Будь-яка будівля, незалежно від її призначення, немислима без надійної основи. Зведення фундаменту - одне з найважливіших і природних завдань всього циклу будівництва в цілому, і цей етап, до речі, часто є одним з найбільш трудомістких і витратних - нерідко до третини кошторису йде саме на нього. Але разом з тим тут мають бути абсолютно виключені будь-які спрощення, нерозумна економія на якості та кількості необхідних матеріалів, нехтування чинними правилами та технологічними рекомендаціями.
З усієї різноманітності фундаментних конструкцій максимальною популярністю користується стрічкова, як найбільш універсальна, придатна для більшості будинків, що зводяться у сфері приватного будівництва та господарських споруд. Така основа відрізняється високою надійністю, але, звичайно, при якісному його виконанні. А ключовою умовою міцності та довговічності є грамотно сплановане та правильно проведене армування стрічкового фундаменту креслення та основні принципи влаштування якого і стануть питаннями розгляду у справжній публікації.
У статті, крім схем, буде наведено кілька калькуляторів, які допоможуть будівельнику-початківцю у виконанні цього досить непростого завдання створення стрічкового фундаменту.
Загальні концепції. Переваги стрічкового фундаменту
Отже, коротко, кілька загальних понять про влаштування стрічкового фундаменту. Сам по собі він є суцільною бетонованою смугою, без розривів на дверні або ворітні отвори, що стає основою під зведення всіх зовнішніх стін і капітальних внутрішніх перегородок. Сама стрічка заглиблюється на певну розрахункову відстань у ґрунт і одночасно виступає зверху своєю цокольною частиною. Ширина стрічки та глибина її закладання, як правило, витримується єдиною на всьому протязі фундаменту. Така форма сприяє найбільш рівномірному розподілу всіх випадаючих на основу будівлі навантажень.
Стрічкові фундаменти теж можуть поділятися на кілька різновидів. Так, їх не тільки заливають із бетону, але й роблять збірними, застосовуючи для цього, наприклад, спеціальні фундаментні залізобетонні блоки, або використовуючи бутове наповнення. Проте, оскільки наша стаття присвячена армуванню, надалі розглядатиметься лише монолітний варіант фундаментної стрічки.
Стрічковий фундамент можна віднести до універсального типу основ. Такій схемі зазвичай віддається перевага у таких випадках:
- При зведенні будинків з важких матеріалів – каменю, цегли, залізобетону, будівельних блоків та подібних до них. Одним словом, коли потрібно рівномірно розподілити дуже значне навантаження на ґрунт.
- Коли в планах забудовника отримати у своє розпорядження повноцінний підвал або навіть цокольний поверх, тільки стрічкова схема може це дозволити.
- При будівництві багаторівневих будівель із застосуванням важких міжповерхових перекриттів.
- Коли ділянка під забудову характеризується неоднорідністю верхніх шарів ґрунту. Виняток становлять лише зовсім не стійкі ґрунти, коли створення стрічкового фундаменту стає неможливим чи нерентабельним, і є сенс звернутися до іншої схеми. Неможливий стрічковий фундамент і в регіонах із вічною мерзлотою.
Монолітний стрічковий фундамент має неабияку кількість інших переваг, до яких можна віднести довговічність, що оцінюється багатьма десятками років, відносну простоту і зрозумілість зведення, широкі можливості в плані прокладання інженерних комунікацій та організації утеплених підлог першого поверху. За своїми якостями міцності він не поступається монолітним плитам, і навіть перевершує їх, вимагаючи при цьому менших витрат матеріальних засобів.
Однак, не слід думати, що стрічковий фундамент є абсолютно вразливою конструкцією. Всі перелічені переваги будуть справедливі лише в тому випадку, якщо параметри споруди, що зводиться, для будинку будуть відповідати умовам району будівництва, розрахунковому навантаженню, мати закладений резерв міцності. А це, у свою чергу, означає, що до проектування фундаменту (будь-якого, до речі) завжди пред'являються особливі вимоги. І армування стрічки серед цих проблем займає одну з ключових позицій.
Ширина стрічки фундаменту та глибина її закладання
Це – два ключові параметри, від яких залежатиме і сама схема армування майбутньої фундаментної стрічки.
Але ступеня заглиблення в ґрунт стрічкові фундаменти можна розділити на дві основні категорії:
- Малозаглиблений стрічковий фундамент підійде для будівництва каркасних споруд, невеликих заміських будинків та господарських будівель, за умови досить стабільного, щільного ґрунту на ділянці. Підошва стрічки знаходиться вище межі промерзання грунту, тобто зазвичай не опускається нижче 500 мм без урахування цокольної частини.
- Для будівель, що будуються з важких матеріалів, а також на ділянках, де стан ґрунту не відрізняється стабільністю, потрібна стрічка глибокого закладання. Її підошва вже опускається нижче за рівень промерзання ґрунту, як мінімум на 300÷400 мм, а за наявності в планах будівництва ще й цокольного поверху (підвалу) – ще нижче.
Зрозуміло, що висота фундаментної стрічки загалом, зокрема й глибина її залягання – зовсім на довільні величини, а параметри, які у результаті ретельно проведених розрахунків. При проектуванні враховується цілий масив вихідних даних: тип ґрунтів на ділянці, ступінь їхньої стабільності як у поверхневих шарах, так і зміна структури в міру поглиблення; кліматичні особливості регіону; наявність, розташування та інші особливості ґрунтових водоносних горизонтів; сейсмічні властивості місцевості. Плюс до цього накладається специфіка планованого до зведення будівлі – загальне навантаження, як статичне, створюване тільки масою конструкції (природно, з урахуванням усіх її складових елементів), так і динамічне, що викликається і експлуатаційними навантаженнями, і всілякими зовнішніми впливами, у тому числі вітровими, сніговими та іншими.
Виходячи з вищесказаного, доречно буде зробити одне важливе зауваження. Принципова позиція автора цих рядків у тому, що розрахунок базових параметрів фундаментної стрічки – не терпить дилетантського підходу.
Незважаючи на те, що в інтернеті можна відшукати чимало онлайн-додатків для проведення подібних розрахунків, питання проектування фундаменту все ж таки правильніше буде довірити фахівцям. При цьому анітрохи не заперечується коректність пропонованих програм розрахунку – багато з них повною мірою відповідають чинним БНіП та здатні справді видати точні результати. Проблема лежить у дещо іншій площині.
Суть у тому, що будь-яка, навіть найдосконаліша програма розрахунку вимагає внесення точних вихідних даних. А ось у цьому питанні без спеціальної підготовки обійтись неможливо. Погодьтеся, що правильно оцінити геологічні особливості ділянки під будівництво, врахувати всі навантаження, що випадають на фундаментну стрічку, причому з розкладанням їх по осях, передбачити всі можливі динамічні зміни - непрофесіоналу просто не під силу. Адже кожен вихідний параметр має значення, і недооцінка його цілком може потім зіграти злий жарт.
Щоправда, якщо планується зведення невеликого дачного будиночка або господарської споруди, то запрошення спеціаліста-проектувальника може здатися надмірним заходом. Що ж, на свій страх і ризик господар може звести малозаглиблений стрічковий фундамент, скориставшись, наприклад, зразковими параметрами, наведеними в таблиці нижче. Для легких будівель сильно заглиблена стрічка не потрібна (велике заглиблення може відіграти навіть негативну роль, через застосування дотичних сил при морозному спучуванні грунту). Як правило, у таких випадках обмежуються максимальною глибиною розташування підошви 500 мм.
Тип спорудженого будинку | Сарай, лазня, господарські будівлі, невеликий гараж | Одноповерховий дачний будиночок, у тому числі – з мансардою | Одно- або двоповерховий котедж, розрахований на постійне проживання | Двох або триповерховий особняк |
---|---|---|---|---|
Середнє значення навантаження на ґрунт, кН/м² | 20 | 30 | 50 | 70 |
ТИПИ ГРУНТІВ | РЕКОМЕНДОВАНА ГЛУБИНА | ЗАСТАВКИ СТРІЧКИ | (БЕЗ ОБЛІКУ ЦОКІЛЬНОГО | ЧАСТИНИ ФУНДАМЕНТУ) |
Виражено кам'янистий ґрунт, опока | 200 | 300 | 500 | 650 |
Щільна глина, суглинок, що не розпадається після стиснення зусиллям долоні | 300 | 350 | 600 | 850 |
Сухий пісок, що злежався, супісь | 400 | 600 | Обов'язковий професійний розрахунок фундаменту | |
М'який пісок, мулистий ґрунт або супісь | 450 | 650 | Обов'язковий професійний розрахунок фундаменту | Обов'язковий професійний розрахунок фундаменту |
Дуже м'який пісок, мулистий ґрунт або супісок | 650 | 850 | Обов'язковий професійний розрахунок фундаменту | Обов'язковий професійний розрахунок фундаменту |
Торф'яник | Потрібен інший тип фундаменту | Потрібен інший тип фундаменту | Потрібен інший тип фундаменту |
Ще раз підкреслимо це лише усереднені значення, які не можна розглядати як істину в останній інстанції. У будь-якому випадку, якщо самодіяльний будівельник користується подібними джерелами, певний ризик приймає на свою відповідальність.
Тепер – про ширину фундаментної стрічки.
Тут також є свої особливості. По-перше, для забезпечення жорсткості конструкції фундаменту прийнято дотримуватися правила, що загальна висота стрічки повинна як мінімум удвічі перевищувати її ширину - але це правило дотриматися нескладно. А друге – ширина стрічки в області підошви має бути такою, щоб розподілене навантаження було менше розрахованих параметрів опору ґрунту, природно, ще й з певним конструктивним запасом. Одним словом, фундаментна стрічка з повним навантаженням повинна стояти стабільно, не просідаючи у ґрунт. З метою економії матеріалів нерідко підвищення площі опори підошву стрічкового фундаменту роблять із розширенням.
Напевно, немає сенсу наводити тут формули та табличні значення опору ґрунтів щодо самостійних обчислень. Причина – та сама: не так складність у виконанні розрахунків, як проблеми з коректним визначенням вихідних параметрів. Тобто знову ж таки краще з таких питань звернутися до професіоналів.
Ну а якщо будується легка споруда або дачний будиночок, то можна керуватися тим, що ширина стрічки повинна бути як мінімум на 100 мм більша за товщину стін. Як правило, при самостійному плануванні фундаменту беруть круглі значення, кратні 100 мм, зазвичай від 300 мм і вище.
Армування фундаментної стрічки
Якщо проектуванням стрічкового фундаменту займається спеціаліст, то готове креслення буде, безумовно, включати не тільки лінійні параметри самого бетонного пояса, а й характеристики армування – діаметр арматурних прутів, їх кількість та просторове розташування. Але в тому випадку, коли приймається рішення про самостійне зведення основи під будівлю, при плануванні конструкції необхідно враховувати певні правила, встановлені діючими СНиП.
Яка арматура підійде для цього?
Для правильного планування необхідно хоч трохи розбиратися в сортаменті арматури.
Існує кілька критеріїв класифікації арматури. До них можна віднести:
- Технологія виробництва. Так, арматура буває дротяною (холоднокатаною) та стрижневою (гарячокатаною).
- За типом поверхні арматурні прути розрізняються на гладкі та мають періодичний профіль (рифлення). Профільна поверхня арматури забезпечує максимальний контакт з бетоном, що заливається.
- Арматура може бути призначена для звичайних або заздалегідь напружуваних залізобетонних конструкцій.
Для створення армуючої конструкції стрічкового фундаменту, як правило, застосовують арматуру, що випускається відповідно до ГОСТ 5781. Цей стандарт включає гарячекатані вироби, призначені для армування звичайних та попередньо вбраних конструкцій.
У свою чергу ця арматура розподіляється за класами, від A-I до A-VI. Відмінність головним чином полягає у сортах використовуваної для сталі і, отже, у фізико-механічних властивостях виробів. Якщо арматурі початкових класів застосовується низкоуглеродистая сталь, то виробах високих класів параметри металу наближаються до легованим сталям.
Усі характеристики класів арматури знати за самостійного будівництва необов'язково. А найважливіші показники, які впливатимуть на створення арматурного каркасу – наведено у таблиці. У першому стовпчику показані класи арматури за двома стандартами позначення. Так, у дужках винесено позначення класів, цифрове позначення яких показує межу плинності застосовуваної для арматури сталі – при придбанні матеріалу в прайс-листі можуть виявитися і такі показники.
Клас арматури за ГОСТ 5781 | Марка сталі | Діаметри прутів, мм | Допустимий кут вигину в холодному стані та мінімальний радіус кривизни при згині (d – діаметр прута, D – діаметр оправки для вигину) |
---|---|---|---|
A-I (A240) | Ст3кп, Ст3сп, Ст3пс | 6÷40 | 180 º; D=d |
A-II (A300) | Cт5сп, Ст5пс | 10÷40 | 180 º; D=3d |
-"- | 18Г2С | 40÷80 | 180 º; D=3d |
AC-II (AC300) | 10ГТ | 10÷32 | 180 º; D=d |
A-III (A400) | 35ГС, 25Г2С | 6÷40 | 90 º; D=3d |
-"- | 32Г2Рпс | 6÷22 | 90 º; D=3d |
A-IV (A600) | 80С | 10÷18 | 45 º; D=5d |
-"- | 20ХГ2Ц, 20ХГ2Т | 10÷32 | 45 º; D=5d |
A-V (A800) | 23Х2Г2Т, 23Х2Г2Ц | 10÷32 | 45 º; D=5d |
A-VI (A1000) | 22Х2Г2АЮ, 20Х2Г2СР, 22Х2Г2Р | 10÷22 | 45 º; D=5d |
Зверніть увагу на останній стовпець, у якому вказані допустимі кути вигину та діаметри кривизни. Це важливо з того погляду, що при створенні армуючої конструкції приходьте виготовляти гнуті елементи – хомути, вставки, лапки тощо. При виготовленні кондукторів, оправок або інших пристосувань для гнуття необхідно орієнтуватися на ці значення, оскільки зменшення радіуса згину або перевищення кута може призвести до втрати арматурою своїх властивостей міцності.
Прути класу A-I випускаються у гладкому виконанні. Решта всіх класів (за деякими винятками, які, втім, більше залежать від індивідуальних вимог замовника) – з періодичним профілем.
Для стрічкового фундаменту у приватному будівництві оптимальним вибором буде арматура класу A-III, у крайньому випадку – A-II, діаметром 10 мм та вище.
Для конструкційних елементів армопояса (хомутів, перемичок) зручно використовувати гладкий прут класу A-I діаметром 6 або 8 мм. Застосування арматури вищих класів – невигідно, внаслідок великої її вартості при явної незатребуваності у таких високих фізико-технічних показниках.
"Класична" схема армування фундаментної стрічки. Кількість поздовжніх прутів
Для початку розглянемо типову схему армування прямих ділянок стрічки фундаменту.
В основі лежить прямокутник з обов'язковими рівнями армування зверху і знизу, виконаними з поздовжньої арматури (поз. 1), які з'єднані між собою горизонтальними поперечними (поз. 2) і вертикальними арматурами, що створюють тим самим своєрідну «коробчасту» конструкцію. Таке розташування поясів дозволяє максимально компенсувати дві основні різноспрямовані сили: від загального навантаження, яке створюється будівлею, і від морозного спучування ґрунту. При цьому центральна частина стрічки навантажується найменше, і якщо фундамент має загальну висоту до 800 мм, то двох поясів найчастіше буває достатньо.
При більш високих стрічках застосовують розташування поздовжніх поясів три і більше ярусів. Але, як говорилося, подібні фундаменти розраховувати самостійно – досить ризиковане заняття.
На ілюстрації показано ув'язування поздовжніх лозин в об'ємну конструкцію з використанням відрізків арматури. Такий підхід – цілком допустимо, однак, не відрізняється зручністю. Робота піде набагато швидше і якісніше, якщо на кондукторі заздалегідь готувати хомути за розмірами армопояса, а потім вже пов'язувати всі деталі в загальну конструкцію.
Зверніть увагу на ілюстрацію, на якій стрілками показано два розміри: Н – висота пояса армування та К – його ширина. Слід правильно уявляти, що це не висота і ширина стрічки. Металеві деталі фундаменту обов'язково повинні бути захищені від кисневої корозії шаром бетону. Згідно зі СНиП мінімальний шар становить 10 мм, але для стрічкового фундаменту оптимальним буде 50 мм до краю бетонної конструкції. Це необхідно врахувати при плануванні, а вже в ході монтажу дотриматися необхідних просвітів між арматурою та опалубкою допоможуть нехитрі пристосування. Так, встановити потрібну відстань від донної частини опалубки можна, підклавши уламки цегли або встановивши під нижні прути спеціальні пластикові стійки.
А необхідний просвіт від бічних стінок опалубки можна дотриматися, якщо використовувати спеціальний фіксатори-«зірочки» які просто надягають на арматурні прути.
Тепер – щільніше до питання, скільки все ж таки буде потрібно прутів поздовжньої арматури, і якого діаметру вони мають бути.
Ділянка застосування арматури | Мінімальний діаметр арматури |
---|---|
Поздовжні робочі арматури на прямолінійних ділянках завдовжки трохи більше 3 метрів | 10 мм |
Те саме, але при довжині ділянки, що перевищує 3 метри | 12 мм |
Поперечна арматура та хомути стиснених елементів конструкції. | Не менше 0,25 від діаметра робочої арматури, і при цьому – не менше ніж 6 мм |
Поперечна арматура і хомути в районі в'язаних каркасів, що згинаються. | 6 мм |
Хомути для в'язаного стрічкового каркаса висотою не більше 800 мм. | 6 мм |
Те саме, але при висоті в'язаного каркаса понад 800 мм. | 8 мм |
Ну а кількість поздовжніх прутів, необхідне для забезпечення розрахункової міцності фундаментної стрічки, залежить від її розмірів і від діаметра використовуваної арматури. Відповідно до чинних вимог СНиП, загальна площа перерізу прутів поздовжнього армування повинна становити не менше 0,1% від площі поперечного перерізу стрічки. Виходячи з цього, неважко зробити необхідний розрахунок. Щоб читачеві це зробити ще легше – нижче розміщено відповідний калькулятор.