Главная / Про Бетон / Арматура размещаемая в бетоне по расчету

Арматура размещаемая в бетоне по расчету

В строительной отрасли широко применяются конструкции из железобетона, надежность и долговечность которых обеспечивает металлический каркас. Он способен воспринимать значительную нагрузку, если правильно подобрать сечение рифленого прута арматуры, а также выдержать расстояние между арматурой и поверхностью бетона в стенах, колоннах, фундаментах и балках. Зная процент армирования, для вычисления которого выполняются специальные расчеты, несложно определить минимальное количество арматуры. Проектируя каркас, важно уметь определять армирующий показатель.

В процессе длительной эксплуатации строительные конструкции подвергаются воздействию сжимающих и изгибающих нагрузок, а также крутящих моментов. Для усиления выносливости железобетона и расширения сферы его использования выполняется усиление бетона арматурой. В зависимости от массы каркаса, диаметра прутков в поперечном сечении и пропорции бетона изменяется коэффициент армирования железобетонных конструкций.

Разберемся, как вычисляется данный показатель согласно требованиям стандарта.

Для того, чтобы армирование выполняло свое назначение, необходимо расчитать усиление бетона, соответствующий минимальному проценту

Процент армирования колонны, балки, фундаментной основы или капитальных стен определяется следующим образом:

  • масса металлического каркаса делится на вес бетонного монолита;
  • полученное в результате деления значение умножается на 100.

Коэффициент армирования бетона – важный показатель, применяемый при выполнении различных видов прочностных расчетов. Удельный вес арматуры изменяется:

  • при увеличении слоя бетона показатель армирования снижается;
  • при использовании арматуры большого диаметра коэффициент возрастает.

Для определения армирующего показателя на подготовительном этапе выполняются прочностные расчеты, разрабатывается документация и делается чертеж армирования. При этом учитывается толщина бетонного массива, конструкция металлического каркаса и размер сечения прутков. Данная площадь определяет нагрузочную способность силовой решетки. При увеличении сортамента арматуры возрастает степень армирования и, соответственно, прочность бетонных конструкций. Целесообразно отдать предпочтение стержням диаметром 12–14 мм, обладающим повышенным запасом прочности.

Показатель армирования имеет предельные значения:

  • минимальное, составляющее 0,05%. При удельном весе арматуры ниже указанного значения эксплуатация бетонных конструкций не допускается;
  • максимальное, равное 5%. Превышение указанного показателя ведет к ухудшению эксплуатационных показателей железобетонного массива.

Соблюдение требований строительных норм и стандартов по степени армирования гарантирует надежность конструкций из железобетона. Остановимся более детально на предельной величине армирующего процента.

Рассмотрим, что выражает минимальный процент армирования. Это предельно допустимое значение, ниже которого резко повышается вероятность разрушения строительных конструкций. При показателе ниже 0,05% изделия и конструкции нельзя называть железобетонными. Меньшее значение свидетельствует о локальном усилении бетона с помощью металлической арматуры.

В зависимости от особенностей приложения нагрузки минимальный показатель изменяется в следующих пределах:

  • при величине коэффициента 0,05 конструкция способна воспринимать растяжение и сжатие при воздействии нагрузки за пределами рабочего сечения;
  • минимальная степень армирования возрастает до 0,06% при воздействии нагрузок на слой бетона, расположенный между элементами арматурного каркаса;
  • для строительных конструкций, подверженных внецентренному сжатию, минимальная концентрация стальной арматуры достигает 0,25%.

При выполнении усиления в продольной плоскости по контуру рабочего сечения коэффициент армирования вдвое превышает указанные значения.

Желая обеспечить повышенный запас прочности конструкций из железобетона, нецелесообразно превышать максимальный процент армирования.

Нецелесообразно превышать максимальный процент армирования, чтобы обеспечить повышенный запас прочности конструкций

Это приведет к негативным последствиям:

  • ухудшению рабочих показателей конструкции;
  • существенному увеличению веса изделий из железобетона.

Государственный стандарт регламентирует предельную величину уровня армирования, составляющую пять процентов. При изготовлении усиленных конструкций из бетона важно обеспечить проникновение бетона в глубь арматурного каркаса и не допустить появления воздушных полостей внутри бетона. Для армирования следует использовать горячекатаный пруток, обладающий повышенной прочностью.

Для предотвращения коррозионного разрушения силового каркаса следует выдерживать фиксированное расстояние от стальной решетки до поверхности бетонного массива. Этот интервал называется защитным слоем.

Его величина для несущих стен и железобетонных панелей составляет:

  • 1,5 см – для плит толщиной более 10 см;
  • 1 см – при толщине бетонных стен менее 10 см.

Размер защитного слоя для ребер усиления и ригелей немного выше:

  • 2 см – при толщине бетонного массива более 25 см;
  • 1,5 см – при толщине бетона меньше указанного значения.

Важно соблюдать защитный слой для опорных колонн на уровне 2 см и выше, а также выдерживать фиксированный интервал от арматуры до поверхности бетона для фундаментных балок на уровне 3 см и более.

Величина защитного слоя различается для различных видов фундаментных оснований и составляет:

  • 3 см – для сборных фундаментных конструкций из сборного железобетона;
  • 3,5 см – для монолитных основ, выполненных без цементной подушки;
  • 7 см – для цельных фундаментов, не имеющих демпфирующей подушки.

Строительные нормы и правила регламентируют величину защитного слоя для различных видов строительных конструкций.

Усиление бетонных конструкций с помощью арматурных каркасов позволяет повысить их долговечность и увеличить прочностные свойства. На расчетном этапе важно правильно определить показатель армирования. При выполнении работ необходимо соблюдать требования строительных норм и правил, а также руководствоваться положениями действующих стандартов.

источник

Арматурой называют стержни, размещаемые в бетоне в соответствии с расчетом, конструктивными и про­изводственными требованиями. Арматуру в железобетон­ных конструкциях устанавливают для восприятия растя­гивающих напряжений или усиления сжатого бетона. В качестве арматуры применяют в основном сталь. В ря­де случаев возможно применение и других материалов, например стеклопластика, обладающего высокой прочностью,

химической стойкостью. Однако этот материал значительно дороже стали и его целесообразно приме­нять лишь в конструкциях, к которым предъявляются специальные требования коррозионной стойкости, элек­троизолирующей способности и немагнитности.

Читайте также:  Какой марки бетон использовать для ростверка

Виды арматуры. По назначению различают арма­туру рабочую, устанавливаемую по расчету, конструктив­ную и монтажную, применяемые из конструктивных и технологических соображений. Конструктивная арма­тура воспринимает не учитываемые расчетом усилия от усадки бетона, изменения температуры, равномерно рас­пределяет усилия между отдельными стержнями и т.п.; монтажная обеспечивает проектное положение рабочей арматуры, объединяет ее в каркасы и т.п. (рис. 1.4).

По способу изготовления различают арматуру горя­чекатаную (получаемую способом проката)—стержне­вую и холоднотянутую (изготовляемую путем вытяжки в холодном состоянии) —проволочную.

По профилю поверхности различают арматурные ста­ли гладкие и периодического профиля (рис. 1.5). Послед­ние обладают лучшим сцеплением с бетоном и в настоя­щее время являются основной арматурой.

По способу применения арматуру делят на напрягае­мую и ненапрягаемую.

Горячекатаная и холоднотянутая арматура называет­ся гибкой. Помимо нее в конструкциях в ряде случаев применяют жесткую (несущую) арматуру из прокатных или сварных двутавров, швеллеров, уголков и т. п.

Физико-механические свойства. Эти свойства ар­матуры зависят от химического состава, способа произ­водства и обработки. В мягких сталях содержание угле­рода составляет обычно 0,2. 0,4 %. Увеличение количества углерода приводит к повышению прочности при одно­временном снижении деформативности и свариваемости. Изменение свойств сталей может быть достигнуто введением легирующих добавок. Марганец, хром повышают прочность без существенного снижения деформативности. Кремний, увеличивая прочность, ухудшает сваривае­мость.

Повышение прочности может быть достигнуто также термическим упрочнением и механической вытяжкой. При термическом упрочнении вначале осуществляют на­грев арматуры до 800. 900°С и быстрое охлаждение, а затем нагрев до 300. 400 °С с постепенным охлаждением, При механическом затягивании арматуры на 3. 5 % вследствие структурных изменений кристалличе­ской решетки— наклепа сталь упрочняется. При повтор­ной вытяжке (нагрузке) диаграмма деформирования 4 будет отличаться от исходной (рис, 1.6), а предел теку­чести существенно повысится.

Основные механические свойства сталей характе­ризуются диаграммой «напряжения — деформации», по­лучаемой путем испытания на растяжение стандартных об­разцов. Все арматурные стали по характеру диаграмм подразделяются на (рис. 1.6): 1) стали с явно выраженной площадкой текучести (мягкие стали); 2) стали с неявно вы­раженной площадкой текуче­сти (низколегированные, тер­мически упрочненные стали); 3) стали с линейной зависи­мостью почти до раз­рыва (высокопрочная прово­лока ).

Основные прочностные характеристики: для сталей вида 1 — физический предел текучести; для сталей видов 2 и 3 — условный предел теку­чести , 2, принимаемый рав­ным напряжению, при котором

остаточные деформации соста­вляют 0,2%, и условный пре­дел упругости, при котором остаточные деформации 0,02 % ■ Помимо этого характеристиками диаграмм являют­ся предел прочности (временное сопротивление) к пре­дельное удлинение при разрыве, характеризующее пластические свойства стали. Малые предельные удлинения могут дослужить причиной хрупкого обрыва арматуры под нагрузкой и разрушения конструкции; высокие плас­тические свойства сталей создают благоприятные усло­вия для работы железобетонных конструкций (перерас­пределение усилий в статически неопределимых систе­мах, при интенсивных динамических воздействиях и т. п.).

• В зависимости от типа конструкций и условий, эксплуатации наряду с основной характеристикой — диа­граммой «σ—ε» в ряде случаев необходимо учитывать другие свойства арматурных сталей: свариваемость, рео­логические свойства, динамическое упрочнение и т. п.

Под свариваемостью понимают способность арма­туры к надежному соединению с помощью электросвар­ки без трещин, каверн и других дефектов в зоне сварного шва. Хорошей свариваемостью обладают горячекатаные малоуглеродистые и низколегированные стали. Нельзя. сваривать термически упрочненные стали (кроме специ­альных «свариваемых») и упрочненные вытяжкой, так как при сварке утрачивается эффект упрочнения.

Реологические свойства характеризуются ползучестыо и релаксацией, Ползучесть арматурных сталей про­является лишь при больших напряжениях и высоких температурах. Более опасна релаксация—падение напря­жений во времени при неизменной длине образца (отсут­ствии деформаций). Релаксация зависит от химического состава стали, технологии изготовления, напряжения, температуры и др. Она наиболее интенсивно протекает в первые часы, но также продолжаться длительное вре­мя. Учет ее важен при расчете предварительно напряжен­ных конструкций.

Усталостное разрушение наблюдается при дейст­вии многократно повторяющейся нагрузки при понижен­ном сопротивлении и носит хрупкий характер. Прочность при многократно повторной нагрузке (предел выносливо­сти) арматуры зависит от числа повторений нагрузки п и характеристики цикла нагружения ps.

Динамическое упрочнение имеет место при дейст­вии кратковременных (t≤lc) динамических нагрузок большой интенсивности взрывных, сейсмических). Пре­вышение динамического предела текучести над ста­тическим объясняется запаздыванием пластических деформаций и зависит от химического состава стали и скорости деформации.

Классификация арматуры. Все арматурные стали разделяют на классы, объединяющие стали с одинаковы­ми прочностными и деформативными свойствами. При этом к одному классу могут относиться стали, отличаю­щиеся по химическому составу, т. е. разных марок.

Стержневая арматура обозначается буквой А и римской цифрой и бывает: горячекатаная — гладкая класса A-I; периодического профиля классов А-П, А-Ш, A-IV, AV и А-VI; термически и термомеханически упроч­ненная — периодического профиля классов Ат-Ш, At—IV, At-V, At-VI и механически упрочненная класса А-Шв. Для дополнительной характеристики стержневой ар­матуры, необходимой при использовании ее в определен­ных условиях, к обозначениям классов вводятся индексы. Индекс;. «С» в обозначении термически и

термомеханически упрочненной арматуры указывает на возможность соединения стержней с помощью сварки (At-IVC); «К» — на повышенную стойкость к коррозии под напря­жением (Ат-IVK); «СК» — на возможность сварки и по­вышенную стойкость к коррозии под напряжением (Ат-VCK). Индекс «с» употребляется для арматуры, ре­комендуемой к использованию в условиях низких темпе­ратур, например класса Ас-11 из стали марки 10ГТ.

Читайте также:  Полипропиленовая фибра для бетона в ростове

Холоднотянутая проволочная арматура обознача­ется буквой В и римской цифрой и подразделяется на обыкновенную арматурную проволоку рифленую (перио­дического профиля) класса Вр-I и гладкую класса B-1, а также высокопрочную гладкую проволоку класса В-11 и периодического профиля класса Вр-11.

Основные прочностные и деформативные характерис­тики различных арматурных сталей приведены в табл. 2.2. Сортамент стержней и проволочной арматуры дан на форзаце. Приведенные в сортаменте диаметры горяче­катаной арматурной стали’ периодического профиля со­ответствуют поминальному диаметру равновеликих по площади круглых гладких стержней.

Арматурные изделия. Для ускорения производства работ ненапрягаемая гибкая арматура (отдельные стержни) объединяется в каркасы и сетки, в которых стержни в местах пересечений соединяются контактной точечной сваркой или вязкой. В отдельных случаях до­пускается применение дуговой сварки.

Сварные каркасы (рис. 1.7, а) образуются из про­дольных и поперечных стержней. Продольные рабочие стержни устраивают в один или два ряда. Приварка про­дольных стержней к поперечным с одной стороны более технологична, чем с двух.

Плоские каркасы обычно объединяются в пространст­венные, которые должны обладать достаточной жестко­стью для возможности складирования, транспортирова­ния и сохранения проектного положения в форме.

При назначении диаметров продольных и поперечных стержней необходимо учитывать условия технологии сварки во избежание пережога более тонких стержней;

Диаметры про­дольных стержней, ми . 3. 10 12. 16 18. 20 22 25. 32 36. 40

Наименьшие стержней мм 3 4 5 6 8 10

Сварные сетки (ГОСТ 8478—81) выполняют из сталей классов B-I, Bp-I, A-I, А-Н, A-III.

Сварные сетки можно конструировать, предусматри­вая их последующее сгибание в одной плоскости на спе­циальных станках. Сетки бывают плоские и рулонные, с продольной и поперечной рабочей арматурой. Рулонные сетки с продольной рабочей арматурой изготовляют при диаметре продольных стержней не более 5,мм (рис. 1.7,6). При диаметре более 5 мм применяют сетки с по­перечной рабочей арматурой (рис. 1.7, в) или плоские. Максимальный диаметр поперечных стержней плоских я рулонных сеток 8 мм. Длина сетки в рулоне 50. 100 м, поэтому для использования в конструкциях сетки разре­зают по месту.

Арматурные канаты и пучки. Армирование конст­рукция отдельными высокопрочными проволоками (вследствие их большого числа) трудоемко и часто при­водит к излишнему развитию сечений элементов, В связи с этим проволоку укрупняют в канаты и пучки. Канаты (рис. 1.7, г) обычно изготовляют из 7 или 19 проволок одного диаметра (обозначение К-7 или К-19), навивая на центральную прямолинейную проволоку остальные

Рис. 1.8. Соединения арматуры

в один или несколько слоев. Диаметр проволок канатов К-7 от 2 до 5 мм. Расчетные характеристики канатов приведены в табл. 2.2. Пучки состоят из параллельных высокопрочных проволок (14, 18, 24 шт.) или канатов (рис 1.7, д). Пучки могут иметь по концам анкеры, а по длине обматываются мягкой проволокой.

Соединения арматуры [6]. Для соединения арма­турных стержней по длине в заводских условиях реко­мендуется применять контактную стыковую сварку (рис. 1,8, а) на специальных сварочных машинах. Для соеди­нения встык при монтаже используют дуговую сварку. При этот в случае свариваемых стержней d^20 мм при­меняют дуговую ванную сварку в инвентарных (медных) формах (рис. 1.8, б). При d 1ап, определяемую по формуле (1.12). Длину нахлестки сетки в направлении распределительной арма­туры принимают 50..100 мм в зависимости от диаметра.

Я Применение арматуры в железобетонных конст­рукциях. Выбор класса арматурных сталей производят в зависимости от типа конструкции, наличия предвари­тельного напряжения, условий возведения и эксплуата­ции здания.

В качестве ненапрягаемой рабочей арматуры приме­няют в основном» сталь класса А-Ш и проволоку класса Bp-I (B-I) в сетках и каркасах. Арматуру классов А-II и A-I допускают в качестве поперечной арматуры, а в ка­честве продольной — только при соответствующем обос­новании (например, если прочность стали А-Ш не может быть полностью использована из-за чрезмерного раскры­тия трещин и прогибов). Стержневую арматуру класса A-IV и выше применяют в качестве продольной армату­ры только в вязаных каркасах.

В качестве напрягаемой рабочей арматуры при нор­мальных условиях эксплуатации и длине железобетон­ных элементов до 12 м используют преимущественно ста­ли классов Ат-VI и At-V, а также В-П, Вр-П, К.-7, К-19, A-IV, A-V, A-VI, А-Шв, для элементов длиной более 12 м — главным образом арматурные канаты, пучки, про­волоку классов В-П, Вр-П, а также свариваемую арма­туру A-VI, A-V, A-IV и А-Ш в.

источник

а) Класс по прочности на сжатие В (нормативная кубиковая прочность): В20; В25; В30; В35; В40; В45; В50; В55; В60; б) классов по прочности на осевое растяжение Bt (назначают в случаях, когда эта характеристика имеет главенствующее значение и ее контролируют на производстве): Bt0,8; Bt1,2; Bt1,6; Bt2,0; Bt2,4; Bt2,8; Bt3,2;

в) марок по морозостойкости назначают для конструкций, подвергаемых действию попеременного замораживания и оттаивания):F50; F75; F100; F150; F200; F300;F400; F500; г) марок по водонепроницаемости (назначают для конструкций, к которым предъявляют требования ограничения водопроницаемости): W2; W4; W6; W8; W10; W12.

Передаточную прочность бетона Rbp(прочность бетона к моменту его обжатия, контролируемая аналогично классу бетона по прочности на сжатие) следует назначать не менее 15 МПа и не менее 50% принятого класса бетона по прочности на сжатие.

Читайте также:  Как навести бетон для пола в гараже самому

Основным показателем качества арматуры, устанавливаемым при проектировании, является класс арматуры по прочности на растяжение, обозначаемый:

А — для горячекатаной и термомеханически упрочненной арматуры;

Вр — для высокопрочной холоднодеформированной арматуры периодического профиля;

К — для арматурных канатов.

Классы арматуры по прочности на растяжение отвечают гарантированному значению предела текучести, физического или условного (равного значению напряжений, соответствующих остаточному относительному удлинению 0,2%), с обеспеченностью не менее 0,95.

Для железобетонных конструкций, проектируемых в соответствии с требованиями СП 52-102-2003, следует предусматривать: — в качестве напрягаемой арматуры:

1) горячекатаную и термомеханически упрочненную периодического профиля классов А600 (A-IV), A800 (A-V) и А1000 (A-VI); 2) холоднодеформированную периодического профиля классов от Вр1200 до Вр1500 (Вр-II); 3) канатную 7- и 19 — проволочную классов К1400, К1500 (К-7, К-19);

— в качестве ненапрягаемой арматуры: 1) горячекатаную гладкую класса А240 (А-1);

2) горячекатаную, термомеханически упрочненную и холоднодеформи-рованную периодического профиля классов А300 (А-II), А400 (А-III), А500 (А500С), В500 (Bp-I, B500C).

НАЗНАЧЕНИЕ И ВИДЫ АРМАТУРЫ

Рабочая арматура — устанавливается по расчету

Монтажная арматура — устанавливается по конструктивным и технологическим соображениям

Монтажная арматура: -обеспечивает проектное положение рабочей арматуры;

-более равномерно распределяет усилия между отдельными стержнями рабочей арматуры;

-воспринимает обычно не учитываемые расчетами усилия от усадки бетона и изменения температуры конструкций.

-Рабочую и монтажную арматуру объединяют в арматурные изделия – сварные и вязанные сетки и каркасы

-Их размещают в соответствии с характером работы конструкции под нагрузкой.

От технологии изготовления: Стержневая Проволочная

От способа последующего упрочнения: Термически упрочненная, Упрочненная в холодном состоянии – вытяжкой или волочением

По форме поверхности: Гладкая Периодического профиля (улучшает сцепление с бетоном)

По способу применения: Ненапрягаемая, Напрягаемая (подвергнутая предварительному натяжению)

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8516 — | 7041 — или читать все.

178.45.150.72 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

источник

Бетон — очень прочный материал, который с лёгкостью противостоит нагрузкам, действующим на него сверху – он не подвержен сжатию. Но в процессе эксплуатации на фундамент влияют еще и силы растяжения, которым он противостоять не может. Армирование нужно для того, чтобы укрепить бетонное основание и защитить его от растяжения и разрушения. Важно верно рассчитать количество стройматериала, которое потребуется для укрепления фундаментальной опорной части, а для этого нужно знать расход арматуры на 1 м³ бетона.

Расход арматуры на куб бетона и на армирование всего фундаментального основания в целом зависит от нескольких немаловажных факторов:

  • Плотность раствора (имеет значение состав) – чем меньше показатель плотности, тем мельче в армирующем каркасе должна быть сетчатая структура – уменьшается шаг.
  • Тип строения и его вес – нормы использования стройматериала на конкретный тип конструкции указаны в таких регулирующих документах: ГОСТ, ГЭСН и ФЕР.
  • Размер (длина, ширина и глубина) бетонной опорной части обуславливает количество продольных и поперечных элементов в армирующем каркасе.
  • Тип почвы – для устойчивых грунтов с высокой несущей способностью применяют металлоизделие с диаметром 10, в противном случае – 14–16 миллиметров.
  • Класс элемента, повышающего прочность, и площадь сечения прутьев обуславливают вес будущей конструкции и нагрузку на грунт.

А также влияет тип фундамента – для каждого вида есть примерные (ориентировочные) показатели затрат арматуры на куб бетона:

  • Для ленточного образца – 20 кг на 1 кубометр.
  • Для столбчатого фундамента – 10 кг на 1 кубометр.
  • Для плитного (имеет два продольных пояса – верхний и нижний) – 50 кг на 1 кубометр.

Выполнить расчёт расхода арматуры на куб бетона несложно. Между рядами несущей конструкции при устойчивом грунте (не подверженном плавучести и вспучиванию) расстояние может составлять 20–30 сантиметров. От всех краёв необходимо отступить по 5 сантиметров, чтобы раствор полностью скрывал каркас и защищал от его влияния окружающей среды (от коррозии). Для поперечных полос армирующего каркаса в целях экономии выбирают продукцию наименьшего диаметра и стоимости.

Расчёт расхода арматуры диаметром 12 миллиметров для горизонтальных рядов:

  • В одном бетонном кубе (то есть в блоке длиной, шириной и высотой по 100 см) поместится 4 продольных ряда (шаг 30).
  • В каждом ряду будет по 4 полосы.
  • Итого: 4*4=16 девяностосантиметровых прутьев (100-2*5).
  • Общая протяжённость армирующих элементов равна 16*90=1440 (14,4 м).

Вычисление расхода арматуры для поперечных горизонтальных и вертикальных элементов, выполненных из материала толщиной 8 мм:

  • В одном поперечном сечении поместится по 4 лежачих и стоячих девяностосантиметровых прута (всего 8).
  • Сечение повторяется каждые 0,3 ед., а значит, в одном кубе оно присутствует 4 раза.
  • Итого: 8*4=32 девяностосантиметровых металлопрута, расположенных по ширине в одном кубе бетона.
  • Итоговая протяжённость материала равна 32*90 = 2880 (28,8 м).

Вывод: для укрепления бетонного блока размером 1 м³ понадобится 14,4 двенадцатимиллиметровой и 28,8 метра восьмимиллиметровой арматуры.

Для расчёта общего количества стройматериала, необходимого для укрепления конкретного фундамента, нужно знать его тип и точные размеры.

источник

Леонид Скорук
К.т.н., доцент, старший научный сотрудник НП ООО «СКАД Софт» (г. Киев).

В настоящее время монолитный железобетон (обеспечивающий произвольную форму изделий, свободу планировочных решений и многое другое) получил большее распространение и применение по сравнению со сборным железобетоном (ограниченная номенклатура сборных изделий и пролет). В то же время сборные изделия прошли проверку временем по надежности и долговечности, а их армирование является оптимальным с точки зрения некоего условного соотношения «материал/стоимость конструкции». В монолитных же конструкциях величина арматуры в большинстве случаев является переменной и зависит от многих исходных факторов: геологии, типа фундамента, нагрузки, геометрии здания и т.д.

Это нужно понимать при проектировании монолитных конструкций и не идти на поводу у заказчиков, далеких от инженерного дела и желающих в первую очередь оптимизировать свои расходы на строительство.

Как известно, чтобы обеспечить необходимую прочность и устойчивость здания или сооружения, следует провести соответствующие расчеты и подобрать необходимое количество арматуры для восприятия действующих нагрузок. При этом в конструкциях должны быть соблюдены требования как по 1­й (прочность, устойчивость), так и по 2­й группе (прогибы, ширина раскрытия трещин) предельных состояний.

В практике проектирования сформировался определенный условный параметр, по которому можно оценить затраты металла в конструкции: содержание арматуры в бетоне (как правило, берут вес всей арматуры в конструкции — продольной и поперечной — и делят на объем ее бетона, получая параметр в килограммах на кубический метр (кг/м3)).

При этом в действующих строительных нормах [1­3] такой параметр напрочь отсутствует и никоим образом не регламентируется. В нормативах указывается только необходимость обеспечить в сечении элемента минимальный процент арматуры от площади бетона (min 0,05­0,25%) и опосредованно рекомендован оптимальный процент армирования в конструкциях на уровне примерно 3% (это опять же отклик оптимизации для сборных конструкций).

До какой­то степени величина содержания арматуры в конструкциях отражена в некоторых сметных нормативах [4, 5]. Там величина арматуры в бетоне находится в пределах 190­200 кг/м3 — опять же без привязки к различным изменчивым исходным данным.

Для оценки величины содержания арматуры в бетоне монолитных конструкций проведем небольшой численный эксперимент. Возьмем для примера фрагмент плиты размерами в плане 1,0×1,0 м с двумя арматурными сетками у каждой грани, имеющими шаг стержней 100×100 мм, и проследим изменение содержания арматуры в бетоне в зависимости от изменения некоторых исходных параметров: толщины плиты и диаметра арматуры (рис. 1).

Рис. 1. Содержание арматуры в бетоне (кг/м3) для монолитного фрагмента площадью 1 м 2 при различных исходных данных: а — при разных диаметрах арматуры; б — при разных толщинах плит

Рис. 2. Интерфейс программы SCAD++. Постпроцессор «Железобетон», режим «Экспертиза железобетона»

Как видно из приведенных данных, даже при «идеальных» условиях проектирования (отсутствие поперечной арматуры, дополнительного армирования, различных элементов локального усиления и т.п.) величина содержания арматуры, например, для элемента толщиной 200 мм с размещенной в нем арматурой из двух сеток диаметром 10 мм составляет 123,2 кг/м 3 . При наличии же различных дополнительных факторов суммарное содержание арматуры в бетоне будет резко расти.

Таблица 1. Факторы, которые влияют на расход бетона и арматуры

Инженерно­геологические условия строительной площадки

Тип фундамента (свайный, плитный, ленточный)

Шаг сетки несущих вертикальных элементов

Пролет плит, их толщина (жесткость)

Размеры сечения колонн/пилонов/стен

Удельный вес арматуры в бетоне

Расход арматуры в сечении

Довольно трудоемкую и рутинную работу по определению содержания арматуры в бетоне для некоторых отдельных элементов и всего сооружения в целом на начальном этапе проектирования (еще до начала разработки чертежей стадии КЖ/КЖИ) с довольно высокой точностью можно выполнить в программе SCAD++. В режиме «Экспертиза железобетона» постпроцессора «Железобетон», используя операцию Вес заданной арматуры (рис. 2), можно в реальном времени не только определить расход арматуры, но заодно (что очень важно) и проверить, насколько заданная арматура удовлетворяет необходимым критериям прочности конструкции согласно выбранным нормам проектирования.

При этом нужно помнить, что программа считает расход:

  • арматуры без учета ее нахлеста и загибов, которые могут добавлять в реальный расход арматуры около 15­20%;
  • бетона с учетом пересечения элементов, поскольку стыковка элементов происходит по оси стержневых и срединной плоскости плитных элементов (увеличение около 5­10%).

Суммарный расход арматуры и бетона в любом здании зависит от многих факторов, которые можно в некоторой степени скорректировать на начальной стадии расчета и проектирования. Основные факторы, которые влияют на расход бетона и арматуры в конструкциях и зданиях, приведены в табл. 1.

Таблица 2. Содержание арматуры в бетоне для разных типов зданий

Элемент здания

Расход, кг/м3

а) 22­этажное здание на сваях
(шаг колонн/пилонов 6,0 м)

источник

Появление в XIX веке железобетона совершило значительный прорыв в строительной отрасли. Идея вводить в состав конструкции металлические стержни позволила уменьшить размер и массу несущих элементов здания, одновременно повысив их несущую способность и прочие прочностные характеристики. Потребность наличия арматуры обусловлена одним негативным свойством бетона – при отличном восприятии сжимающих нагрузок он очень плохо работает при растяжении и легко разрушается. Сталь же в свою очередь растягивающие нагрузки воспринимает очень хорошо, помогая бетону не трескаться в зоне растяжения железобетонного элемента. Сегодня мы подробнее поговорим о том, как сделать расчёт арматуры для бетонных конструкций.

Так ведут себя бетонные конструкции без арматуры. Под действием нагрузок происходит образование трещин в бетоне и разрушение. Армированная конструкция таких же размеров спокойно выдерживает аналогичную нагрузку.

Многочисленные опыты и эксперименты, проведённые в разное время и разными учёными показали: армированные железобетонные изделия, в зависимости от расположения арматуры в массиве конструктивного элемента, количества стержней, их диаметра и взаимного расположения, ведут себя при воздействии нагрузок не одинаково. Из этого следует, что все вышеперечисленные параметры необходимо определять при помощи расчёта.

Интересный факт: первый патент на бетонное изделие, усиленное стальными стержнями, был получен в 1867 году Жозефом Монье. Однако доподлинно известно, что ещё в 1802 году русские зодчие усиливали железными стержнями известковобетонные перекрытия Царскосельского дворца. В дальнейшем варианты армирования бетонных конструкций изучали и применяли при возведении зданий и сооружений практически во всех странах Европы.

В современном строительстве армирование получило применение при изготовлении практически всех ответственных конструкций:

  • Фундаментов;
  • Стеновых панелей;
  • Плит перекрытия и покрытия;
  • При возведении монолитных сооружений;
  • Элементов конструкций мостов и тоннелей;
  • При устройстве дорожного полотна.

В процессе изучения принципов работы арматуры в составе железобетонной конструкции, внешний вид и прочностные характеристики используемых металлических стержней постепенно изменялись. В настоящее время арматура представляет из себя хлысты, имеющие на своей поверхности насечки для лучшего сцепления с бетонным камнем и обеспечения совместной работы всей конструкции под воздействием нагрузок. Арматурная проволока и прутки малых диаметров гладкие и не имеют периодического сечения. Материал, из которого изготовлена арматура, тоже может значительно различаться — научные достижения позволили использовать для армирования не только металл, но и композитные материалы – волокна стекла или базальта, пропитанные связующими материалами на основе смол. Более подробно о том, что такое арматура и как с ней работать Вы можете прочитать в статье: арматура — что это такое, виды и характеристики арматура, использование строительной арматуры.

Арматура — основной конструктивный элемент системы армирования бетонных изделий.

Расчёт количества и вида арматурных стержней, размера их поперечного сечения и взаиморасположения в массиве бетона является сложной инженерной задачей и должен учитывать множество параметров:
• Величину и характер нагрузок, действующих на конструктивный элемент здания или сооружения (сжимающие или изгибающие нагрузки, воздействие вибрации, порывов ветра или ударов волн). На основании анализа этих показателей выделяют три основных вида конструкций – изгибаемые (балки или плиты), сжимаемые (колонны) и растягиваемые (элементы ферм);
• Особенности и условия работы элемента под нагрузкой;
• Наличие агрессивных сред или иных мер воздействия, действующих на конструкцию (кислот или щелочей; высоких или низких температур).

Самостоятельное проектирование арматуры в любого вида ответственных конструктивных элементах является трудоёмкой задачей. Такими видами расчётов занимаются опытные сотрудники организаций, специализирующихся на разработке проектов зданий из сборного или монолитного железобетона. В этом случае получают оптимальный расчёт арматуры. При самостоятельном расчёте можно добиться необходимых характеристик конструкции, при этом расход арматуры может получиться несколько больше оптимального.

Чтобы оценить примерное количество арматуры без сложных расчётов, можно воспользоваться данными по среднему расходу арматуры на куб бетона для основных типов фундамента. Такая информация представлена в статье: расход арматуры на 1 кубический метр бетона.

Для малоэтажного частного домостроения существует несколько методов приблизительной оценки количества и размера сечения арматурных стержней в тех или иных конструктивных частях здания. Рассмотрим их подробнее.

Перед началом данного расчёта необходимо провести сбор нагрузок от здания для определения ширины подошвы будущей конструкции. Далее рассчитывается сам фундамент. В первую очередь нужно определиться с размерами фундамента: его шириной и высотой. Узнать как сделать расчёт фундамента Вы можете на странице: технология строительства фундамента, выбор его конструкции и проектирование фундамента.

Основным документом для расчёта железобетонных изделий является СНиП 52-01-2003, который в частности указывает на минимально допустимое количество рабочей арматуры в размере 0,1% от общей площади поперечного сечения фундамента.

Арматура в железобетонных изделиях подразделяется на рабочую и конструктивную. Рабочей называется арматура, воспринимающая основные нагрузки в рассчитываемом элементе. Конструктивной – стержни для соединения в сетку или каркас рабочих арматурных хлыстов. В случае с ленточным фундаментом рабочей арматурой будут пруты, расположенные вдоль периметра конструкции.

Взяв для примера фундамент сечением 40х100 см. получаем:

  • Площадь сечения фундамента 4000 кв. см.;
  • Минимальное сечение прутов рабочей арматуры 4 кв.см., что равно 0.1% от площади сечения фундамента.

Подобрать диаметр и количество арматурных стержней можно по следующей таблице:

Диа- метр, мм Число стержней Масса, 1 пог. м., кг
1 2 3 4 5 6 7 8 9
Площадь поперечного сечения, кв.см.
3 0,071 0,141 0,212 0,283 0,353 0,424 0,5 0,565 0,636 0,052
4 0,126 0,25 0,88 0,5 0,68 0,75 0,88 1 1,18 0,092
5 0,196 0,39 0,59 0,79 0,98 1,18 1,38 1,57 1,77 0,154
6 0,283 0,57 0,85 1,13 1,42 1,7 1,98 2,26 2,55 0,222
7 0,385 0,77 1,15 1,54 1,92 2,31 2,69 3,08 3,46 0,302
8 0,503 1,01 1,51 2,01 2,52 3,02 3,52 4,02 4,58 0,395
9 0,636 1,27 1,91 2,54 3,18 3,82 4,45 5,09 5,72 0,499
10 0,785 1,57 2,36 3,14 3,93 4,71 5,5 6,28 7,07 0,617
12 1,131 2,26 3,39 4,52 5,65 6,78 7,91 9,04 10,17 0,888
14 1,539 3,08 4,61 6,15 7,69 9,23 10,77 12,3 13,87 1,208
16 2,011 4,02 6,03 8,04 10,05 12,06 14,07 16,08 18,09 1,578
18 2,545 5,09 7,63 10,17 12,7 15,26 17,8 20,36 22,9 1,998
20 3,142 6,28 9,41 12,56 15,7 18,84 22 25,13 28,27 2,465
22 3,801 7,6 11,4 15,2 19 22,81 26,61 30,41 34,21 2,984
25 4,909 9,82 14,73 19,64 24,54 29,45 34,36 39,27 44,18 3,85
28 6,153 12,32 18,47 24,63 30,79 36,95 43,1 49,26 55,42 4,83
32 8,043 16,09 24,18 32,17 40,21 48,26 56,3 64,34 72,38 6,31
36 10,179 20,36 30,54 40,72 50,89 61,07 71,25 81,43 91,61 7,99
40 12,561 25,13 37,7 50,27 62,83 75,4 87,96 100,53 113,1 9,865
45 15,904 31,81 47,71 63,62 79,52 95,42 111,33 127,33 143,13 12,49
50 19,635 39,27 58,91 78,54 98,18 117,81 137,45 157,08 176,72 15,41
55 23,76 47,52 71,28 95,04 118,8 142,56 166,32 190,08 213,84 18,65
60 28,27 56,54 84,81 113,08 141,35 169,62 197,89 226,16 254,43 22,19
70 38,48 76,96 115,44 153,92 192,4 220,88 269,36 307,84 346,32 30,21
80 50,27 100,54 150,81 201,08 251,35 301,62 351,89 402,16 452,43 39,46

Диаметр и количество прутков нужно принимать исходя из округления полученного результата в сторону ближайшего большего значения в таблице.

Далее следует рассчитать необходимое количество стержней рабочей арматуры. При длине стороны конструкции свыше 3000 мм. используют арматуру диаметром от 12 мм. и выше, а каркас должен состоять из 4 прутов, по два рабочих стержня на разных уровнях. В качестве конструктивных поперечных стержней при высоте ленты фундамента менее 800 мм. допускается использовать прутки диаметром не менее 6 мм, при более 800 мм. высоты – 8 мм. и выше. Стержни конструктивной арматуры должны иметь выпуски с каждой стороны порядка 25 мм. для облегчения крепления и обеспечения защитного слоя бетона для рабочих хлыстов в процессе заливки конструкции. Коме того для создания защитного слоя бетона можно использовать специальные пластиковые фиксаторы. Подробнее о том, что такое защитный слой и арматурные фиксаторы Вы можете прочитать в специальной статье: фиксаторы для арматуры — что это такое, их виды, характеристики и применение.

Шаг поперечных стержней принимается обычно 300 – 600 мм. в зависимости от габаритов ленточного фундамента. Для деревянных домов с мелкозаглубленным фундаментом вполне сгодится шаг 600 мм., для габаритных конструкций он должен быть меньше с целью избежать расползания рабочей арматуры под давлением массы заливаемого бетона. Между собой арматуру соединяют либо с помощью вязальной проволоки (она же катанка) или сваркой, данный момент для частного дома не важен и зависит лишь от технических возможностей мастера.

Для узкой фундаментной ленты достаточно арматуры, в которой 4 продольных стержня. Для ленточного фундамента шириной более 40 см. используют 6 продольных стержней.

Подсчёт объёмов арматуры не менее важен, хотя и значительно проще, чем расчёт её сечения. Ошибка в количестве закупленного материала может привести к весьма ощутимым затратам. Количество рабочей арматуры получают методом перемножения количества стержней в каркасе на периметр фундаментной ленты, конструктивной – перемножением суммы длин вертикальных и поперечных стержней на длину периметра с последующим делением полученного результата на величину шага прутков и прибавлением единицы.

При проведении любых вычислений нужно соблюдать соответствие единиц измерений. Нельзя, к примеру, складывать, перемножать и делить между собой метры и сантиметры.
Если в месте покупки арматура продаётся не по метражу, а по массе, то в приведённой выше таблице в последнем столбце приведён примерный вес погонного метра стержней согласно им диаметрам.

Практика показывает, что сделав запас в 15-20% возможно избежать потери времени на докупку недостающего материала при относительно небольших финансовых затратах. Запас компенсирует погрешности в вычислении, неожиданно возникшую потребность в изменении конструкции и соединении отдельных прутков арматуры.

Не всегда получается достать арматуру нужно длинны. В этом случае арматурные прутки сращивают с нахлёстом в 10-15 см.

Производится по той же методике и с помощью значений той же таблицы, что и для ленточных фундаментов, за исключением нескольких нюансов, которые нужно обязательно учитывать:
• Монолитные плиты армируются каркасом из двух арматурных сеток, все стержни в которых являются рабочими;
• Для определения минимальной площади рабочих продольно и поперечно лежащих стержней необходимо принимать во внимание соответствующие им площади сечения фундаментной плиты.
• Для заливки плит не используется рабочая арматура диаметром менее 12 мм., а конструктивная вертикальная – менее 6 мм.;
• Шаг рабочих стержней в сетке составляет обычно 20х20 см.
• Толщина заливаемой плиты напрямую зависит от передаваемой на неё нагрузки от здания, но не рекомендуется изготавливать такой фундамент толщиной менее 20 см. Обычная для среднего размера частных домов толщина плитного фундамента – 25-30 см.;
• При подсчёте объёмов закупаемого материала необходимо учесть длины арматурных выпусков для последующей заливки стен подвала;

• Крепление стержней между собой лучше проводить при помощи вязальной проволоки, что обеспечивает уверенную совместную работу арматурных стержней и бетона как в продольном, так и поперечном направлении.
• Арматурный каркас нужно собирать с учётом обеспечения защитного слоя бетона толщиной не менее 25 мм. сверху и снизу. Несоблюдение этого правила может вылиться в коррозию арматуры под воздействием грунтовых вод.

Фундаменты такого типа армируются, в зависимости от выбранного вида конструкции, либо одним каркасом из вертикальных рабочих стержней, либо с добавлением к каркасу горизонтальной опорной сетки.

Расчёт арматуры столбчатого фундамента.

В качестве рабочей арматуры используют пруты периодического сечения класса АIII диаметром 10-12 мм., в качестве конструктивной – гладкую проволоку диаметром порядка 6 мм. Площадь подошвы столбчатого фундамента, глубина его заложения и количество столбов зависят от вида грунтов, конструктивного решения постройки и величины передаваемой на грунт нагрузки от здания.

Обычно для армирования каркаса достаточно четырёх вертикальных прутков, связанных по вертикали проволокой с шагом 200 мм. В случае же с добавлением сетки подошвы фундамента, её изготавливают из арматуры класса AIII с размером ячейки 20х20 см. Такой относительно некрупный шаг рабочей арматуры обусловлен необходимостью предотвратить продавливание подошвы фундамента его верхней столбчатой частью под воздействием нагрузок. Сетка и вертикальный каркас соединяются между собой гладкой проволокой диаметром 6-8 мм.

При монтаже каркаса в опалубку нельзя забывать о необходимости устройства защитного слоя бетона порядка 25 мм. для обеспечения долговечности конструкции.

Подсчёт необходимого объёма материала прост – количество потребной на один каркас арматуры умножают на количество столбов.

Плиты перекрытия, изготавливаемые на заводах ЖБИ, имеют типовые размеры и определённую расчётом несущую способность. Армирование таких плит производится арматурными сетками и закладными деталями согласно проекту, разработанному специализированными организациями. Параметры плит указываются продавцом и подбираются исходя из требуемых показателей для отдельно взятого здания.

Самостоятельное изготовление монолитной железобетонной плиты не представляется возможным в виду сложности проведения расчётов самой конструкции и опалубки, потребности использования в процессе изготовления тяжёлых строительных механизмов и приспособлений. Небольшая ошибка в расчётах может привести к авариям или разрушению здания, что чревато созданию опасности жизни и здоровью человека. Поэтому за производством подобного вида работ необходимо в обязательном порядке обратиться к специалистам.

Арматура из композитных материалов начала использоваться в строительной области России относительно недавно, поэтому следует затронуть некоторые нюансы, касающиеся этого материала. В виду использования при изготовлении волокон стекла или базальта, данный армирующий материал имеет значительные отличия от классической стальной арматуры по прочности в сторону положительных качеств. Наглядно оценить разницу можно из расположенной ниже таблицы.

Характеристика Стальная арматура класса АIII Композитная арматура
Замена диаметра арматуры при равных прочностных характеристиках, мм. 8 4
10 6
12 8
14 10
16 12
18 14
20 16

Подробнее о том что такое композитная арматура а также о методах работы с ней Вы можете в статье: композитная арматура, виды, характеристики, использование.

Исходя из этих данных, при использовании композитных армирующих стержней необходимо производить корректировку диаметров рабочей арматуры. Это означает, что проводить расчёт армирования конструкций можно для стальной арматуры, а затем изменять полученные диаметры стержней согласно приведённым в таблице данным.

Следует учитывать, что композитную арматуру невозможно согнуть на стройплощадке и она не подвергается сварке. В случае потребности в гнутых элементах, их нужно заказывать у изготовителя по подготовленным чертежам, так как изогнуть такой материал возможно только в процессе изготовления. Крепление стержней между собой осуществляется при помощи вязальной проволоки или пластиковых хомутов.

Расчёт фундамента с использованием композитной арматуры аналогичен расчёту для металлической арматуры.

Во всём остальном использование композитной арматуры ничем не отличается от стандартных стальных прутков.

Проведение работ по армированию и последующей заливке монолитных строительных конструкций требует от мастера наличия определённых навыков. При сомнении в своих силах лучше обратиться к опытным специалистам, это сэкономит время и деньги в случае возможных переделок при возможных ошибках начинающего мастера, а так же убережёт от появления возможных аварийных ситуаций.

источник

09 Июл 2019              18      

© 2023 Строим своими руками · Копирование материалов сайта без разрешения запрещено
Дизайн и поддержка: GoodwinPress.ru