ПЕРЕВ’ЯЗКА АРМАТУРНОЇ СІТКИ

Армування є невід’ємною частиною будь-якої залізобетонної конструкції, особливо фундаментів, які приймають на себе всі навантаження від будівлі. В Україні вимоги до армування регламентуються ДБН В.2.6-98:2009 ‘Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення’ та ДСТУ Б В.2.6-182:2011 ‘Конструкції будинків і споруд. Армування залізобетонних конструкцій’. Основна функція арматурної сітки – сприйняття розтягуючих та зсувних зусиль, які виникають у бетоні. Бетон чудово працює на стиск, але має низьку міцність на розтяг. Арматура, будучи вбудованою в бетон, компенсує цей недолік, утворюючи композитний матеріал – залізобетон.

Для монолітних плитних фундаментів, які часто застосовуються на слабких ґрунтах або при високому рівні ґрунтових вод, зазвичай передбачається двошарове армування: нижня сітка для сприйняття розтягуючих зусиль від прогину в центральній частині плити та верхня сітка для запобігання тріщинам від підняття країв або концентрованих навантажень. Стрічкові фундаменти, що є жорсткими балками, армуються поздовжньою робочою арматурою у верхній та нижній зонах, а також поперечною та монтажною арматурою для створення просторового каркасу. Мінімальний відсоток армування, згідно з ДБН, зазвичай становить 0.1% від площі перерізу для робочої арматури. Для арматури класу А500С (раніше АІІІ) це забезпечує необхідну пластичність та міцність. Необхідно враховувати вплив агресивних середовищ та температурних перепадів, що є актуальним для клімату України, особливо в регіонах з частими циклами заморожування-відтавання. Це вимагає правильного розрахунку захисного шару бетону та вибору антикорозійних покриттів для арматури в особливих випадках.

Проєктування фундаментні системи вимагає глибоких знань механіки ґрунтів та будівельних матеріалів. Зокрема, несуча здатність ґрунту повинна бути ретельно проаналізована за результатами інженерно-геологічних вишукувань. Якщо ґрунти мають низьку несучу здатність або схильні до просідання, плитний фундамент з посиленим армуванням може бути оптимальним рішенням. Для стрічкових фундаментів, які часто є частиною стін підвалів, важливим є не тільки армування на вигин, але й на зсув, особливо в місцях перетину з іншими елементами конструкції. Використання арматури з рифленим профілем (періодичний профіль) є обов’язковим, оскільки він забезпечує надійне зчеплення з бетоном, запобігаючи вислизанню стержнів під навантаженням. Діаметр робочої арматури для фундаментів зазвичай починається від 12 мм, а для поперечної та монтажної – від 6-8 мм.

Варто також пам’ятати про специфіку армування в кутах та місцях примикання стін, де виникають зосереджені навантаження і необхідно забезпечити посилену перев’язку та додаткові Г- або П-подібні елементи. Дотримання цих принципів є основою для будівництва надійних та безпечних споруд, що відповідають сучасним інженерним стандартам.

Ефективність та надійність арматурного каркаса безпосередньо залежить від якості матеріалів та правильно обраних інструментів для його перев’язки. Основним матеріалом є, звісно, арматура – сталеві стержні періодичного профілю класів А400С або А500С згідно з ДСТУ 3760:2019. Ці класи арматури характеризуються високою міцністю на розтяг (тимчасовий опір розриву σ_в до 600 МПа) та доброю зварюваністю, що дозволяє використовувати їх у відповідальних конструкціях.

Для перев’язки арматури, замість зварювання, застосовується в’язальний дріт. Використання дроту має декілька переваг: по-перше, воно не порушує структурну цілісність арматури, яка може бути ослаблена при точковому зварюванні; по-друге, в’язка забезпечує певний ступінь рухливості каркаса під час заливки бетону, запобігаючи внутрішнім напруженням. В’язальний дріт повинен бути м’яким, термічно обробленим, щоб легко деформуватися і міцно фіксувати арматуру. Типовий діаметр в’язального дроту становить 1.2-1.6 мм. Згідно з ДСТУ 3282-74 ‘Дріт сталевий низьковуглецевий загального призначення. Технічні умови’, дріт без покриття та оцинкований широко застосовується в будівництві.

Інструменти для перев’язки варіюються від ручних до автоматизованих. Традиційні ручні інструменти включають гаки для в’язки арматури, пасатижі та кусачки. Гаки дозволяють швидко та надійно скручувати дріт. Однак, при великих обсягах робіт, вони значно уповільнюють процес і збільшують трудомісткість. Сучасні будівельні майданчики все частіше використовують автоматичні в’язальні пістолети. Ці пристрої значно підвищують продуктивність праці, забезпечують однакову якість в’язки та знижують навантаження на робітників. Наприклад, в’язальний пістолет може виконати один вузол за 0.6-0.8 секунди, тоді як вручну цей процес займає 3-5 секунд. Деякі моделі таких пістолетів здатні виконувати до 5000 в’язок на одному заряді акумулятора, використовуючи спеціальні котушки з в’язальним дротом. Це дозволяє досягти високих темпів армування, що критично важливо для великих об’єктів. Застосування дистанційних прокладок для створення захисного шару також є обов’язковим для забезпечення належного розташування арматури відносно краю бетону. Ці прокладки можуть бути пластиковими, бетонними або металевими, і вони забезпечують мінімальний захисний шар, який, згідно з ДБН, для фундаментів у звичайних умовах має становити не менше 35-40 мм.

Важливо також враховувати умови зберігання арматури та дроту на будівельному майданчику. Матеріали повинні бути захищені від корозії, бруду та механічних пошкоджень, що може погіршити їх властивості та негативно вплинути на міцність бетону після заливки.

Технологія перев’язки арматурної сітки є ключовою для забезпечення монолітності та міцності арматурного каркасу. Основна мета перев’язки – зафіксувати арматурні стержні в проєктному положенні, запобігаючи їх зміщенню під час заливки бетону та вібрації. ДСТУ Б В.2.6-182:2011 визначає вимоги до кроку в’язки та способів фіксації. Мінімальний крок в’язки зазвичай становить кожне друге перехрещення, проте у відповідальних ділянках (зони максимальних навантажень, кути, місця сполучення елементів) рекомендується в’язати кожне перехрещення.

Існує кілька схем в’язки: проста (хрестоподібна), подвійна, та в’язка ‘ластівчин хвіст’. Проста хрестоподібна в’язка передбачає скручування двох кінців дроту навколо перехрещення арматури. Вона є найпоширенішою та достатньою для більшості випадків. Подвійна в’язка, коли дріт обводить арматуру двічі, застосовується для посилення фіксації великих діаметрів арматури або в ділянках з підвищеними динамічними навантаженнями. В’язка ‘ластівчин хвіст’ забезпечує найміцніше з’єднання, але є більш трудомісткою та використовується рідше, переважно для важких арматурних каркасів або попередньо напружених конструкцій.

Крок в’язки арматурної сітки для плитних фундаментів зазвичай визначається проєктом, але загальноприйнятим є крок 200-400 мм. Наприклад, для плити товщиною 200-300 мм і арматури ∅12-16 мм з кроком 200х200 мм, в’язка кожного другого перехрещення є мінімально допустимою. Якщо ж крок арматури більший, або діаметр менший, кількість в’язок може бути збільшена. Важливо також забезпечити належне перехрещення арматурних стержнів. Довжина нахльосту стержнів, яка називається довжиною анкерування або перепуском, є критичною для передачі навантажень між стержнями. Згідно з ДБН, мінімальна довжина перепуску L_анк = 30-50 діаметрів арматури (30d – для робочої арматури у звичайних умовах, 50d – для особливих умов або якщо більше 50% арматури перекривається в одному перерізі), але не менше 250-300 мм. Це гарантує, що навантаження ефективно передаватиметься від одного стержня до іншого через бетон.

При влаштуванні каркасів для стрічкових фундаментів, особлива увага приділяється правильній перев’язці поздовжньої робочої арматури з поперечними хомутами. Хомути повинні щільно охоплювати поздовжню арматуру та бути міцно перев’язані в кожному куті та через одне-два перехрещення по довжині. Це запобігає випинанню поздовжніх стержнів при стискаючих навантаженнях і забезпечує їх стійкість. Захисний шар бетону, який забезпечується спеціальними фіксаторами, також є невід’ємним елементом технології. Він захищає арматуру від корозії та забезпечує належне зчеплення. В умовах України, де клімат характеризується значними перепадами температур, мінімальний захисний шар у фундаментних конструкціях повинен бути не менше 40-50 мм.

Детальний розбір вузлів перев’язки вимагає розуміння, що кожен вузол – це не просто фіксація, а елемент, який працює разом з бетоном. Навіть при застосуванні автоматичних пістолетів, візуальний контроль кожного вузла перед заливкою є обов’язковим, щоб гарантувати відсутність послаблених або неправильно виконаних з’єднань. Тільки так можна гарантувати проектну міцність і довговічність фундаменту.

Якість перев’язки арматурної сітки має прямий, критичний вплив на структурну цілісність та несучу здатність залізобетонних елементів, зокрема фундаментів. Незважаючи на те, що в’язальний дріт не сприймає навантажень від розтягу або стиску в готовій конструкції (цю функцію виконує бетон після затвердіння), його роль у забезпеченні правильного положення арматури до моменту схоплювання бетону є вирішальною. Неправильно або недостатньо перев’язаний каркас може призвести до низки негативних наслідків.

По-перше, під час заливки бетонної суміші та її ущільнення вібраторами, арматурні стержні можуть зміщуватися від проектного положення. Це призводить до порушення захисного шару бетону, оголення арматури, що спричиняє корозію та зниження довговічності. Крім того, зміщення арматури змінює її робочу висоту, що прямо впливає на міцність перерізу. Наприклад, зменшення робочої висоти всього на 10-15 мм може знизити несучу здатність елемента на 15-20%. Порушення проектного положення також може створити зони з недостатнім армуванням, де бетон буде працювати на розтяг без належного підкріплення, що призведе до утворення тріщин та передчасного руйнування.

По-друге, якісна перев’язка забезпечує просторову жорсткість арматурного каркаса. Це особливо важливо для стрічкових фундаментів, де поздовжня арматура повинна бути надійно зафіксована хомутами для запобігання її випинанню під дією стискаючих зусиль. Недостатня кількість або неправильно виконані вузли в’язки можуть дозволити стержням деформуватися, зменшуючи ефективний опір елемента. Згідно з розрахунками будівельної механіки, відсутність належної фіксації поздовжньої арматури може знизити опір елемента на згин та зсув до 30-40% від проектних показників.

По-третє, перев’язка впливає на міцність зчеплення бетону з арматурою. Хоча основне зчеплення забезпечується періодичним профілем арматури, правильна її фіксація гарантує рівномірний розподіл напружень і запобігає локальним концентраціям, які можуть призвести до відшарування. Експерти у галузі залізобетонних конструкцій підкреслюють, що якість в’язки є непрямим, але дуже значним фактором, що впливає на довговічність та ремонтопридатність конструкції. Важливо пам’ятати, що всі арматурні роботи належать до прихованих, тому їх якість необхідно ретельно контролювати на етапі монтажу. Лише комплексний підхід, що включає ретельне проектування, використання якісних матеріалів та кваліфікований монтаж, може гарантувати структурну цілісність та проектну несучу здатність фундаменту.

Уникнення типових помилок при перев’язці арматури є запорукою міцності та довговічності фундаменту. Незважаючи на, здавалося б, просту операцію, існує низка поширених недоліків, які можуть мати катастрофічні наслідки. Перша та найпоширеніша помилка – це недостатня кількість в’язок або неправильний крок в’язки. Згідно з ДСТУ Б В.2.6-182:2011, мінімум 50% перехрещень арматури мають бути перев’язані, а для відповідальних ділянок – 100%. Якщо кількість в’язок менша, арматурний каркас втрачає свою жорсткість, що може призвести до його деформації під час бетонування, порушення захисного шару та зміщення робочої арматури. Для уникнення цієї помилки, необхідно суворо дотримуватися проектної документації та перевіряти кожен вузол візуально, або застосовувати автоматичні в’язальні пістолети, які забезпечують стабільну якість в’язки.

Друга значна помилка – використання зварювання замість в’язки. Деякі будівельники, прагнучи прискорити процес, зварюють арматурні стержні. Це категорично заборонено для арматури класу А500С (раніше АІІІ) без спеціальних технічних умов, оскільки висока температура зварювання змінює структуру металу, знижуючи його міцність та пластичність у зоні зварного шва. Особливо це стосується хрестоподібних з’єднань робочої арматури, де зварювання може призвести до крихкого руйнування. Якщо проект передбачає зварні з’єднання, для цього повинна використовуватися спеціальна зварювана арматура (наприклад, А500С), а зварювання має виконуватися кваліфікованими зварниками з дотриманням відповідних технологій. В інших випадках, потрібно використовувати лише в’язку.

Третя помилка – це недостатній або неправильно встановлений захисний шар бетону. Відсутність фіксаторів або їх неправильне розташування призводить до того, що арматура може прилягати занадто близько до опалубки, зменшуючи захисний шар. Це критично важливо, оскільки захисний шар оберігає арматуру від корозії, забезпечує її спільну роботу з бетоном та необхідну вогнестійкість. Для фундаментів, які знаходяться в агресивному середовищі (ґрунти, ґрунтові води), товщина захисного шару, згідно з ДБН, може досягати 70 мм. Слід завжди використовувати сертифіковані фіксатори (пластикові, бетонні) відповідної товщини.

Четверта помилка – використання неякісного в’язального дроту або неправильна його натяжка. Дріт повинен бути м’яким, термічно обробленим, без пошкоджень. Занадто слабка в’язка не забезпечує належної фіксації, а занадто сильна може пошкодити дріт. П’ята помилка – відсутність або неправильна довжина нахльосту (анкерування) арматурних стержнів. Якщо стержні недостатньо перекриваються, вони не можуть ефективно передавати навантаження між собою, що знижує загальну несучу здатність конструкції. Дотримання цих простих, але критично важливих правил, є обов’язковим для кожного етапу арматурних робіт.

Контроль якості та інспекція арматурних каркасів є одним з найважливіших етапів у будівельному процесі, адже армування відноситься до прихованих робіт. Це означає, що після заливки бетону виправити помилки буде надзвичайно складно або неможливо без значних руйнувань. Процес контролю якості має бути багатоступеневим і включати як візуальний огляд, так і інструментальні методи. Відповідальність за контроль якості лежить на інженерно-технічному персоналі підрядника та технічному нагляді замовника.

Початковим етапом є перевірка відповідності арматури проектній документації: діаметр, клас сталі (наприклад, А500С), профіль стержнів, а також наявність сертифікатів якості. Арматура не повинна мати значної корозії (допустима легка іржа, яка легко видаляється металевою щіткою, але не глибока раковиста корозія), масляних плям або бруду, що може погіршити зчеплення з бетоном. Наступний крок – візуальний огляд зібраного арматурного каркаса. Перевіряється відповідність геометричних розмірів каркаса (висота, ширина, довжина) проектним значенням, правильність розташування робочої та монтажної арматури, крок стержнів, довжина нахльосту (анкерування) та кількість в’язок. Згідно з ДБН, допустимі відхилення за розмірами можуть становити ±10-15 мм для лінійних розмірів та ±5-10 мм для захисного шару. Також перевіряється щільність в’язки: кожен вузол має бути міцним, без люфтів, але без перетягування дроту, що може його пошкодити. Особливу увагу приділяють кутовим з’єднанням, місцям перетину балок та колон, де концентрація напружень найвища.

Після візуального контролю складається Акт на приховані роботи, в якому фіксуються всі перевірені параметри, виявлені недоліки та заходи щодо їх усунення. Без підписаного акта заливка бетону заборонена. Сучасні методи неруйнівного контролю, такі як георадар (Ground Penetrating Radar – GPR), дозволяють перевірити розташування арматури в уже залитому бетоні, але їх основне застосування – це виявлення проблем у існуючих конструкціях або для контролю якості після бетонування. Існують також методи вимірювання товщини захисного шару за допомогою магнітних індукційних приладів. Ці інструменти дозволяють точно визначити глибину залягання арматури без руйнування конструкції, що є важливим для остаточної оцінки якості виконаних робіт.

Дотримання процедур контролю якості не тільки забезпечує відповідність будівельним нормам, але й гарантує довгострокову експлуатаційну надійність будівлі, знижуючи ризики дороговартісних ремонтів у майбутньому. Ретельна інспекція арматурного каркасу є інвестицією у безпеку та стійкість об’єкта. Кваліфіковані кваліфіковані архітектори та інженери завжди наполягають на неухильному дотриманні цих норм.

Сучасне будівництво постійно шукає шляхи оптимізації процесів, підвищення точності та зниження трудовитрат. Процес перев’язки арматури не є винятком, і тут активно впроваджуються інноваційні рішення та автоматизація. Одним з найпомітніших досягнень є широке розповсюдження автоматичних в’язальних пістолетів. Ці пристрої, як вже згадувалося, значно прискорюють процес, виконуючи 30-50 в’язок за хвилину, що в 5-7 разів швидше, ніж ручна в’язка. Крім швидкості, вони забезпечують стабільну та однакову якість вузлів, мінімізуючи людський фактор та ризик помилок. Це критично для забезпечення структурної цілісності великих об’єктів з високим рівнем армування.

Наступний рівень автоматизації – це роботизовані системи для збирання арматурних каркасів. Хоча вони ще не є повсюдно поширеними, деякі провідні будівельні компанії та дослідницькі центри розробляють та впроваджують роботизовані комплекси, здатні повністю автоматизувати процес в’язки арматури на заводі або навіть на будівельному майданчику. Ці роботи використовують 3D-моделі (BIM-моделювання) для точного позиціонування арматури та виконання в’язок. Наприклад, такі системи можуть використовувати спеціальні маніпулятори, які захоплюють, позиціонують і перев’язують арматуру з високою точністю, що значно скорочує час виконання робіт та зменшує кількість помилок. Це особливо актуально для складних геометричних форм арматурних каркасів або для масового виробництва стандартних елементів.

Цифровізація також відіграє ключову роль. BIM-моделювання (Building Information Modeling) дозволяє проєктувати арматурні каркаси з високою деталізацією, включаючи кожен стержень та вузол в’язки. Це дає можливість заздалегідь виявити потенційні колізії, оптимізувати витрату матеріалів та точно розрахувати необхідну кількість в’язок. Програмне забезпечення для BIM дозволяє генерувати точні креслення та специфікації, які потім можуть бути використані для автоматизованого виробництва або контролю на будівельному майданчику. Наприклад, програмні комплекси, такі як Tekla Structures, дозволяють створювати детальні 3D-моделі арматури, з яких можна отримати всі необхідні дані для виготовлення та монтажу.

Іншою інновацією є розробка нових матеріалів для перев’язки. Деякі дослідження ведуться у напрямку використання композитних матеріалів або спеціальних полімерних зв’язок, які б забезпечували необхідну фіксацію арматури, були б стійкими до корозії та екологічно безпечними. Хоча ці технології ще перебувають на стадії тестування, вони демонструють потенціал для подальшого вдосконалення процесу армування. Впровадження цих інновацій дозволяє не лише підвищити якість будівництва, але й зробити його більш ефективним та економічно вигідним у довгостроковій перспективі, що підтверджується досвідом реалізовані проєкти світових лідерів будівельної індустрії.

У будівельній галузі України діє система нормативних документів, що чітко регламентує всі аспекти армування залізобетонних конструкцій, включаючи перев’язку арматурних сіток. Дотримання цих норм є не просто рекомендацією, а обов’язковою вимогою, що забезпечує безпеку та довговічність будівель. Основними документами є:

• ДБН В.2.6-98:2009 ‘Бетонні та залізобетонні конструкції. Основні положення’: Цей документ є базовим і визначає загальні принципи проектування та розрахунку залізобетонних конструкцій, включаючи вимоги до арматури, її класів, захисного шару та основних правил армування.
• ДСТУ Б В.2.6-182:2011 ‘Конструкції будинків і споруд. Армування залізобетонних конструкцій’: Цей стандарт деталізує вимоги до конкретних елементів армування, зокрема до перев’язки. Він встановлює мінімальну кількість в’язок, правила стикування арматури (нахльост, довжина анкерування), допустимі відхилення при монтажі арматурних каркасів. Зокрема, вимагається, щоб у місцях перехрещення робочої арматури перев’язка здійснювалася не менше ніж у 50% вузлів, а в критичних зонах – у 100%. Довжина нахльосту для робочої арматури без зварювання має становити не менше 30 діаметрів стержня, але не менше 250 мм.
• ДСТУ 3760:2019 ‘Прокат арматурний для залізобетонних конструкцій. Загальні технічні умови’: Цей стандарт визначає класифікацію арматури за механічними властивостями та хімічним складом, а також вимоги до її маркування. В Україні найбільш поширеною є арматура класу А500С, яка має високу міцність і зварюваність.
• ДСТУ Б В.2.7-170:2008 ‘Бетони. Методи контролю міцності’ та інші стандарти, що стосуються якості бетону, оскільки зчеплення арматури з бетоном є взаємозалежним процесом.

Нормативні документи також висувають вимоги до захисного шару бетону, який є критично важливим для довговічності арматури. Для фундаментів, що знаходяться в агресивних середовищах або умовах підвищеної вологості, товщина захисного шару може бути збільшена до 70 мм. Також, усі роботи з армування повинні супроводжуватися відповідною виконавчою документацією, включаючи акти на приховані роботи, в яких фіксується відповідність виконаних робіт проектним вимогам та стандартам. Недотримання цих вимог може призвести не тільки до зниження несучої здатності конструкції, але й до юридичної відповідальності. Тому, під час будівництва в Україні, особливо у відповідальних елементах, як фундаменти, необхідно залучати кваліфікованих фахівців та здійснювати суворий технічний нагляд.