Армирование монолитной плиты перекрытия – обязательный технологический процесс . Арматура в составе бетонной конструкции принимает на себя нагрузку, повышает прочностные характеристики элемента.
Здания со сложной архитектурой имеют в плане нестандартную форму, далёкую от квадрата. Заводские пустотные плиты перекрытия в этих условиях заменяют на монолитные конструкции. хорошо связывают в систему остальные несущие элементы здания, передают нагрузку стенам и фундаменту.
Армированием называется принцип совместного использования двух материалов для укрепления прочности. Общая работа монолитного бетона и металла позволяет устраивать прочные конструкции сложной формы, большого размера.
Преимущества армирования плиты перекрытия
Армирование повышает способность конструктивного элемента воспринимать нагрузки, выдерживая деформации больше расчётных значений. Суммарная нагрузка на квадратный метр перекрытия , учитывая временную и постоянную, составляет 400-450 кг.
Перекрытие работает на излом . При этом верхняя часть плиты перекрытия сжата, а нижняя, наоборот, растянута. Бетон легко переносит сжимающие деформации, нагрузку на растяжение принимает металлическая арматура .
Без армирующего каркаса в нижней части плиты происходит разрушение конструкции.
Технология заливки армированных монолитных плит не требует использования строительных машин при монтаже, перевозке. Все работы производятся на месте строительства, подходят для самостоятельного выполнения.
В частном доме с длиной пролёта до 6 м и опиранием плиты на стены по контуру рекомендованным считается размер ячейки сетки 20 х 20 см. Диаметр сечения нижней сетки принимают 12 мм, верхней сетки –10 мм.
Что представляет собой армирование монолитной плиты перекрытия
Армирование конструкции проводится установкой внутри стен/бортиков опалубки перекрытия арматурных прутов и сеток перед заполнением формы бетоном. Арматура укладывается прямо на опалубку согласно проекту.
Общий принцип армирования плиты:
- металлические пруты вязальной проволокой увязываются в сетки ;
- формируют каркас по стенам . Перекрытие будет опираться на несущую стену, этот размер называют площадью опирания, определяется толщиной, материалом стены;
- нижняя сетка приподнимается от плоскости опалубки на 25-30 мм фиксаторами;
- верхняя сетка располагается относительно уровня бетона, отступая 25-30 мм;
- в месте примыкания плиты к стенам добавляется опорная арматура .
Опорная арматура нужна для предотвращения растрескивания бетона . Опорную площадь плиты перекрытия принимают согласно проекту, но не менее 80 мм .
Расстояние от края опалубки до сеток отступают для формирования защитного слоя из бетона. Сталь без защитного слоя под воздействием воздуха и влаги подвергается коррозии .
В местах с ослабленным сечением, большим количеством отверстий для прокладки инженерных коммуникаций, каркас усиливают . Для этого закладывают несколько дополнительных прямых прутов длиной 0,4-1,5 м.
Как самостоятельно произвести армирование бетонной плиты перекрытия
Армирование бетона – несложная работа для самостоятельного выполнения. Опираясь на данные проекта, подбирают сечение, длину и необходимое количество арматуры , мягкой вязальной проволоки. Соединение сваркой не применяют. Сварной шов не имеет необходимой пластичности , может быть поврёжден вибрацией при уплотнении бетона.
Фиксаторы для подъёма сетки над опалубкой можно сделать самостоятельно из обрезков арматуры.
Какую арматуру закладывают
Диаметр стержней зависит от принятой расчётной нагрузки, просчитывается во время стадии проектирования здания.
Диаметр арматуры, применяемой в частной индивидуальной застройке, обычно составляет 8-14 мм .
Рифлёное периодическое сечение стальных прутов повышает прочность изделия, хорошо сцепляется с застывающей бетонной смесью.
Обратите внимание
Класс арматуры, предназначенной для строительства зданий и сооружений – АШ.
Расход арматуры
При покупке арматура измеряется в единицах веса – килограммах, тоннах. Подсчитывая расход арматуры, стороны перекрытия делят на шаг сетки и добавляют один стержень. Умножая количество в два раза, получают общее количество прутов разной длины, расположенных по длине, ширине перекрытия.
Бетонирование, выполняемое с большой скоростью на значительных площадях, является наиболее экономичным способом выравнивания старого и обустройства нового пола. После застывания гладкая поверхность становится идеальным основанием для любого финишного покрытия. Чтобы увеличить срок службы стяжки, служит армирование бетонного пола. Этот процесс осуществляется с применением различных материалов и конструкций из них.
По выполняемым функциям и по расположению стяжка делится на такие типы:
- черновая – опирается на грунт;
- многослойная — включает тепло- и звукоизоляционные прокладки;
- выравнивающая — укладывается на черновой слой, служит основой напольного покрытия или трубчатого утепления;
- строительная – лежит на плите перекрытия.
Целесообразно выполнять армирование наливного бетонного пола при обустройстве черновой и многослойной стяжек (в отсутствие монолитной опоры действие растягивающих и изгибающих нагрузок усиливается), а также для уменьшения расчетного слоя бетона.
Виды армирующих конструкций и материалов
1. Каркас из прутков. Чаще всего его прокладывают в два слоя, изготавливая из стержней диаметром от 6 до 40 мм. Применяют при толщине покрытия более 8 см.
2. Сетка из стальной проволоки. Используется для многослойной стяжки на грунте или для упрочнения покрытия в гараже, прихожей, кухне.
3. Полимерная сетка. Не упрочняет стяжку, а лишь предотвращает растрескивание в процессе застывания бетона. Применяется для наливных полов, сокращая расход цемента. Сетку устанавливают прямо на основание или на теплоизоляционный слой.
4. Армирующая фибра для бетона. Бывает двух видов: металлическая и полипропиленовая. Полимерное волокно придает бетону стойкость к трещинообразованию при усадке, к колебаниям температур, усиливает водоотталкивающие свойства.
Металлическая фибра повышает устойчивость бетона к вибрациям. Заменяя арматурную сетку стальной фиброй, экономят время (элементы вводятся прямо в миксер), уменьшают толщину стяжки. Микротрещины при этом теряют способность к расширению.
5. Комбинированное армирование. В дополнение к каркасу, смонтированному в нижнем участке покрытия, его верхний слой наполняют фиброй – так осуществляется защита бетонной стяжки пола от трещин. Метод применяется для всей поверхности или в местах увеличенных нагрузок (там, где пол примыкает к стенам или колоннам). Дозировать фибру следует согласно инструкциям.
Основные этапы армирования бетонного покрытия
Наиболее трудоемким является возведение пола из бетона с грунтовым основанием. Вначале, по технологии, укладывается гравийно-песчаная смесь, затем фундаментная плита, парабарьерная пленка, термо- и гидроизоляция. Далее монтируют армированный слой бетона.
1. В зависимости от толщины стяжки, в частном строительстве ее укрепляют каркасом из прутков или проволочной сеткой. Диаметр арматуры для армирования берется из интервала от 8 до 20, а проволока – от 4 до 6 мм. Размер ячейки выдерживают от 10 до 20 см.
2. Каркас из цельных прутков вяжут с помощью проволоки диаметром 2 – 3 мм, слои каркаса крепят на ребрах. Если в ход идут обрезки материала, их соединяют внахлест с заходом полметра.
Проволочная сетка приобретается в готовом виде (ячейки 5 – 20 см) или вяжется вручную. Покупные изделия соединяют проволокой с напуском в 1 – 2 ячейки.
3. Готовая конструкция укладывается на фиксаторах («стульчиках») на уровне около 3,5 см от основания. При заливке стальные элементы должны быть в середине бетонного слоя – при этом нагрузки равномерно распределяются по поверхности покрытия, обеспечивается его механическая стойкость, отсутствует коррозия металла.
Расход арматуры на армирование пола
В таблице 1 приведены данные для сеточного варианта арматуры, а в таблице 2 – для одинарного армирования стальными стержнями от 10 до 16 мм.
Материал, на 1 м2 пола |
Практически каждый, материально ответственный инженер строитель от мастера до главного инженера при возведении монолитных каркасов зданий и сооружений сталкивались с проблемой перерасхода или недостачи арматурного проката. Казалось бы как такое может быть, ведь арматура это не гвоздь и потеряться даже на стройке тонна арматуры не может, а все равно приходит отчетный период или заканчивается строительство, а у тебя в недостаче не кило или два без вести пропавшей арматуры, а тонны.
Зачастую перерасход арматуры превышает все оправданные коэффициенты на списание (в частности коэффициент К=1,01 на подрезку и нахлёст арматуры, что заложен в программном комплексе АВК).
При обнаружении недостачи первым делом начинаешь незлым тихим словом вспоминать проектантов, которые, как тебе кажется, по своей недальновидности то ли неправильно посчитали тоннаж, то ли допустили опечатку из-за чего тебе приходится сидеть и пересчитывать чуть ли не весь . В итоге окончательно поругавшись с конструкторами и пересчитав проект, приходишь к печальному для себя выводу, что проектанты ни в чем не виновны. И следовательно вся ответственность на тебе и спрашивать заказчик будет с тебя.
Вариант что мол недостачу просто не довезли не проходит, ведь есть накладные и масса других подтверждающих документов которые явно указывают на то, что ты не уследил за арматурой или еще хуже сам украл и сдал на металлолом всю арматуру.
В действительности на сегодняшний день есть несколько реальных, вполне обоснованных и оправданных причин недостачи арматуры.
Основные причины перерасхода арматуры:
- Самая банальная причина это - «недовоз». На металлобазе вам просто недогружают в каждой партии как минимум 100кг арматурного проката.
Если мы заказываем 10т арматуры 12-го диаметра, на площадку приедет длинномер с тремя апробированный пачками по 3т и 1 тонна будет расфасована.
При весе 1мп. арматуры Ф12 0,888кг получаем трех тонную пачку арматуры в которой 280 двенадцати метровых прутов весом 10,71кг каждый. Вынуть 10 прутов с одной или нескольких пачек, большого труда не составляет и на глаз это не определишь. А если вы строите монолитную высотку, и за период строительства переработали менее 1000 тонн арматуры разных диаметров, то металлобаза может недогрузить вам и 10т и более. - Если вы четко контролируете продавца арматуры, проверяете на металлобазе тоннаж и лично сопровождаете груз до объекта у вас всё равно может образоваться недостача арматуры. И причина не в подкрученных весах и не в металлобазе.
Причиной недостачи является производитель арматурного металлопроката. Согласно действующего ГОСТа граничное отклонение в весе 1м п. арматурного проката из-за износа вальцов в зависимости от диаметра составляет + 8%.
Таким образом при устройстве арматурного каркаса уложив весь тоннаж согласно проекта, у вас может быть лишняя арматура, а может быть и недостача 8% от всей длины арматурных стержней (учитывая то что на металлопрокатных заводах вальцы со временем изнашиваются, то и получается что 1м п. арматуры весит больше чем должен согласно ГОСТ). И тут уже никакой коэффициент К=1,01 вам не поможет. - Третей, но далеко не последней причиной, может быть неправильная раскладка (порезка и заготовка) арматурного прута.
Как пример если у вас по проекту на колонны идут цельные (без сварки и без нахлёста) семи метровые стержни определенного диаметра, а обрезанные пяти метровые стержни невозможно нигде в конструктиве применить. У вас получится после переработки арматуры более 40% отходов.
Все эти факторы как по отдельности так и вмести могут привести к значительному и необъяснимому, для заказчика, перерасходу арматуры.
О способах как избежать нежелательного перерасхода арматуры я расскажу немного позже.
Для того, чтобы несущая конструкция была устойчивой, чаще всего ее делают из армированного бетона. При этом количество арматуры и ее другие качественные характеристики напрямую зависят от дальнейшего использования получаемого материала.
В частности, при постройке фундаментов – от дальнейшей несущей нагрузки и устойчивости грунта, на котором будет происходить процесс строительства.
Норма по стандартам
Стандартные нормы рассчитаны для различных случаев. При составлении проекта, они указываются в технической документации, и должны точно выдерживаться. При этом архитекторы учитывают все тонкости, включая нагрузку на конструкцию из армированного бетона, состояние грунта, климатические условия и прочие необходимые условия. Поэтому указать точное количество для абстрактного случая невозможно.
Учитывается:
- Тип фундамента.
- Размер возводимого здания и его вес.
- Особенности грунта.
- Технические характеристики арматуры.
Если для высотных зданий часто используется центнер арматуры , для небольших сооружений расход арматуры на 1 м3 бетона будет в 2-4 раза меньше, и использовать диаметр 1 см с ребристым профилем.
Тогда приблизительно на ленточный фундамент длиной 9 м. и шириной 6 м. должно использоваться сечение 0.4х1 м., арматуры диаметром 12 мм надо всего 18.7кг. на куб бетонной смеси, а диаметра 6 мм. – 5.9 кг. В общем это составляет 24.6 кг. арматуры.
Причины отклонений
Причинами таких изменений могут стать:
1. Сложные для строительства грунты – плавуны, песочные грунты. Кроме того, возможность землетрясений, чрезмерная влажность, резкие перепады температур может стать причиной дополнительной страховки по безопасности конструкции.
2. Дальнейшее использование зданий. Промышленные корпуса с тяжелым оборудованием, постоянным движением значительного количества ресурсов, детонацией поверхностей требуют особого внимания конструкторов, в том числе по рассмотрению расхода арматуры на 1 м3 бетона.
3. Если материалы, которые уходят на дальнейшую постройку, заменяются на более тяжелые.
Соответственно, если легкие здания строят на плотных грунтах, арматуры уйдет меньше, поскольку ее диаметр будет применяться меньшим.
Столбчатые и плоские
1. Для постройки столбчатых фундаментов используются армированные бетонные столбы, диаметр которых начинается от 15 см. Форма – прямоугольная, круглая или квадратная. Такие столбы обеспечивают фундаменту прочность на растяжение и сжатие, а также оберегают от воздействия сильных морозов.
Есть две технологии, по которым заливаются столбы. По первой в вырытую яму (около 30 см больше нужного размера) устанавливается опалубка, в которую закрепляется арматура и там заливается бетоном. По окончанию застывания бетона опалубка удаляется, и столб окончательно засыпается. По другой технологии отверстие проделывает специальный бур, который внизу проделывает уширение.
Ростверк лента из монолитного железобетона, которая соединяет столбы в единую конструкцию. Он делает фундамент более устойчивым, но не обязателен.
Армирование необходимо вертикальное, с использованием соответствующего диаметра и вертикальной насечки. Соединение толстых прутов ложится на более тонкую, диаметров 6 мм и гладкую. Перевязываются пруты с шагом 70-100 см.
Для ростверка используется поперечное сечение, диаметр 10-12 мм. с поперечными гладкими связками, не несущими на себе нагрузки.
2. Плоский фундамент строится из монолитных железобетонных плит. Чаще всего выбор на нем останавливается, когда грунты пучистые, а стены планируются из неэластичных материалов- кирпича, керамзита и прочего.
Плиты могут быть ребристыми, что делает их более устойчивыми к нагрузкам и изменениям грунта. Изготовление таких плит более сложно, чем аналогичных плоских. Между ребрами засыпается песок или смесь песка и гравия.
Основа плит – металлические решетки, которые располагаются в верхней и нижней ее частях, связаны между собой. Могут использоваться и стандартные пруты с шагом 20-40 см., в зависимости от веса здания. Диаметр и сечения 10-15 см. Специалисты рекомендуют использовать одновременно продольное и поперечные сечения.
Алгоритм расчета и требуемые данные
При расходе арматуры на 1 м3 бетона во внимание берутся следующие параметры: нагрузка на фундамент, диаметр арматуры, длина прутов.
Для определения нагрузки на основание дома вычисляется площадь стен, кровли , цокольного, междуэтажного и чердачного перекрытия, а далее по таблице вычисляется приблизительный их вес.
Сума найденных результатов – точная нагрузка на фундамент.
Средний вес кровли по материалам, в кг /м. кв.
Средний удельный вес стены толщиной 15 см по материалам, в кг/м. кв.
Средний вес перекрытий по материалам, в кг /м. кв.
Чем больше нагрузка, тем меньше шаг, с которым используются железные пруты, а, значит, и ее конечное количество.
По стандарту диаметр железных стержней зависит от общего сечения всего фундамента, определяется в отношении как 1 к 0.001, то есть не меньше 1%. Для точных расчетов используется следующая таблица:
Для дальнейшего вычисления расхода арматуры на 1 м3 бетона необходимо воспользоваться ГОСТами 5781-82 и 10884-94. Однако есть значения, которые встречаются чаще всего. При диаметре сечения арматуры 8-14 мм ее ребристой поверхности чаще всего нужно 150-200 кг прутов.
В случае постройки колонн - это значение достигает 200-250 кг.
Для того, чтобы узнать, сколько железа необходимо на все здание, вычисляется сумма периметра здания и дины всех простенков.
Умножив данные на количество арматуры в 1 метре кубическом, получается ее общее количество, необходимое для строительства фундамента данного здания.
Количество арматуры на 1 м3 зависит от типа ЖБИ (плитный или ленточный фундамент, перемычки над проёмами, монолитное перекрытие) и условий его работы; класса металлопроката и марки бетона. Если речь идёт об основании, то ключевыми параметрами будут его вид, площадь здания, вес и нагрузки от его конструкций, грунт, сейсмоопасность в регионе и другие факторы, которые учитываются архитекторами при проектировании в каждом отдельном случае. Например, для ленты глубиной до 60 см каркас выполняют в двух уровнях, а при большем заглублении их количество увеличивают, располагая ряды с шагом 40 см.
Расчёт представляет собой сложную техническую задачу и по плечу только специализированной проектной организации. Он должен выполняться отдельно для различных типов ЖБ конструкций (балка, лента фундамента, колонна) и условий их работы. Например, для перекрытия средняя цифра расхода составляет около 110-120 кг/куб, а для колонн — до 350 кг на 1 м3.
Для количественной оценки пользуются коэффициентом армирования: μ = ∙100%, где:
- Sa — площадь поперечного сечения стержней;
- В — ширина изделия (плиты, ленты);
- Н — его высота.
Влияние конструкции
В строительных правилах имеются данные по минимальному проценту армирования для различных систем.
Коэффициент μ min для некоторых видов изделий, %:
Для малоэтажного строительства можно провести самостоятельную оценку потребности в арматуре при заливке плитного основания, используя значения μ min . Для куба бетона с рёбрами В=Н=L=1 м получим площадь поперечного сечения стали в грани куба, нормальной к стержням: Sa = μхВхН/100 = 0,3х1х1/100 = 0,003 (м 2).
Определяем число рабочих прутьев при продольном армировании в одной грани: n = Sa/S 1 , где S 1 — площадь поперечного сечения одного элемента, м 2 (берём из стандартов). Округляем n до целого числа.
Количество погонных метров для одного ряда (H≤15 см): La 1 = n∙L∙2=2∙n∙1 м=2n. Для двух рядов (H>15 см): La 2 = 2La 1 . Масса стержней в кубометре бетона первого ряда: m 1 = La 1 ∙q; второго ряда: m 2 = La 2 ∙q; где q — удельный вес 1 метра прутков в зависимости от их номинального диаметра по ГОСТ 5781-82.
Пример расчёта минимального количества арматуры на заливку 1 м3 для монолитной плиты фундамента (μ = 0,3%):
|
Номер профиля, мм |
Площадь поперечного сечения, S 1 , м3 | Масса п.м, q, кг/м | Расход стали на 1 м3 | |||
| H≤15 см | H>15 см | |||||
| Длина, La 1 , м | Вес, m 1 , кг | La 2 , м | m 2 , кг | |||
| 10 | 78,5∙10 -6 | 0,617 | 76 | 47 | 152 | 94 |
| 12 | 113,1∙10 -6 | 0,888 | 54 | 47,95 | 108 | 96 |
| 14 | 153,9∙10 -6 | 1,208 | 40 | 48,3 | 80 | 97 |
| 16 | 201,1∙10 -6 | 1,578 | 30 | 47,3 | 60 | 95 |
В таблице приведены данные только по рабочим прутьям через одну грань при заливке куба. Применительно к плитному фундаменту их надо увеличить в два раза, так как его каркас выполняется в виде прямоугольной сетки. Если толщина основания более 15 см, необходимо добавить рабочие стержни на второй ряд сеток (общий вес тогда составит 94-97 кг на 1 м3) и вертикальные стойки из проката диаметром 6-8 мм, связывающие ряды сеток с шагом 20-40 см. Сюда необходимо также включить элементы усиления по торцам и на продавливание от местных нагрузок. Полная масса всех этих изделий и даст расход стали на кубометр бетона.
Для ленты расчёт выполняется аналогично. Дополнительно потребуется конструктивная арматура калибром 6-10 мм для связывания между собой продольных рабочих прутов с шагом по длине 40-50 см. При высоте ленты свыше 60 см добавятся элементы для соединения рядов каркаса. Во всех случаях при закупке требуется добавить запас на скрепление внахлёст, а также на отрезки, которые могут оставаться после нарезания на проектные размеры (поставляемая длина 11,6 м).
Расчёт выполнялся для наиболее распространённой в частном домостроении металлопрокат диаметром от 10 до 16 мм. Приобретение больших размеров нецелесообразно по причине ухудшения совместной работы бетона и прутьев из-за реализации малых нагрузок в малоэтажном строительстве.
Обычно для ЖБИ в качестве рабочей подбирают горячекатаную сталь А400 или А500, а также В500 (для сварных сеток). Цифры обозначают предел текучести материала в МПа. Лучшую совместную работу с раствором обеспечивают стержни периодического профиля (кольцевой или серповидный), применяемые в качестве рабочих. Для их соединения в каркасе нужны гладкие элементы А240 диаметром 6-8 мм. Они имеют более низкие показатели по напряжениям сцепления с бетоном в 2-4 раза, поэтому используются только как конструктивные.
При выборе диаметра необходимо учитывать правила, регламентирующие наибольшие расстояния между прутьями продольной арматуры, обеспечивающие равномерность распределения напряжений:
- В ЖБ плитах этот размер должен быть ≤200 мм при их толщине h≤15 см или 400 мм и 1,5∙h, если h>15 см.
- В рёбрах и лентах шириной >15 см количество продольной рабочей арматуры в одной плоскости принимают ≥2. При меньшем размере допускается один стержень.
- При длине основания ≤ 3 м применяют прутки с номером профиля ≥10 мм, а если пролёт свыше трёх метров, используют калибр ≥12 мм.