бетон при обустройстве фундаментов, выполняет двоякую задачу: она повышает механическую прочность основы (особенно  при последующих воздействиях на неё напряжений изгиба), и обеспечивает фундаменту повышенную долговечность. Для того, чтобы поставленные цели  выполнялись в полной степени, следует соблюдать определённые правила выбора арматуры.

Как работает арматура в бетонном фундаменте

Возведённое здание никогда не будет иметь одинаковые нагрузки по площади. Они всегда больше в углах помещения, а также в местах стыков — если при строительстве применяются железобетонные плиты. Обычный бетон отличается практически полным  отсутствием пластичности, поэтому в местах концентраторов напряжений в материале весьма вероятно трещинообразование.

Довольно небольшой коэффициент теплоёмкости бетонов приводит к тому, что при резких температурных перепадах зимой и летом материал также склонен к разрушению, поскольку отсутствует составляющая, способная остановить температурные трещины.

Для фундаментов, которые возводятся на промёрзлых или пучинистых грунтах, проблемы усугубляются. Особенно опасным в этом плане является  столбчатый фундамент: при малейших подъёмах или опусканиях  грунтовой подложки он даст трещину.

Стальная арматура в бетонных фундаментах обеспечивает;

  1. Выравнивание свойств фундамента во обоих взаимно перпендикулярных направлениях.
  2. Повышение прочности фундамента на растяжение, сжатие и изгиб.
  3. Независимость долговечности сооружения от исходных характеристик грунта.
  4. Возможность возведения дома повышенной этажности или с мансардой.

Номенклатура арматурных профилей, пригодных для использования в фундаментах

Надлежащую прочность сооружению всегда придаёт только стальная арматура, хотя общий вес фундамента при этом и увеличивается. Примеры практического использования арматуры из стеклопластика показали. Что такие материалы пригодны лишь для обустройства фундаментов под лёгкие и небольшие по площади строения – бани, дачные домики и т.п.

Стальная арматура, применяемая в бетонных фундаментах, изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 10922, и включает в себя следующие профили проката (см. рис.1):

  • Гладкий, круглого поперечного сечения (материал – сталь Ст.3 по ГОСТ 380). Он предназначен для средних значений нагрузок на фундамент, такой вид арматуры имеет класс А-I;
  • Ребристый с насечками, располагающимися по винтовой линии (материалы – сталь Ст.5 по ГОСТ 380 или – для более сложных эксплуатационных условий – строительная сталь марок 10ГТ, 12ГС или 18Г2С по ГОСТ 5058. Арматура отличается более высокими эксплуатационными показателями и имеет класс А-II;
  • Арматура с поперечными выступами «под ёлочку», которая предназначена для наиболее сложных условий эксплуатации (класс А-III). Она производится из среднелегированных среднеуглеродистых строительных сталей типа 25Г2С или 35ГС по ГОСТ 4543;
  • Арматура того же профиля, но производимая из строительной стали 35ХГС, дополнительно легированной хромом. Она относится к классу A-IV, и предназначена для наиболее тяжёлых условий эксплуатации бетонного фундамента.

Рис.1

Производятся также и периодические профили арматурных прутков с более сложной образующей поверхностью, в виде звёздочек, ромбов и пр. Для строительства бетонных фундаментов с увеличенной шириной применяется сетчатая стальная арматура. Она выполняется из холоднотянутой проволоки по ГОСТ 7348 или ГОСТ 6727, элементы которой впоследствии свариваются между собой.

Арматура диаметром до 12 мм поставляется виде прутков (см. рис. 2) или проволоки, а выше 12 мм – только в прутках (за исключением проволоки, предназначенной для изготовления сетчатой арматуры).

Рис.2

Параметры прутков/проволоки стальной горячекатаной арматуры находятся в следующих пределах:

Класс арматуры Диаметр стального проката, мм Марка стали Предел временного сопротивления, МПа
A-I 6…40 Ст.3 380…450
A-II 10…80 Ст.5 460…500
10…40 Сталь 12ГС 470…540
A-III 6…40 Сталь 25Г2С 580…620
A-IV 8…40 Сталь 35ХГС 650…680

Выбор стальной арматуры для армирования фундаментов

Обязательными условиями для обеспечения высокой работоспособности арматуры в фундаменте являются:

  1. Высокая коррозионная стойкость (в противном случае «ржаветь» начинает и сам бетон, поскольку в его составе всегда присутствует влага). С этой целью торцы стержней окрашивают атмосферостойкими порошковыми красками.
  2. Повышенная пластичность при нагрузках изгиба, обычно возникающих в углах фундамента, а также в местах изменения его ширины. С увеличением процентного содержания кремния (С), марганца (Г) и углерода пластичность понижается.
  3. Увеличенное сцепление арматуры с бетоном (для гладких стержней оно всегда ниже, чем для прутков, имеющих ребристую поверхность).
  4. Возможность прочной и лёгкой сварки отдельных элементов между собой (необходимо для качественной обвязки прутков в углах фундамента, и обязательно для арматуры сетчатого исполнения). С увеличением процентного содержания углерода свариваемость ухудшается.

Выбор арматуры производится в следующей последовательности. Вначале устанавливают ориентировочную нагрузку на фундамент, которая определяется периметром будущего строения. Затем устанавливают глубину заложения фундамента, от которой будет зависеть количество продольных слоёв арматуры (см. рис.3).  На завершающем этапе устанавливают оптимальное значение диаметра арматурных стержней, исходя из наибольшего расстояния между ними, которое не должно превышать 300 мм (в углах и перемычках это расстояние уменьшают до 120…150 мм). Минимальный процент арматурного профиля в общем значении поперечного сечения фундамента не может быть менее 0,12%.

Рис.3