В России традиционно сложилось так, что армирование стен, выполненных из газобетонных блоков, выполняют только горизонтальными сетками. Такое конструктивное армирование предохраняет стеновую конструкцию от появления трещин, возникающих при усадке фундамента. Но как показывает опыт, требуется выполнить и вертикальное армирование, особенно в местах со сложным рельефом, сильной ветровой нагрузкой и высокой сейсмической активностью (7 и выше баллов). По крайней мере, многие производители газобетонной продукции, например, Xella, Delta, Contec и E-Crete разработали и успешно применяют такие схемы армирования газобетона. Ниже по тексту приведены названия нормативных документов, которые стали руководством и для наших проектировщиков и строителей.

Отличия вертикального армирования от монолитного каркаса

На практике строители часто ошибочно считают, что здание, возведённое по технологии полного железобетонного каркаса с заполнением стен газобетонными блоками и является вертикально армированным. По факту это не так, т.к. в этом случае именно железобетонный каркас здания воспринимает все нагрузки, а газобетонные стены – самонесущие. Кладка, которой заполняют пространство, играет роль теплоизоляции и при этом никаких силовых нагрузок не несет. Отметим также, что монолитный каркас является хорошим мостиком холода и если не принять соответствующих мер, то как минимум в таком здании будет некомфортно жить в зимнее время и, само собой, произойдет рост расходов на поддержания нормативного уровня теплоснабжения и горячей воды.

Принципиальное отличие монолитного каркаса от вертикального армирования в том, что бетонные включения при вертикальном армировании скрыты в толще газобетона, либо открыто с внутренней стороны стены. В этом случае силовую нагрузку будут воспринимать уже стены здания. Для равномерной передачи нагрузки от вышележащих сборных плит перекрытия устраивают армированный железобетонный пояс. Если же перекрытие монолитное, то даже пояс не требуется. При малоэтажной застройке, стены из газобетонных блоков не требуют дополнительного усиления, нужно лишь правильно подобрать газобетон по классу прочности на сжатие – В2.0 – В2.5.

Для чего выполняют вертикальное армирование?

Его применяют в строительных конструкциях, которые подвергаются большим боковым нагрузкам. К примеру заборы, стеновые конструкции зданий, расположенных на склонах. Такое армирование применяют и в районах с повышенной сейсмической активностью. Кстати, в сейсмоопасных районах выполняют армирование во всех плоскостях стены. Это позволяет поднять параметры стойкости самого здания и как следствие, допускается применение блоков из газобетона с меньшей плотностью, что позволяет снизить расходы на возведение стен.

Создание вертикальной армированной конструкции позволяет более равномерно распределить силовые нагрузки, которые возникают при строительстве сооружений с применением длинномерных балок и другими тяжелыми строительными конструкциями. Также вертикальное армирование позволяет усилить перевязку кладки, оконные и дверные проемы, простенки.

Зарубежные строительные компании применяют такой способ при возведении больших конструкций из газобетонных панелей, которые в нашей стране пока не применяют.

Газобетон, в отличие от множества других строительных материалов обладает низким коэффициентом растяжения, а это приводит к его усадке или разбуханию, особенно в межсезонье. Такие колебания приводят к тому, что на его поверхности образуются трещины, приводящие к постепенному разрушению конструкции. Использование арматуры при возведении стен из газобетонных блоков позволяет не допустить подобных дефектов и заметно продлить срок службы здания в целом.

Варианты конструкций вертикального армирования газобетона

О-блоки

Для устройства вертикального армирования применяют так называемые О-блоки. Их производят многие зарубежные поставщики газобетонной продукции. Кроме того, существует достаточно простой способ их самостоятельного изготовления. Для этого достаточно использовать корончатый бур с диаметром 120 – 150 мм.

Штробы прямоугольного сечения для одиночной арматуры

Существует и другая методика устройства вертикальных включений, без использования о-блоков. С внутренней части стены делаются вертикальные прямоугольные штробы. Для получения проемов в блоках допустимо использовать бензиновый или электрический инструмент, например, угловые шлифовальные машины, пилы, лобзики. Кроме этого, строители широко применяют штроборезы. Перед тем как приступить к вырубке штробы, необходимо провести тщательную разметку. Для того, что бы эта канавка была выполнена без искривлений, имеет смысл закрепить на стене доску и работать инструментом рядом с ней, используя ее в качестве направляющей.

В такие штробы закладывают одиночную арматуру диаметром не менее 14мм и закрывают бетоном класса не ниже В15. Расстояние от граней блоков должно быть выдержано не менее 50мм.

Штробы для арматурных каркасов

При сейсмичности района строительства от 7 баллов и выше одиночной арматуры недостаточно. Поэтому вертикальное армирование выполняется пространственными каркасами 3 или 4 вертикальных стержня, связанных поперечными хомутами. Штробы треугольного или квадратного сечения аналогично прорезываются с внутренней части стены, вставляется каркас и пространство заполняется бетоном.

Поперечную арматуру в каркасах устанавливают с шагом 16 диаметров вертикальных стержней. Хомуты могут быть изготовлены из гладкой арматуры от 6 до 8 мм.  Железобетонные включения этого типа скрывают внутри несущей стены либо размещают ее на внутренней поверхности стен. Иногда застройщики перестраховываются и выполняют монтаж такой конструкции при малоэтажном строительстве, особенно когда в конструкции здания применяют газобетонные блоки марок B2,0-B2,5. Его технических свойств вполне хватает для удержания нагрузок, возникающих при монтаже на них плит перекрытий. А вот при возведении зданий высокой этажности без использования вертикального армирования уже будет сложно обойтись.

Как выполнять вертикальное армирование газобетонных стен?

Для обеспечения правильной и эффективной работы вертикального армирования и несущих элементов здания, рабочую арматуру требуется анкерить в фундаменте в нижней части и в обвязочном монолитном поясе в верхней части. Армирование может быть выстроено в пределах одного этажа или проходить через все или несколько этажей.

Для этого проектом обычно предусматривается установка анкеров на этапе устройства фундаментов.

Анкеры представляют из себя стержни в виде буквы Г. В соответствии с действующими стандартами анкерные стержни следует заглублять в тело фундамента не менее чем на 15 см. Г-образная часть при этом делается не менее 20см. Соединение анкера и вертикальных стержней выполняют на сварке с нахлёстом не меньше 40 диаметров рабочей арматуры и не менее 610мм.

Зарубежные строители используют для соединения арматуры и анкера различные резьбовые втулки. Для этого, в стене выполняют временный проем и после того, как анкер и пруток соединены, его необходимо заполнить бетоном. В нашей стране такой способ пока не получил широкого распространения.

В случае, если стена уже возведена, то для сопряжения анкеров и вертикальной арматуры в нижней части стены вырезают проём для работ по соединению, впоследствии заполняемый бетоном.

Возможна фиксация прутков в изготовленный заранее фундамент. Для этого в нем изготавливают отверстия глубиной в 150 миллиметров для установки анкеров и заливают эпоксидной смолой или ее аналогами.

Анкровку в теле обвязочного пояса выполнять проще – по периметру стены устанавливается опалубка, и выпуски вертикальной арматуры связываются с горизонтальным арматурным каркасом. После чего заливается бетон.

Базовые требования к вертикальному армированию

Как уже отмечалось, в Российской Федерации эта технология практически не применяется, и наши строительные специалисты руководствуются основными техническими требования к вертикальному армированию изложенными в Building Code Requirements for Masonry Structures ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05, разделе 1.14.2.2.7.

• В частности, для изготовления такой конструкции необходимо использовать арматуру, сечение которой не может быть меньше 129 квадратных миллиметров. Такое сечение имеет пруток с диаметром 14 миллиметров.
• Стержни арматуры должны быть установлены на расстоянии 61 сантиметра от проемов, свободных концов стен из газобетонных блоков. 
• Если выполняется подвижное сопряжение стен из газобетонных случаев, колонна должна быть размещена на расстоянии не более 20 сантиметров он концов стены. 
• Если в стене изготовлен проем размером до 400 миллиметров, то вертикальную конструкцию можно не использовать, но при условии того, что проем не оказывает влияния на расположение горизонтальной арматуры.
• При строительстве в районах с повышенной сейсмической активностью, колонны должны обеспечить связь фундамента с мауэрлатом и крышей. Максимальное расстояние между колоннами должно быть равно 305 мм. Это положение определено в ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05, разделе 1.14.2.2.2.1.

Как армировать колонны из газобетона

Армированные колонны, необходимо выполнять в местах проявления высоких нагрузок, к примеру, там, где установлены длинномерные балки. Кроме вышесказанного, эта строительная технология позволяет повысить прочность стен сооруженных из газобетонных блоков низкой плотности.

В требованиях ACI 530-05/ASCE 5-05/TMS 402-05, изложенными в разделе 2.1.6. установлены некоторые размеры, которые обязательны для соблюдения при проведении работ. Так, минимальный размер простенка в газобетонной стене в 200 миллиметров, в то время как без использования арматуры минимальный размер составляет 600 миллиметров. В этом нормативном документе определены и минимальные размеры, которым должны отвечать колонны вертикального армирования. Так, говорится и том, что соотношение высоты колонны к размеру диаметра или ширины не должно быть 25. Одновременно с этим установлена пропорция отношения между площадью сечениями прутка арматуры и сечения колонны не должна превышать 0,04.

Немного об экономике и безопасности

Бесспорно, при использовании технологий подобного типа происходит рост объема материалов и происходит увеличение трудоемкости. Но надо понимать, что меры по дополнительному усилению прочности строительных конструкций, особенно несущих, напрямую связано с безопасностью и здоровьем тех, кто проживает или работает в возводимых сооружениях.