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.
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:
Выбор арматуры
Основными показателями качества являются:
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.
Схема каркаса
Армирование плитного фундамента выполняют слоями с помощью сеток из сварных или вязаных прутов. Придерживаются рекомендаций:
- Если толщина основы менее 150 мм, то укладку выполняют в один слой. При большей — в виде каркаса из двух параллельных поясов.
- 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).
- 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.
- 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.
- 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.
- Шаг уменьшают в два раза (до 10 см) при опасности продавливания (например, местными нагрузками типа вертикальных колонн).
- 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.
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:
Для плоских плит строительными нормами установлено минимальное значение коэффициента μmin=0,3%. Основываясь на этом, легко рассчитать требуемый диаметр.
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.
| 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.
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.
