Теория армирования бетона стальной арматурой

Обновлено: 17.05.2024

Все об армировании стен

Бетон – стройматериал, востребованность которого очень высока. Он используется в создании фундамента, строительстве разного рода несущих и ограждающих конструкций, а также стен. Из него же делают плитку, что впоследствии станет отделкой. Именно прочность раствора при застывании обеспечивает такой большой спрос на бетон. Армирование бетонных стен – процесс обязательный и требующий учета всех деталей технологии. Но армировать приходится и стеновые панели жилых (и не только) зданий, и стены из газоблоков, кирпича и т. д. Следует разобраться, нужны ли для армирования чертежи и проекты, и как это может происходить в принципе.

Особенности

Бетон сам по себе является прочным материалом, но усиливать его все равно нужно. Говоря просто, крепким бетонный блок является только на сжатие, а любое растяжение может обусловить его деформацию.

Что может случиться с бетонной стеной:

естественная усадка;
изменение вследствие пучения грунта;
работы по надстройке.

Технологически грамотное армирование с последующей бетонной заливкой решает ряд стратегических задач. К примеру, увеличивается прочность даже самой сложной конструкции (например, эркера либо полукруглых ступеней с их непростыми лекальными формами). Бетонные элементы постройки не так восприимчивы к термоскачкам после армирования стен.

Срок использования строения вырастает, а усиление прочности повышает возможные механические нагрузки на несущие конструкции.

А теперь к вопросу о сути самого армирования. Так называют внутреннее усиление блока, берутся для этого разные материалы: волокна либо прутки, фибра, композиты. Чтобы грамотно произвести армирование, помимо материалов потребуются раствор для заливки, инструменты для соединения каркасных элементов, опалубка, инструменты для трамбования состава.

Можно перечислить случаи, когда армировать стены точно необходимо.

Трещины внешней стены. Объемы крупных трещин после армирования уменьшаются, а если трещины некрупные, то от них вовсе может не остаться и следа. Как профилактика появления трещин армирование также оптимальная мера.
Неровности на стене. Большие перепады высоты плоскости нуждаются в маскировке, чтобы это сделать, нужно наложить толстый штукатурный слой. А ведь застывшая штукатурка тяжела сама по себе, и пласт без армирования может осыпаться или даже вздуться.
Слишком гладкая стена. И такое случается – армирование поможет увеличить плотность прилегания раствора к стене.

Строительные работы осуществляются по четким стандартам (СНиП и не только). Так, существует целый ряд требований по конструктивному армированию стен, которые определяют их металлоемкость и другие показатели.

Арматура может быть расчетной и конструктивной, и все эти термины должны хотя бы базово пониматься людьми, которые ведут ремонт без привлечения профессионалов. Но с последними, конечно, все пройдет более успешно.

Основные способы

Вне зависимости от того, какой усиливающий материал будет применен, технологии процесса усиления могут быть вариативны.

Монолитное армирование. Бывает стальным либо композитным. В частном строительстве эта технология максимально востребована. Прутья сваривают или связывают в несколько уровней, опускают в опалубку и заливают бетонным составом. Прутковый каркас будет абсолютно неподвижен, прочен.

Сеточное. Строительная сетка ускоряет работы по армированию. Ее делают из проволоки, которая может быть стальной либо композитной. Для усиления бетонных стяжек этот вариант довольно продуктивен. Продают сетку в двухметровых картах, ширина полотна бывает разной (как и размер ячейки).

Волоконное. Другое название этого способа – дисперсное армирование. В данном случае используется именно фиброволокно. В раствор фибра включается на этапе затворения. Обычно таким вариантом пользуются, если нужно упрочить тонкий слой заливки, а также если укреплять приходится конструкцию со значительной механической нагрузкой.

Как замешивать фибру в раствор, в каком количестве ее добавлять – прописано на упаковке с составом.

Используемые материалы

И в этом тоже есть выбор. Рассмотрим основные варианты.

Фиброволокно

Это материал мелкой дисперсии, который всегда добавляется на этапе замешивания. Волокно встречается разного диаметра и длины, то есть имеется возможность подобрать материал с нужными показателями. Фибру делают на основе стали, стекла, базальта, а также полипропиленовых соединений.

Композитные полимерные сетки

У такой арматуры спектр исходников очень широк. И каждый год на рынке появляется какая-то новинка с привлекательными характеристиками. Сегодня в разряд самых ходовых можно включить базальтопластиковые и стеклопластиковые прутки, имеющие спиральную накрутку. Еще варианты – полиэтилентерефталат, а также углеводородная арматура.

Пока большой востребованностью эти материалы похвастаться не могут, но за счет низкого веса это обстоятельство может измениться.

Другие

По-прежнему популярны стандартные стальные прутки с нормированной длиной 11,75 м. Стальные стержни в массе бетона «чувствуют» себя уверенно, да и оба материала отлично сливаются друг с другом благодаря рифленой поверхности прутка. Стальная арматура внутри монолита помогает перераспределить нагрузку и не дает бетону растрескаться (как известно, металл имеет отличные показатели сопротивления на разрыв). Ну а бетон, что логично, защищает металл от коррозийной атаки.

Технология

Армирование призвано усилить конструкцию стены, оставив ее прочной. И начать нужно не с пошаговых действий, а с правил, не зная которых армировать нельзя в принципе.

Теперь приведем пошаговую схему армирования подвальных стен.

Приобретается проволока, диаметр которой 3 мм. Проще купить сетку в виде рулона.
Готовится инструмент – кусачек вполне может быть достаточно, смотря, какие объемы работ. Но если найдется пистолет для вязки арматуры, это значительно ускорит рабочий процесс.
Производятся расчеты (с чертежами, проектами), чтобы понять, какой будет толщина стен, учитывается, например, уровень залегания грунтовых вод. Так, если грунтовые воды от основания далеки, толщена стен подвала будет в пределах 20-40 см.
Далее следует очистить опалубку, затем можно приступать к изготовлению сетки для армирования. Ячейки меньше 5 см недопустимы, ведь при заливке смеси в таком варианте могут образоваться пустоты.
Арматурная сетка укладывается в опалубку. Если делать армирование в два слоя, в прочности стены можно будет не сомневаться. А соединить оба слоя сетки можно в шахматном порядке, через две ячейки. Соединение происходит проволокой того же диаметра. Арматура и ее элементы – это очень важно – не должны соприкасаться с опалубкой.
Осталось проверить, правильно ли смонтирована арматура. Например, выверить ее строгую вертикальность с учетом допустимого отклонения не больше 2 мм.
Наконец, заливается бетон, засыпается почва рядом со стенами.

Другая задача стоит перед строителем, если армировать приходится кирпичную кладку. Конструктивное решение армирования стенки из кирпича предполагает два варианта.

Первый – продольное армирование. Так сетку монтируют нечасто, делают это, когда кладут ограждающие конструкции и всяческие перегородки. Элементы армирующего слоя могут находиться с наружной либо внутренней стороны стены.
Второй – поперечное армирование. Наружные стены, колонны, перегородки в подвале, погребе и не только – вот когда используется данный вариант. Строители обычно отдают предпочтение просечным и вытяжным сеткам, как наиболее комфортным в работе. Можно использовать зизгагообразную сетку, которая укладывается в соседних рядах перпендикулярно.

И еще несколько советов по армированию уже железобетонных стен. Каркас арматуры в этой ситуации требует двухслойности, что не дает развиться стеновому изгибу под действием нагрузки. Нагрузки на сжатие являются основными, а значит, минимальная толщина арматуры должна быть 8 мм. И если строительство ведется малоэтажное, такой сетки достаточно.

Продольная арматура предполагает интервал в 20 см, а поперечная – в 35 см.

Для отделки готовых стен используются штукатурные сетки. Такие нужны, чтобы риск появления трещин свелся к нулю. Но и хорошее сцепление штукатурки со стеной – это тоже неплохой бонус армирования. Делать это необходимо, если толщина штукатурного слоя больше 2 см. Но даже если толщина меньше, армировать придется, если стены штукатурят до полной усадки дома.

И это только часть большой темы армирования, которое может быть Т-образным, затрагивать стыки двух видов материала, касаться стен возле проемов, наконец, со стен переходить в необходимость усиления стяжки пола. Перед работой, даже если она будет осуществляться руками рабочих, имеет смысл хотя бы немного узнать об особенностях процесса, чтобы увереннее его контролировать.

Об особенностях монтажа арматурного каркаса смотрите далее.

Как армировать монолитные стены из бетона?

Бетон является самым востребованным в мире строительным материалом. Его используют при строительстве фундаментов, стен частных и многоэтажных жилых домов, мостов и тоннелей, дамб и дорог. Однако зачастую применяется не бетон, а железобетон – при строительстве используется армирующий материал разного вида. В данной статье подробно разберем зачем, как и когда необходимо выполнять армирование монолитных стен из бетона.

Зачем армировать бетонные стены: преимущества и недостатки

Бетон – высокопрочный материал, способный выдерживать огромные нагрузки без вреда для себя. Для чего же его ещё и армировать? Ответ прост. Данный материал переносит нагрузки на сжатие, не деформируясь и не растрескиваясь. Однако любые другие нагрузки, например, изгиб или растяжение, для бетона могут оказаться критическими. Возведенные из него стены покрываются сетью трещин, деформируются и даже рассыпаются. Конечно, это недопустимо при строительстве объектов, которые должны прослужить многие десятилетия.

Поэтому перед заливкой бетона в опалубку будущей стены, в неё предварительно устанавливают арматуру или арматурный каркас. Данное решение имеет множество достоинств:

повышение прочности материала, способность выдерживать все виды нагрузок;
возможность строительства сложных архитектурных деталей, вроде полукруглых ступеней или эркеров;
отсутствие трещин;
повышение срока службы бетонных построек;
устойчивость к пучению почвы.

То есть, качественно и правильно выполненное по технологии армирование, позволяет вывести бетон на новый уровень, избавив от недостатков и наделив дополнительными преимуществами для строительства стен и других конструкций.

Пример монолитного здания нестандартной формы, построенного из композиции бетона и арматуры.

Однако тут есть и недостатки, правда, их немного. В первую очередь это повышение стоимости строительства. Стоит материал для армирования стен недешево, поэтому нужно заранее провести расчет и составить смету, прежде чем приступать к закупке материала и начинать строительство. Кроме того, повышаются затраты времени на подготовку к заливке. Тут всё зависит от выбора способа армирования бетона – приходится ли вносить специальные добавки в смесь, собирать каркас или же выполнять другие подготовительные работы, требующие наличие определенного навыка, а иногда и дорогостоящих инструментов.

Способы армирования монолитных стен

Следующий важный вопрос, связанный с армированием стен – выбор подходящего материала. Хотя обычно на ум приходят классические прутки из железа, сегодня в строительстве широко используются многочисленные аналоги. Изучить следует все варианты, чтобы лучше вникнуть в тему.

Способов армирования стен существует три:

Монолитное.
Сеточное.
Волоконное (дисперсное).

Каждый из них следует поподробнее разобрать, чтобы узнать способ и сферу применения.

Монолитное

Монолитное армирование является самым распространенным. Это те самые прутки, о которых говорилось выше. Используется при возведении практически всех видов бетонных построек, включая стены. Из стальной либо композитной арматуры собирается каркас, который помещается в опалубку и заливается бетонной смесью.

Следует отметить, что желательно для сборки каркаса пользоваться не сваркой, повреждающей прутья, а специальным оборудованием и вязальной проволокой. Такой подход позволяет, получить прочный каркас не повреждая арматуру. Для небольших объемов работ рекомендуется использовать крючок для вязки арматуры. Если же предстоит выполнить тысячи вязальных соединений, то лучше подойдет специальный пистолет, особенно для мало опытных строителей.

Сами прутки бывают разного размера, и могут иметь как гладкую, так и ребристую поверхность. Конечно, это влияет на эксплуатационные качества арматуры, поэтому подходить к выбору следует ответственно.

Сеточное

Следующий вариант – сеточное армирование. Тут тонкая проволока соединена в карты. Толщина проволоки и размер ячеек может различаться, поэтому есть возможность выбрать наиболее подходящий материал. Подходит, если нужно выполнить армирование бетонной стяжки, усилить отверстие в бетонной стене или же отремонтировать небольшой участок монолита, к примеру, цокольного этажа. Встречаются как классические стальные сетки, так и композитные, полимерные. Стальные являются наиболее прочными и дешевыми, но при этом они боятся коррозии. Композитные – самые дорогие, зато объединяют в себе прочность и устойчивость перед влагой.

Волоконное

Наконец, третий вариант армирования – волоконное. Оно заметно отличается от способов описанных выше. Тут используется дисперсное армирование. В готовый раствор, вводится фибра – мелкое волокно, напоминающее что-то среднее между нитками и пухом. Получившийся бетон лучше противостоит не только растяжению и изгибу, но и истиранию, ударам.

Разновидности фибры для армирования бетона.

Данный вид армирования используют, если нужно повысить прочность тонкого слоя бетона. Но также он находит применение, если нужно дополнительно укрепить конструкцию, на которую приходится механическая нагрузка. Относится это к проблемным участкам, таким, как лестницы в многоэтажных домах. Чтобы повысить прочность ответственного объекта, используют не только монолитное, но и волоконное армирование.

Технология выполнения армирования

От выбранного материала зависит и технология использования. Проще всего дело обстоит с волоконным армированием. Фибру добавляют в бетон и тщательно перемешивают. Когда она распределится по всему объему раствора, его заливают в соответствующие формы и дожидаются застывания – никаких дополнительных или подготовительных работ выполнять не нужно. Иногда, для усиления ответственных конструкций, фибру комбинируют с арматурой.

На видео ниже, пример того какую нагрузку способен выдержать бетон армированный только металлической фиброй.

Сеточное армирование самый простой в исполнении способ армирования. Готовые сетки соединяются между собой в единый каркас, который обставляется опалубкой и заливается бетоном.

Иначе обстоит дело с классической арматурой. Как уже говорилось выше, её могут укладывать в опалубку или собирать из неё каркас будущей стены – всё зависит от конкретного вида строительства. Чаще всего сначала собирается стальной каркас, затем устанавливается опалубка, в которую заливают бетонную смесь. Данный способ армирования монолитных стен является самым популярным, именно его разберем подробнее.

Пример выполнения армирования монолитной бетонной стены стальной арматурой: фото, чертежи и схемы

Для того чтобы подробнее изучить технологию, рассмотрим на примере, как правильно выполняется армирование монолитной стены толщиной 25 см. В качестве основных прутов используются арматура класса А500С диаметром 12 мм, размер ячейки основной сетки 200х200 мм. Для конструктивных элементов используем арматуру класса А1. Вязку арматуры выполняют крючком, используем вязальную проволоку толщиной 1,2 мм.

Следует запомнить, что минимальный процент армирования стен равен 0.1 % от площади поперечного её сечения, а максимальная площадь рабочей продольной арматуры равна 5 %. От процента армирования зависит и расход арматуры на 1 м3 бетона.

Как уже говорилось выше, каркас собирают либо до установки опалубки либо после. В нашем примере усиления бетонных стен лифтовых шахт, удобнее всего с начало выставить внутренние ядра, а затем вокруг них собрать каркас.

Перед тем как начинать выполнять армирование следует почистить от бетона выпуска арматуры и выровнять из по вертикали.

Процесс вязки основной сетки, начинается с монтажа вертикальных прутов, затем к ним с шагом 20 см привязываются горизонтальный. Размер нахлеста арматуры в стене согласно чертежу 40 диаметров арматуры, для 12 мм, это 48 см, больше можно меньше нет. Стыковку горизонтальных прутов необходимо выполнять в шахматном порядке.

После того как связали 2 слоя основной сетки, выполняем усиление углов стен согласно схеме приведенной ниже.

Чертеж по выполнению армирования угла монолитной стены.

С низу на фото финальный вид выполненного армирования угла бетонной стены.

Важно чтобы арматура от края проема заходила в стенку на 40 диаметров прута, для 16 мм, это 64 см.

Чертеж по выполнению армированию дверного проема в монолитной стене.

Принцип усиления отверстия такой же как и у дверей. Просто в данном чертеже отверстие находится у края стенки, что не позволяет запустить 16 арматуру на 64 см. Поэтому её запускают на 37 см по бокам, а 27 см делают загиб, внутрь другой стенки. Как это выглядит смотрите на фото ниже.

Схема для выполнения армирования отверстий в стенах из бетона.

Финишный вид выполненного армирования отверстия.

На собранный каркас устанавливают фиксаторы защитного слоя для арматуры, после монтируется опалубка и заливается бетон.

Как видите, армирование бетонных стен является не таким простым процессом, существуют свои особенности и нюансы. Важно изучить вопрос подробно и глубоко, чтобы избежать ошибок в процессе армирования, которые могут сказаться на монолитной конструкции в будущем. Напоследок порекомендуем видео материал по теме, где арматурщик с опытом рассказывает и показывает особенности армирования железобетонных стен.

Если у вас, после изучения статьи, все же остались вопросы, задавайте их в комментариях, мы обязательно вам поможем.

Какой расход арматуры на 1 м3 бетона

Для правильного расчета расхода арматуры на 1 м 3 бетона необходимо соблюдать строительные нормы и требования по армированию железобетонных конструкций. Так как, для конструкций разного типа, процент содержания стальных стержней в железобетоне может существенно отличается.

Какие показатели влияют на расчет расхода

При расчете расхода арматуры для армирования железобетонных конструкций следует учесть:

Вид и тип строения. Нормы армирования для каждой конструкции свои, они регламентируются, ГОСТ и СНиП.
Марку бетона. Чем выше марка, тем больше у бетона показатель сопротивления сжатию и растяжению, данные характеристики учитываются при вычислениях.
Размер и вес строения. Чем больше масса постройки, следовательно, тем больше процент содержания стали в бетоне. . Показатели расчетного сопротивления на растяжение и сжатие у стержней более высокого класса выше.

Все вышеперечисленные характеристики учитываются при расчетах количества арматуры требуемого для армирования возводимой конструкции. От их величины зависит и объем требуемого материала на 1 м 3 бетона. Так как эти показатели для каждой конструкции свои, то и расход для них будет разный.

Как рассчитывается расход арматуры на куб бетона

Согласно СП 52-101-2003 конструкцию можно назвать железобетонной, если площадь сечения продольных стальных стержней равна минимум 0,1 %, от площади сечения бетона. Максимальный процент содержания стальных стержней в бетоне равен 5, в местах стыковки, например колонн, этот показатель может доходить до 10. Рекомендуемый диапазон, это 0,5-3 % арматуры, от площади сечения бетона.

Исходя из конструктивных требований СП 52-101-2003, норма расхода арматуры для армирования железобетонных конструкций, находится в пределах от 20 до 430 кг на 1 м 3 бетона.

Таблица расхода арматуры

В данной таблице, рассчитан вес арматуры, необходимый для армирования железобетонных конструкций, в зависимости её количества в процентах от площади сечения бетона.

Содержания арматуры, %	Масса арматуры на 1 м 3 бетона, кг
0.1	7.85
0.5	39.25
1	78.5
1.5	117.75
2	157
2.5	196.25
3	235.5
3.5	274.75
4	314
4.5	353.25
5	392.5

Примеры расчета расхода арматуры

Как уже было сказано выше, количество стержней требуемых для армирования зависит от типа конструкции, ниже приведены примеры как проводить расчёты для них.

Ленточный фундамент

Пример схемы усиления ленточного фундамента.

Порядок выполнения расчета расхода по схеме приведенной выше:

Считаем площадь сечения бетона: 120*40=4800 см 2 .
Площадь сечения продольной арматуры: 14*1,131=15,834 см 2 .
Находим процент содержания продольных стержней в бетоне: 15,834/4800*100=0,329875%, округляем 0,33 %.
С помощью таблицы расхода переводим проценты в кг, для этого: 0,33/0,1*7,85=25,905 кг.
Для изготовления одного хомута необходимо 3 м прута толщиной 8 мм (вес 1 метра 0,395 кг), всего на 1 м 3 фундамента уйдет 7 хомутов, а это: 7*0,395= 2,765 кг.
Также понадобятся 4 соединительных стержня длиной 50 см, и диаметром 8мм, всего: 4*0,5*0,395=0,79 кг.
Получаем на 1 м 3 бетона ленточного фундамента при таком армировании, всего уйдет: 25,905+2,765+0,79=29,46 кг арматуры.

Так, рассчитав требуемый объем бетона и количество стержней на 1 м 3 , можно узнать, сколько тонн стали необходимо для армирования всего фундамента. Но также следует учесть количество и размер нахлестов арматуры, и подсчитать количество дополнительных элементов по усилению углов и других элементов.

Монолитная плита перекрытия

Рассчитаем на примере армирования плиты перекрытия толщиной 20 см, так как это самый распространённый размер. Шаг армирующей сетки 200 на 200 мм диаметр стержня 10 мм, усиления 14 мм – шаг 200 мм.

Схематический пример армирования перекрытия.

Порядок расчета расхода на 1 м 3 перекрытия по схеме:

Таким образом, можно произвести расчеты для перекрытий различных конструкций. Но при этом следует ещё учесть расход на стыки, усиления в зоне продавливания, и другие дополнительные элементы, в зависимости от формы и особенностей строения.

Железобетонная колонна

Рассчитаем расход для армирования колонны 300 на 300 мм. Продольная арматура класса А500С диаметром 16 мм – 4 шт, поперечная А240 – 8 мм. Порядок расчета:

Считаем размер площади сечения колонны: 30*30=900 см 2 . равна: 4*2,01=8,04 см 2 .
Рассчитываем процент содержания продольных прутов в бетоне: 8,04/900*100= 0,893 %.
Переводим проценты в кг, для этого: 0,893/0,1*7,85= 70,1 кг.
При таком сечении 1 м 3 бетона в длину это 11 метров колонны.
На 11 метр колонны при шаге 25 см уйдет около 45 хомутов.
На 1 хомут уходит 1 метр стержня диаметром 8 мм весом 0,395 кг, значит всего на куб: 45*0,395=17,775 кг.
Всего на куб бетона колонны уйдет, 70,1+17,775=87,875 кг арматуры.

Все расчеты по расходу стали являются теоретическими, к каждому случаю следует подходить индивидуально, учитывать все действующие нагрузки на конструкцию, так как от этого зависит минимальный процент армирования, а от него, то, сколько арматуры уйдет на 1 м 3 бетона. Если остались вопросы, задавайте в комментариях, будем рады помочь.

Арматурные работы: советы профессионала, приёмы и секреты

В этой статье мы расскажем о разных видах армирования конструкций и откроем некоторые секреты профессии арматурщика. Также будут приведены упрощённые расчёты, описания документации, схемы армирования. В статье вы найдёте практические советы и рекомендации по ведению арматурных работ.

Виды армирования

Армирование — неотъемлемая часть конструкции, материал которой предусматривает переход из жидкого состояния в твёрдое. Этот процесс называют схватыванием или твердением. По способам армирования различают:

Дисперсное — добавление в жидкий раствор фибровых волокон или металлической стружки. Придаёт монолитному участку жёсткость и стойкость к истиранию. Применяют в устройстве полов, стяжек. Может применяться в комбинации со стержневым способом.
Стержневое — в объём бетона или раствора включают систему стержней (сетку, каркас), которая распределяет нагрузку внутри конструкции. Применяют для несущих и отдельно стоящих элементов зданий.
Слоевое (укрепление слоя) — в слой жидкого раствора или шпатлёвки включают сетку для придания стабильности отделочного слоя. Применяют при отделке и ремонте плоскостей.

В данной статье мы рассмотрим армирование конструкций при помощи каркаса и сеток.

Армирование конструкций

Отвердевший бетон выдерживает высокие нагрузки на сжатие — до 1000 кг/см², но неустойчив на излом, разрыв и растяжение. При этом его производство — относительно недорогое.

Арматурный стержень воспринимает значительные нагрузки на растяжение, но неустойчив к сжатию и изгибу. К тому же стоимость производства высока, учитывая, что в неё входят расходы на добычу металла .

Поскольку любая несущая конструкция подвергается комбинированным нагрузкам, необходим материал, удовлетворяющий нескольким требованиям. Комбинация арматурных стержней и бетона даёт комбинацию их свойств. В результате получается железобетон, устойчивый к сжатию, изгибу и излому.

Поскольку все ж/б изделия условно подразделяются на заводские и местного производства, арматура работает в них по-разному. Большинство заводских изделий производится с использованием предварительно напряжённой арматуры. Перед укладкой бетона в форму стержни предварительно растягивают (напрягают) специальным устройством. После отвердения напряжение в стержнях остаётся — арматура как бы «поджимает» весь элемент вдоль них, что значительно улучшает механические свойства детали. Например, балка или плита с предварительно напряжённой арматурой выдерживает большие нагрузки (+ 40–60%) на изгиб, чем обычные.

В высотных зданиях арматурный каркас служит основой всей конструкции. Стержни переходят из одного элемента в другой, что делает их взаимосвязанными между собой и придаёт требуемую жёсткость каркасу здания. Этот эффект даёт возможность возводить небоскрёбы на относительно малой площади.

Армирование СНиП

При строительстве ответственных зданий и сооружений расчёт сечения и количества стержней — один из основных. Нормы армирования регламентируются документами — СНиП 2.03.01–84 «Бетонные и железобетонные конструкции» и приложением к нему «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий. Пособие по проектированию». В этих документах подробно описаны расчёты, допуски и требования к конструкциям, в которых применено армирование.

Условия эксплуатации и требования к самим стержням нормируются документом ГОСТ 10884–94 «Сталь для железобетонных конструкций» .

Глубокие расчёты необходимы при строительстве крупных и сложных объектов — высотных зданий, мостов, башен, плотин. Для расчёта армирования конструкций в частном строительстве достаточно придерживаться основных правил, которые актуальны для всех случаев применения арматуры.

Сортамент арматуры

Ещё одним полезным документом является сортамент. В нём приведены все возможные характеристики арматурных изделий — вес погонного метра и зависимость его от диаметра, площадь сечения стержня и марки стали и многие другие. Эти данные необходимы при более сложных расчётах — монолитных перекрытий, резервуаров или зданий, имеющих более 3-х этажей.

Класс арматуры

Как правило, в частном порядке используют самые распространённые марки и диаметры стержней. Условно этот набор можно назвать «оптимальным разрядом». В него входят стержни диаметром от 6 до 18 мм. Классы арматуры оптимального разряда по ГОСТ 5781:

А1 (А240). Гладкий прут Ø 6–12 мм — в бухтах (бобинах, мотках), 12–40 мм — в прутах (круг).
А2 (А300). Имеет винтовые рёбра. Диаметр 10–12 мм — в бухтах, 12–40 мм — в прутах.
А3 (А400). Поперечные рёбра расходятся «ёлочкой» от продольного ребра. Ø 6–12 мм — в бухтах, 12–40 мм — прутах.

Другие марки встречаются редко — в основном на объектах с высокими требованиями, эти изделия изготавливают на заказ из более качественной стали.

Армирование бетона бывает только двух видов по конструкции — плоская сетка (может быть изогнута) или пространственный каркас. Сетку применяют для лежачих плит и стяжек, пространственный каркас — для объёмных элементов — балок, перемычек, армопояса , колонн, стен и др. При этом две сетки, устроенные на стабильном расстоянии друг от друга, уже представляют собой каркас (например, стеновой).

Расчёт армирования

Когда определена форма изделия (элемента) и его размер, дело остаётся за малым — определить диаметр и шаг ячейки каркаса. В строительстве с невысокими требованиями оптимально применить эффективную систему адаптированного расчёта. Принцип применения арматуры разного диаметра прост — чем больше нагрузки несёт элемент, тем толще необходимы стержни.

Показатели каркасов и сеток для разных конструкций:

В адаптированном расчёте можно применить общий принцип — достаточный шаг ячейки будет равен диаметру стержня, умноженному на 10. В ответственных местах — примыкания и соединения элементов — следует добавлять усиления, т. е. устанавливать дополнительные стержни.

Схема армирования

Как правило, из железобетона устраивают два вида элементов — балки и плиты. В 80% случаев для выполнения каркаса любой сложности достаточно будет двух позиций:

рабочие стержни — пруты арматуры Ø 12–18 мм, устроенные вдоль конструкции;
распределительные (конструктивные) элементы — изделия из проволоки Ø 6–8 мм, которые распределяют в пространстве и фиксируют рабочие стержни с заданным шагом.

Разумеется, понадобится вязальная проволока.

Схема армирования балки: 1 — армирование лежачих, фундаментных балок и армопояса; 2 — армирование висячих балок, фундамента; 3 — защитный слой 40 мм; 4 — вспомогательные рабочие стержни; 5 — основные рабочие стержни; 6 — хомут Схема армирования балки: 1 — армирование лежачих, фундаментных балок и армопояса; 2 — армирование висячих балок, фундамента; 3 — защитный слой 40 мм; 4 — вспомогательные рабочие стержни; 5 — основные рабочие стержни; 6 — хомут

Если балка предполагается висячая, все стержни в ней должны быть одинакового сечения (не менее 16 мм). Для лежачей балки вспомогательные стержни могут быть меньшего диаметра.

Схема армирования плиты: 1 — лежачая плита; 2 — висячая плита; 3 — «лягушка»; 4 — распределительная арматура; 5 — рабочая арматура Схема армирования плиты: 1 — лежачая плита; 2 — висячая плита; 3 — «лягушка»; 4 — распределительная арматура; 5 — рабочая арматура

Каркас висячей плиты представляет собой две зеркально расположенные сетки. Равное расстояние между ними удерживается с помощью ограничителей.

Станок для арматуры

Для того чтобы изготовить элементы типа «хомут» или «лягушка» потребуется специальное приспособление — гибочный станок. Если предполагается ощутимый объём бетонирования, начать следует именно с изготовления этого станка из подручного материала. Он представляет собой верстак на стальной раме, надёжно установленный в горизонтальном положении.

Чтобы собрать станок для арматуры на месте, вам понадобится подручный материал — обрезки металла, среди которых должны быть два уголка 40х40 или 45х45.

Основной элемент станка — упор со втулкой. В середине верстака привариваем вертикально стержень длиной 8–10 мм и подбираем стальную трубку, которая свободно на него наденется.
К трубке привариваем рычаг — лучше всего уголок горизонтальной полкой к трубке. Если уголка нет, тогда упор в 100 мм от приваренного стержня.
К наружному краю рычага привариваем удобную ручку.
Укладываем арматуру наибольшего диаметра (но не более 18 мм), которую необходимо гнуть параллельно длинному краю верстака.
Привариваем к верстаку упор — лучше всего уголок.

Станок может иметь произвольную конструкцию. Основная идея — сила прикладывается в трёх точках через рычаги.

В продаже часто можно встретить заводские ручные приспособления для загиба арматуры, но они редко выдерживают интенсивные нагрузки и предназначены для домашнего использования. Для больших объёмов можно приобрести электрический гибочный станок 220 или 380 В. При помощи электрического станка можно выгибать довольно сложные элементы, которые используют в том числе и в художественной ковке. Цена нового электрического гибочного станка до 40 мм начинается от 70 000 руб.

Сварка арматуры

Самая распространённая ошибка при выполнении арматурных работ — применение электросварки для соединения элементов каркаса. Причины, по которым этого делать нельзя:

Перегрев металла. При производстве арматуры классов А1, А2, А3 используется сталь с относительно высоким содержанием углерода. Это значит, что после нагрева она теряет до 50% свойств по прочности. Это особенно важно для соединений под углом.
Неправильное распределение нагрузки. Жёстко зафиксированный (приваренный) участок стержня как бы вычленяется из него и работает отдельно от остальной его части. По этой причине возникают ненормальные напряжения, сосредоточенные в местах жёсткой фиксации (сварки) вместо того, чтобы распределяться по всей длине.
Неправильно собранный каркас останется только выбросить (невозможно переделать).
Опасность для других рабочих — возможно случайное поражение током.
Затраты на электричество.

Однако есть случаи, когда сварка не только незаменима, но и обязательно требуется:

Установка закладных деталей (ЗД). ЗД — приоритетные элементы, на которых сосредотачивается большая нагрузка. Они ввариваются в каркас для лучшей передачи нагрузки на стержни.
Сварка продольных стыков (перехлёстов). Перегретая арматура сохраняет до 70% свойств на растяжение. К тому же на перехлёсте она сдвоена. Сварка продольных стержней «в стык» лишена смысла.
Крепление по месту к уже существующим ЗД или стальным элементам (при реконструкции зданий).

Вязка арматуры

Скрепление пересекающихся стержней между собой — кропотливая и трудоёмкая работа. Но её нельзя избежать при армировании конструкций. Для этого используют мягкую вязальную проволоку толщиной от 0,5 до 2,5 мм. Приспособление для работы — крючок арматурщика — каждый специалист подбирает себе сам. Есть небольшой ассортимент заводских моделей, но в подавляющем большинстве случаев крючок изготавливают на месте из прута проволоки Ø 8–12 мм. Для этого необходимо выгнуть его в удобной форме и заточить с одного конца. На обратном конце стержня крючка можно надеть пластиковую трубку. Также крюк можно установить в аккумуляторный шуруповёрт, что значительно облегчит работу.

Для облегчения труда арматурщика есть развитые формы вязального крючка:

Заводской арматурный крючок. Между ручкой и стержнем крюка установлен подшипник.
Автоматический крюк. Вращается за счёт пружины в рукояти, соединённой с жалом.
Вязальное устройство (пистолет). Операция автоматизирована, пистолет сам поджимает стержни и вяжет проволоку.

При создании каркасов для разных элементов применяют разный шаг вязки. Чем более ответственный участок — тем плотнее будут расположены узлы.

Шаг узлов в разных каркасах:

Арматурные работы часто сопряжены с установкой опалубки, которую часто смазывают маслом для облегчения демонтажа. Внимательно следите за тем, чтобы масло не попадало на стержни — это приведёт к отсутствию сцепления между бетоном и арматурой. Использование сильно окисленной арматуры категорически нежелательно.

Зачем бетону нужна арматура, деформация бетонной конструкции!

Ведя разговор о бетоне, нельзя забывать о железобетоне. За счет исключительных качеств, он широко применяется в современном строительстве. Железобетон – это прежде всего бетон, в который вводятся стальные стержни называемые арматурой. Само слово «арматура» – итальянского происхождения и в переводе на русский означает «вооружение». Зачем же нужно «армировать» бетон?

Деформация конструкции вследствие сжатия и растяжения

На строительные конструкции действуют сжатие и растяжение. Из-за этого конструкции деформируются. Для примера, наглядно можно представить обе силы, если взять обыкновенную резинку, положить ее на две опоры и нажать на нее в середине. Резинка сожмется в верхней части, но зато растянется в нижней. В средней же части длина резинки не изменится. Та условная линия, которая разделяет резинку на две части – сжатую и растянутую, называется нейтральной осью. При работе бетонной конструкции на изгиб получается аналогичная картина ее деформации.

Конструкции из бетона при изгибе разрушаются при очень малой нагрузке. Прочность же стального стержня на растяжение в 100 – 200 раз выше, чем у бетона. Значит, если заставить оба материала (бетон и сталь) работать как одно целое, т. е. добиться одинаковой прочности в зоне сжатия и в зоне растяжения изгибаемой конструкции, то можно в несколько раз повысить прочность сооружения на изгиб. Для этого в растянутую часть вводят несколько стальных стержней (арматуру) определенного сечения. Теперь уже конструкция не ломается при изгибе и может выдерживать во много раз большую разрушающую нагрузку.

Может возникнуть вопрос, как же могут совместно работать в одной конструкции два таких разнородных материала, как бетон и сталь?

Все дело в их свойствах: большая прочность на сжатие; высокая прочность арматурной стали на растяжение; большая сила сцепления бетона со сталью; почти одинаковое изменение длины бетона и стали при изменении температуры.

За счет прочного сцепления бетона с арматурой, ее нельзя выдернуть. При твердении бетон уменьшается в объеме и обжимает арматуру, а значит еще прочнее сцепляется с ней. Сила сцепления с арматурой будет возрастать со временем и тем больше, чем плотнее бетон и чем больше шероховатость поверхности арматуры.

Очень малая теплопроводность бетона весьма полезна для железобетонных конструкций: бетон хорошо защищает арматуру от резких изменений температуры.

Армирование монолитных конструкций

Для начала немного истории. Изобретение железобетона началось с открытия цемента. Первый цемент был получен в 1796 году англичанином по фамилии Паркер. Цемент был получен путем обжига глины и известкового камня. Полученные смеси на основе цемента с добавлением песка и щебня применялись в строительстве для устройства перегородок, малопролетных балок. Материал получился высокопрочным на сжатие, огнестойким, достаточно дешевым. Применение его было ограниченно низкой прочностью материала на разрыв.

Некоторые принципиально похожие на современный железобетон конструкции применялись даже в 1802 году при строительстве Царскосельского дворца в г. Царское село, пригороде Санкт-Петербурга. Тогда были использованы металлические стержни совместно с вяжущим веществом - известковым тестом для устройства перекрытий дворца.

Однако до совмещения бетона и арматуры было еще далеко. Как ни странно предложения по устройству конструкций из бетона, пронизанного металлическими стержнями поступавшие от строителей: в 1854 году английский штукатур Вильям Вилкинсон получил патент на использование железобетона и даже возвел из него небольшой домик, а в 1861 году независимо от него француз Куанье издал брошюру «Применение бетона в строительном искусстве» в которой описывал применение металлических стержней совместно с бетоном, не получили никакого распространения и массового применения.

А вот честь открытия железобетона почему-то принадлежит садовнику Жозефу Монье. Он изготавливал из цементобетона декоративные кадки для садовых деревьев, когда они трескались от прорастающих корней решил скрепить из железными обручами, а чтобы не портить внешний вид обручи снова обмазал пескобетоном. Получилась очень удачная конструкция, Монье как весьма предприимчивый человек начал думать над применением данной системы, разработал и построил мост, запатентовал железобетонные балки и в конце концов в 1880 году получил общий патент на применение железобетона. Не будучи строителем он не мог правильно оценить взаимодействие и совместную работу металла и бетона, в частности он рекомендовал располагать армирующие сетки по центру конструкции.

Но тут уже в дело вступили профессиональные строители усовершенствовавшие технологию, рассчитавшие и правильно расположившие армирующие сетки в бетоне. Не могу здесь не упомянуть немецкого инженера Гюстава Вайса, который выкупил патент Монье, произвел исследования конструкций соединяющих железо и бетон и в 1887 году перенес арматуру из середины бетонной плиты в ее нижнюю часть тем самым значительно увеличив ее рабочий пролет и положив начало современному монолитному строительству.

Итак, к чему же пришло современное представление о железобетоне. Здесь я расскажу о том как правильно в соответствии с нормами современного строительства произвести армирование конструкции и как проверить правильность выполнения этих работ если вы являетесь Заказчиком.

Основные направления применения монолитных конструкций - это различные виды балок. Да, и перекрытие - тоже технически балка, просто широкая и тонкая. Рассчитывается данная конструкция в сечении по пролету. Рассмотрим картинку:

Зоны работы свободной балки в пролете Зоны работы свободной балки в пролете

Как видно в продольном сечении есть несколько зон. Верхняя часть белки в пролете - сжимается, нижняя - растягивается. Над опорами все ровно наоборот. Конечно если балка свободная, то есть ее опирание на опоры не защемлено, то растяжение над опорной части незначительно.

Как я писал выше в железобетоне на растяжение работает именно арматура, бетон же славится своей прочностью на сжатие.

На нижнем рисунке указан армирующий стержень который воспринимает нагрузку растяжения в нижней части пролета и не дает конструкции разрушится.

Теперь немного физики на пальцах. Все мы инстинктивно понимаем закон рычага, тот самый рычаг которым Архимед грозился перевернуть землю. Как ломается балка или другая конструкция. Мне почему-то легче представить это в вертикальном положении. Вот есть стержень, например карандаш, нижний конец жестко зажат в тиски, а верхний я начинаю изгибать. Естественно усилие воздействует на ту точку, которая зажата в тиски, чес длиннее карандаш тем легче его сломать, у моего воздействия больший рычаг.

Сопротивляется моему воздействию карандаш сжимая свою часть, направленную в сторону моего воздействия, растягивая противоположную. Рычаг этого сопротивления связан с толщиной этого карандаша. При этом если глянуть вглубь, то внутренние части стержня растягиваются и сжимаются меньше, то есть их вклад в сопротивление меньше.

Если развернуть горизонтально, положить наш карандаш-балку на опоры и начать на него давить картина будет приблизительно та же. Причем стоит отметить что если концы карандаша защемить то он будет выдерживать большую нагрузку ибо в работу включатся верхние части защемленных концов работая на растяжение.

Собственно на пальцах это и есть весь принцип сопромата. Приложили нагрузку - возникла деформация в результате возникло напряжение которое стало сопротивляться нагрузке, пока все в пределах нормы все это упруго, связи между атомами материала не нарушаются, если нагрузка слишком большая деформация становится слишком большой, расстояния между атомами вещества увеличиваются так сильно, что атомные связи разрушаются и все ломается, течет и падает. Задача инженера вовлечь в работу наибольшую часть конструкции обеспечив максимальную реакцию при небольшой деформации.

Теперь к нашему частному домику. Все эти описания наверху я делал для того, чтобы объяснить общие принципы работы армированной конструкции. Поняв эти принципы вы сможете на глаз определить правильно ли выполнено армирование, добавим некоторые способы соединений и собственно все, что вам надо знать.

Читайте также: