Бетон - для чего его армируют?

Можно ли в бетон вообще не класть арматуру? А может русский авось выстрелит и конструкция выстоит?

За свою практику строителя, я часто слышу от людей, преимущественно от дачников, что "в фундамент под баню, вообще арматуру добавлять не будем! Бетон ведь и так крепкий!". Так и стоят по всей территории Советского Союза дома, дачи, бани, гаражи, заборы без конструкционного усиления бетона. Да что там стоят! Люди до сих пор строят по этому принципу. В лучшем случае в эти "народные" конструкции запихивают проволоку, старые кровати, стальную сетку рабица и так далее. Но давайте разберёмся в самом бетоне, и какую функцию в нём выполняет арматура.

Бетон - это искусственный камень, а как почти любой камень, бетон прекрасно выдерживает нагрузки на сжатие. Чего не скажешь о свойстве бетона противостоять нагрузкам на растяжение. При воздействии на бетонную конструкцию нагрузок на растяжение, бетон почти сразу даст трещину. В последствии любая трещина может привезти к печальным последствиям. Именно для того, чтобы компенсировать свойства плохого сопротивления бетона к нагрузкам на растяжение и придумали армирование.

Силы пучения грунта, образование полостей непосредственно под фундаментом образуют нагрузки, которым и должна противостоять арматура.

Арматура, в зависимости от марки стали из которой она сделана и от сечения, может выдерживать на разрыв десятки, а при большом сечении и сотни тонн нагрузки. Простыми словами, когда бетонная конструкция под нагрузкой будет стремиться треснуть, арматура в бетоне возьмёт на себя нагрузку.

Можно рассмотреть этот процесс на примере балки:

Ленточный фундамент, бетонная балка, плиты перекрытия представляют из себя конструкцию железобетонной балки, и рассчитывается такая конструкция как балка.

Примерно так выглядит распространение нагрузок распространяющихся в бетоне. Последствия обычно не заставляют себя ждать.

Здесь можно наблюдать, как бетонная балка стремится к образованию трещин. Заложенные по расчётам прутки арматуры берут на себя возникающую нагрузку. Так и возникло название "железобетон" - конструкции, в которой не могут существовать по отдельности эти два материала.

А вот и схема поперечного разреза железобетонной балки:

Заштрихованная область в поперечном разрезе железобетонной балки показывает область в которой железобетонная балка работает на сжатие, не заштрихованная область работает на растяжение, которое компенсирует арматура.

На рисунке а) видно, что армирование заложено только в нижней части балки, где и могут чаще всего возникать нагрузки на растяжение. Но на практике, нагрузки в балке могут возникать не только при растяжении, направленном вниз, но и направленное вверх! К примеру при динамических нагрузках возникающих при землетрясении или при ветровых нагрузках и так далее. Именно по этой причине в конструкцию балки закладывается еще и верхний слой армирования. Как правило верхний слой может иметь меньшее количество арматуры чем нижний.

По принципу железобетонной балки рассчитываются такие конструкции как: ленточные фундаменты, основания под заборы, сейсмопояса (армопояса), плиты перекрытий и так далее. Даже балки на мостовых пролётов выполнены по этому же принципу.

При устройстве железобетонной конструкции необходимо понимать следующее:

Прочность конструкции зависит:

• От количества заложенной арматуры и её сечения (много тоже плохо)
• От количества бетона (много тоже плохо)
• От качества укладки бетона и арматуры.

Но есть и другая широко распространённая конструкция, которая должна быть рассчитана на сопротивление нагрузкам по всему периметру конструкции - плита перекрытия.

Монолитная плита перекрытия.

Плита армируется обычно двумя рядами (слоями) арматуры, с определённым шагом. Арматура первого ряда устанавливается на 2-3 см. выше опалубки, арматура же второго ряда устанавливается на 2-3 см. ниже предполагаемого уровня заполнения бетона.

Вот в этой конструкции уж точно не только не обойтись без армирования, но и при ошибках проектирования могут возникнуть большие проблемы!

Так как любая железобетонная плита направлена на сопротивление нагрузкам во всех направлениях, но преимущественно конечно на прогиб. Именно поэтому армирование делается сеткой, чаще всего в 2 слоя, каждый из которых на 2-3 см. (защитный слой бетона) находится внутри конструкции.

К армированию фундамента шведская плита необходимо подходить профессионально. Производить все расчёты должен специалист, учитывая сложность предполагаемой конструкции, грунт, климат и так далее.

По принципу армирования монолитных плит перекрытий армируются и так называемые, фундаменты шведская плита. Только армирование просчитывается более тщательно, так как при эксплуатации такого фундамента могут возникать самые разные нагрузки, обусловленные силами пучения грунта, образований пустот и полостей непосредственно под фундаментом и так далее.

Конечно в одной такой статье нельзя уместить всю информацию об армировании железобетонных конструкций, но вывод однозначен: арматура в бетоне необходима, её должно быть достаточно и она должна работать с бетоном в тандеме, взаимодополняя свойства друг друга.

О формулах, по которым производятся расчёты железобетонных конструкций (сечение арматуры, количество бетона и т. д.), я расскажу в одной из следующих статей, так как эта тема отдельная и требует более глубокого подхода.

Подумайте об этом в следующий раз, когда встанет вопрос о строительстве гаража, бани, забора или более серьёзной конструкции.

Видеокарта