- Минимальное и максимальное расстояние между арматурой
- Ограничения при армировании железобетонных конструкций — Строительство своими руками
- Минимальное расстояние между стержнями
- Максимальное расстояние между стержнями
- Минимальное расстояние от края стержней до опалубки
- Конструктивные требования по армированию балок и плит перекрытия
- Поперечное армирование
- Дача и Дом
Кроме расчётных требований к армированию железобетонных конструкций существуют также конструктивные правила, которые обеспечивают соблюдение принятых в расчёте предпосылок и учитывают особенности работы конструкций, не отражённые в расчёте.
Конструктивные требования установлены на основе экспериментальных данных, опыта проектирования и строительства, инженерной интуиции.
Основные конструктивные требования норм регламентируют: Минимальную толщину защитного слоя бетона; Минимальные и максимальные расстояния между стержнями арматуры; Минимальное и максимальное содержание арматуры (диаметр арматуры и процент армирования сечения); Условия анкеровки арматуры.
Процент армирования железобетонных элементов должен быть во всех случаях не менее: 0,05% — по старому СНиП; 0,10% — по новому СП. во внецентренно сжатых элементах -0,10…0,25% (чем больше гибкость, тем выше min ). Коэффициент (или процент) армирования железобетонных элементов – это отношение площади сечения рабочей арматуры A s к рабочей площади сечения бетона bh 0, выраженное в долях (или процентах): b а h 0 h A s
2: Конструктивные требования норм к армированию
Защитный слой бетона – толщина слоя бетона от грани элемента до ближайшей поверхности арматурного стержня. Защитный слой бетона обеспечивает защиту арматуры от коррозии и нагрева при пожаре (поэтому зависит от условий эксплуатации и требуемой огнестойкости конструкции), сцепление арматуры и бетона (поэтому зависит от диаметра арматуры).
Защитный слой бетона a b должен составлять не менее диаметра арматуры d s и не менее 10 …20 мм (в зависимости от вида конструкции), в подошве фундамента – не менее 30…70 мм (в зависимости от наличия подготовки под подошвой).
Минимальное расстояние между стержнями арматуры обеспечивает качественное бетонирование (поэтому зависит от расположения арматуры по отношению к направлению укладки бетона), сцепление арматуры и бетона (поэтому зависит от диаметра арматуры).
Расстояние между гранями стержней продольной арматуры должно составлять не менее диаметра арматуры d s и не менее 25 мм для нижней арматуры и 30 мм для верхней арматуры (при горизонтальном расположении стержней в один или два ряда). В стеснённых условиях допускается укладка стержней вплотную друг к другу.
3: Конструктивные требования к продольному армированию
Максимальное расстояние между стержнями арматуры обеспечивает равномерность распределения усилий в стержнях и восприятие случайных напряжений (от усадки бетона, от местных воздействий), поэтому зависит от размеров сечения и вида конструкции. Расстояние между осями стержней продольной арматуры должно составлять во всех случаях не более 400 мм, в балках и плитах – не более 200 мм (при высоте h 150 мм); не более 400 мм и не более 1,5 h (при h > 150 мм). Вязаные каркасы: Сварные каркасы:
4: Конструктивные требования к поперечному армированию
Максимальный шаг (расстояние между осями) стержней поперечной арматуры в балках и плитах должен составлять: по старому СНиП: на приопорных участках длиной L/4 : не более (1/2) h и не более 150 мм (при h 450 мм); не более (1/3) h и не более 500 мм (при h > 450 мм); на остальной части пролёта: не более (3/4) h и не более 500 мм. по новому СП: Если поперечная арматура требуется по расчёту: не более 0,5 h и не более 300 мм; Если поперечная арматура по расчёту не требуется: не более 0,75 h и не более 500 мм. В ряде случаев (в плитах h 300 мм, в балках h 150 мм) поперечную арматуру устанавливать не требуется. Минимальный диаметр поперечной арматуры Диаметр поперечной арматуры d sw во всех случаях должен составлять не менее (1/4) диаметра продольной арматуры d s и не менее 5-6 мм. Рекомендуется принимать d sw (1/3)d s. Вязаные каркасы: Сварные каркасы: Размещение поперечной арматуры: L/4 L/4 L/2 Почему возле опор шаг поперечной арматуры уменьшается?
5: Конструктивные требования к армированию сжатых элементов
Поперечное армирование сжатых элементов устанавливается в целях: Предотвращения выпучивания продольных стержней; Сдерживания поперечных деформаций бетона; Образования пространственных арматурных каркасов.
Максимальный шаг (расстояние между осями) стержней поперечной арматуры в сжатых элементах должен составлять не более 500 мм и не более 15 d s (где d s – диаметр продольной арматуры). Диаметр продольной арматуры сжатых элементов должен быть не менее 12 мм, в монолитных колоннах – не менее 16 мм.
В местах передачи сосредоточенных сжимающих усилий предусматривается косвенное армирование. Узел А Узел А h k h k s s d sw d s /2 a a поперечная продольная
6: Конструктивные требования к армированию колонн
Поперечная арматура должна охватывать стержни продольной арматуры и быть приваренной к ним (либо иметь на концах крюки). Продольные стержни (по крайней мере через один) должны быть соединены поперечной арматурой.
7: Сцепление арматуры с бетоном
Максимальное напряжение bond,max Среднее напряжение сцепления bond,m Напряжения в арматуре по длине заделки передаются на бетон Длина заделки стержня l s l s Силы сцепления обеспечивают совместность деформирования арматуры и бетона.
Величина сил сцепления зависит от прочности бетона, профиля и качества поверхности арматуры. Арматура с ржавой поверхностью характеризуется меньшим сцеплением.
Выдёргивание стержня из бетона не произойдёт, пока усилие в арматуре будет уравновешиваться усилиями сцепления: где A bond – площадь поверхности контакта арматуры и бетона; u s – периметр стержня; l s – длина заделки; R bond – расчётное сопротивление сцеплению: 1 – коэффициент, учитывающий влияние профиля арматуры ( 1 = 1,5…2,8): 1,5 – для А240; 2,0 – для В500; 2,25 – для импортной арматуры; 2,5 – для А400, А500; 2,8 – для А500СП; 2 = 1 при диаметре арматуры d s 32 мм. d s
8: Длина анкеровки арматуры
где l an – длина анкеровки арматуры –минимальная длина заделки, при которой усилие в арматуре N полностью передаётся за счёт сил сцепления на бетон.
Базовая длина анкеровки l 0, an соответствует случаю, когда стержень нагружен предельным усилием N = R s A s : l 0, an 30 d s для арматуры класса А400 Если стержень заделан в бетон на длину l l 0, an, то никаким усилием его невозможно выдернуть из бетона: в стержне либо наступит текучесть, либо он выдернется вместе с бетоном.
Длина анкеровки уменьшается: с уменьшением диаметра арматуры ( d s ); с понижением класса арматуры ( R s ) ; с применением более эффективного профиля арматуры ( 1 ) ; с повышением класса бетона (R bt ).
Требуемая длина анкеровки меньше базовой, если арматура недогружена: где A s,cal, A s,ef – площадь сечения арматуры соответственно требуемая по расчёту и фактически установленная; – коэффициент, учитывающий влияние напряжённого состояния (растяжение/сжатие), профиля арматуры и дополнительных анкерующих устройств: для растянутой арматуры периодического профиля = 1, для сжатой арматуры = 0,75. Анкеровка – это закрепление концов арматуры в бетоне.
- 9: Дополнительные анкерующие устройства
Если анкеровку стержня невозможно обеспечить заделкой на требуемую длину, применяют дополнительные анкерующие устройства: отгибы (крюки, лапки) – обязательны для гладкой растянутой арматуры; приваренные поперечные стержни; коротыши, шайбы и др. Анкеровка приваркой поперечных стержней Анкеровка установкой шайб, приваркой деталей, устройством высаженных головок «крюк» «лапка» «петля» не менее 10 d
Минимальное и максимальное расстояние между арматурой
Расстояние между арматурой должно обеспечивать прохождение заполнителя бетона и, при необходимости, вибратора для уплотнения бетонной смеси.
п. 8.3.3 СП 52-101-2003 Минимальные расстояния в свету между стержнями арматуры следует принимать такими, чтобы обеспечить совместную работу арматуры с бетоном и качественное изготовление конструкций, связанное с укладкой и уплотнением бетонной смеси, но не менее наибольшего диаметра стержня, а также не менее:
- 25 мм — при горизонтальном или наклонном положении стержней при бетонировании для нижней арматуры, расположенной в один или два ряда;
- 30 мм — то же, для верхней арматуры;
- 50 мм — то же, при расположении нижней арматуры более чем в два ряда (кроме стержней двух нижних рядов), а также при вертикальном положении стержней при бетонировании.
- При стесненных условиях допускается располагать стержни группами — пучками (без зазора между ними). При этом расстояния в свету между пучками должны быть также не менее приведенного диаметра стержня, эквивалентного по площади сечения пучка арматуры, принимаемого равным:
где d si — диаметр одного стержня в пучке;
п — число стержней в пучке.
Кроме того, при большом насыщении арматурой должны быть предусмотрены отдельные места с расстоянием между стержнями арматуры в 60 мм для прохождения между арматурными стержнями наконечников глубинных вибраторов, уплотняющих бетонную смесь. Расстояния между такими местами должны быть не более 500 мм.
Максимальный шаг арматуры ограничен следующими требованиями:
п.8.3.
6 СП 52-101-2003 В железобетонных линейных конструкциях и плитах наибольшие расстояния между осями стержней продольной арматуры, обеспечивающие эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций, а также ограничение ширины раскрытия трещин между стержнями арматуры, должны быть не более:
- в железобетонных балках и плитах:
- 200 мм — при высоте поперечного сечения h £ 150 мм;
- 1,5h и 400 мм — при высоте поперечного сечения h > 150 мм;
- в железобетонных колоннах:
- 400 мм — в направлении, перпендикулярном плоскости изгиба;
- 500 мм — в направлении плоскости изгиба.
- В железобетонных стенах расстояния между стержнями вертикальной арматуры принимают не более 2t и 400 мм (t — толщина стены), а горизонтальной — не более 400 мм.
- В большинстве случаев шаг арматуры назначают 200-250 мм и подбирают необходимый диаметр арматуры по расчёту.
- Процент армирования
- Существует такое понятие как минимальный и максимальный процент армирования.
- Процент армирования определяется по следующей формуле:
Чтобы конструкция считалась железобетонной необходимо чтобы процент армирования был выше минимального, иначе конструкция не считается железобетонной и методы расчета железобетона на такую конструкцию не распространяются.
п.8.3.
4 СП 52-101-2003 В железобетонных элементах площадь сечения продольной растянутой арматуры, а также сжатой, если она требуется по расчету, в процентах площади сечения бетона, равной произведению ширины прямоугольного сечения либо ширины ребра таврового (двутаврового) сечения на рабочую высоту сечения, следует принимать не менее:
- 0,1 % — в изгибаемых, внецентренно растянутых элементах и внецентренно сжатых элементах при гибкости l 0 /i ≤ 17 (для прямоугольных сечений l 0 /h ≤ 5 );
- 0,25 % — во внецентренно сжатых элементах при гибкости l 0 /i ≥ 87 (для прямоугольных сечений l 0 /h ≥ 25);
- для промежуточных значений гибкости элементов значение m s определяют по интерполяции.
- В элементах с продольной арматурой, расположенной равномерно по контуру сечения, а также в центрально-растянутых элементах минимальную площадь сечения всей продольной арматуры следует принимать вдвое больше указанных выше значений и относить их к полной площади сечения бетона.
Максимальный (предельный) процент армирования в нормах не рассмотрен, но такой термин существует, хотя его лучше назвать оптимальным процентом армирования.
При увеличении армирования в какой-то момент критическим фактором становится не прочность арматуры, а прочность бетона в сжатой зоне. Т.е. далее с увеличением армирования её эффективность падает и нужно либо увеличить высоту ж.б.
элемента (увеличив площадь сжатой зоны), либо ввести арматуру в сжатую зону.
В книге Бондаренко В.М. Суворкин Д.Г. «Железобетонные и каменные конструкции» дана таблица с предельным % армирования:
Класс арматуры | μR, %, при классе бетона | ||||
12,5 | 20 | 30 | 40 | 50 | |
А-II (A300) | 1,99/1,8 | 2,96/2,67 | 4,0/3,59 | 4,75/4,26 | 5,29 |
А-III (A400, A500) | 1,23/1,11 | 1,82/1,65 | 2,46/2,22 | 2,93/2,62 | 3,26 |
А-IV (A600) | 0,88 | 1,3 | 1,76 | 2,1 | 2,33 |
Примечание. В числителе приведены проценты армирования для тяжелого и мелкозернистого бетона, в знаменателе – для легкого бетона.
В других учебниках приведены другие данные, но в общем процент армирования не должен превышать 3-5%.
Продольное армирование
Продольное армирование применяется для внецентренно сжатых и изгибаемых элементов. Продольная арматура необходима для восприятия растягивающей нагрузки и, соответственно, располагается в растянутой зоне железобетонной конструкции. Рассмотрим какие требования предъявляют строительные нормы для продольного армирования помимо тех, что приведены выше:
п.8.3.
5 СП 52-101-2003 В бетонных конструкциях следует предусматривать конструктивное армирование:
- — в местах резкого изменения размеров сечения элементов;
- — в бетонных стенах под и над проемами;
- — во внецентренно сжатых элементах, рассчитываемых по прочности без учета работы растянутого бетона, у граней, где возникают растягивающие напряжения; при этом коэффициент армирования m s принимают не менее 0,025 %.
п.8.3.
7 СП 52-101-2003 В балках и ребрах шириной более 150 мм число продольных рабочих растянутых стержней в поперечном сечении должно быть не менее двух. При ширине элемента 150 мм и менее допускается устанавливать в поперечном сечении один продольный стержень.
п.8.3.
8 СП 52-101-2003 В балках до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры с площадью сечения не менее 1/2 площади сечения стержней в пролете и не менее двух стержней.
- В плитах до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры на 1 м ширины плиты с площадью сечения не менее 1/3 площади сечения стержней на 1 м ширины плиты в пролете.
- Поперечное армирование
- Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также с целью ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и закрепления их от бокового выпучивания в любом направлении.
- Поперечную арматуру устанавливают у всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура.
- Основные требования к поперечному армированию:
п.8.3.
10 СП 52-101-2003 Диаметр поперечной арматуры (хомутов) в вязаных каркасах внецентренно сжатых элементов принимают не менее 0,25 наибольшего диаметра продольной арматуры и не менее 6 мм.
Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов принимают не менее 6 мм.
В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры.
п.3.11 СП 52-101-2003 В железобетонных элементах, в которых поперечная сила по расчету не может быть воспринята только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,5h 0 и не более 300 мм.
В сплошных плитах, а также в часторебристых плитах высотой менее 300 мм и в балках (ребрах) высотой менее 150 мм на участке элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, поперечную арматуру можно не устанавливать.
В балках и ребрах высотой 150 мм и более, а также в часторебристых плитах высотой 300 мм и более, на участках элемента, где поперечная сила по расчету воспринимается только бетоном, следует предусматривать установку поперечной арматуры с шагом не более 0,75h 0 и не более 500 мм.
п.8.3.
12 СП 52-101-2003 Во внецентренно сжатых линейных элементах, а также в изгибаемых элементах при наличии необходимой по расчету сжатой продольной арматуры с целью предотвращения выпучивания продольной арматуры следует устанавливать поперечную арматуру с шагом не более 15d и не более 500 мм (d — диаметр сжатой продольной арматуры).
Если площадь сечения сжатой продольной арматуры, устанавливаемой у одной из граней элемента, более 1,5 %, поперечную арматуру следует устанавливать с шагом не более 10d и не более 300 мм.
п.8.3.
13 СП 52-101-2003 Конструкция хомутов (поперечных стержней) во внецентренно сжатых линейных элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегибов, а эти перегибы — на расстоянии не более 400 мм по ширине грани. При ширине грани не более 400 мм и числе продольных стержней у этой грани не более четырех допускается охват всех продольных стержней одним хомутом.
п.8.3.
15 СП 52-101-2003 Поперечную арматуру в плитах в зоне продавливания в направлении, перпендикулярном сторонам расчетного контура, устанавливают с шагом не более 1/3 h 0 и не более 300 мм. Стержни, ближайшие к контуру грузовой площади, располагают не ближе h 0/3 и не далее h 0/2 от этого контура.
При этом ширина зоны постановки поперечной арматуры (от контура грузовой площади) должна быть не менее 1/5h 0.
- Расстояния между стержнями поперечной арматуры в направлении, параллельном сторонам расчетного контура, принимают не более 1/4 длины соответствующей стороны расчетного контура.
- Анкеровка арматуры в бетоне
- Анкеровку арматуры осуществляют одним из следующих способов или их сочетанием:
- — в виде прямого окончания стержня (прямая анкеровка);
- — с загибом на конце стержня в виде крюка, отгиба (лапки) или петли;
- — с приваркой или установкой поперечных стержней;
- — с применением специальных анкерных устройств на конце стержня.
Прямую анкеровку и анкеровку с лапками допускается применять только для арматуры периодического профиля. Для растянутых гладких стержней следует предусматривать крюки, петли, приваренные поперечные стержни или специальные анкерные устройства.
Лапки, крюки и петли не рекомендуется применять для анкеровки сжатой арматуры, за исключением гладкой арматуры, которая может подвергаться растяжению при некоторых возможных сочетаниях нагрузки.
При расчете длины анкеровки арматуры следует учитывать способ анкеровки, класс арматуры и ее профиль, диаметр арматуры, прочность бетона и его напряженное состояние в зоне анкеровки, конструктивное решение элемента в зоне анкеровки (наличие поперечной арматуры, положение стержней в сечении элемента и др.).
п.8.3.
21 СП 52-101-2003 Базовую (основную) длину анкеровки, необходимую для передачи усилия в арматуре с полным расчетным значением сопротивления R s на бетон, определяют по формуле
- где A s и u s — соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;
- R bond — расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле
- R bond = h 1 h 2 R bt, (8.2)
- здесь R bt — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;
- h 1 — коэффициент, учитывающий влияние вида поверхности арматуры, принимаемый равным:
- 1,5 — для гладкой арматуры;
- 2 — для холоднодеформированной арматуры периодического профиля;
- 2,5 — для горячекатаной и термомеханически обработанной арматуры периодического профиля;
- h 2 — коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:
- 1,0 — при диаметре арматуры d s ≤ 32 мм;
- 0,9 — при диаметре арматуры 36 и 40 мм.
Ограничения при армировании железобетонных конструкций — Строительство своими руками
При общении с энтузиастами строителями, которые не отягощены специализированным образованием, звучит мнение, что чем больше арматуры положить в бетон, тем он будет прочнее.
Это не всегда справедливо, ведь кроме площади поперечного сечения арматуры в конструкции, которая растет при увеличении ее количества, на прочность конструкции также влияет ее монолитность. Поэтому важно не только обеспечить необходимое количество металла в бетоне, но и обеспечить эффективное сцепление арматуры с бетоном.
Для этого, существуют нормы и ограничения, выведенные как теоретическим, так и практическим путем. Они описаны в регламентирующих проектирование и строительство документах — СНиПах и СП.
Фотография: Pixabay
Рассмотрим наиболее распространенные в любительском строительстве случаи. Для начала, определимся с терминологией. Арматурой, в пределах данной статьи, будем именовать металлические стержни круглого сечения, использующиеся для армирования железобетонных конструкций.
Эти стержни бывают как гладкие, так и рифленые. Для общего понимания, посмотрите на перечень изделий крупного поставщика арматуры «Сталепромышленная компания» в России, здесь https://www.spk.ru/catalog/metalloprokat/sortovoy-prokat/armatura/. Основная функция строительной арматуры — увеличение прочности железобетонной конструкции на растяжение и изгиб.
Минимальное расстояние между стержнями
Чтобы обеспечить эффективное сцепление бетона с арматурой, нужно сделать так, чтобы в процессе бетонирования, смесь заполнила все пространство в опалубке. В густо-армированных зонах, с этим могут быть трудности. Причина заключается в вязкости бетонной смеси и в ее неоднородности.
Если с вязкостью проблема решается вибрированием, то неоднородность (наличие щебня) смеси приводит к тому, что щебень может застрять между близко расположенных стержней, препятствую проникновению жидкой части бетона к стенкам арматуры.
Таким образом, в будущей конструкции образуется воздушный пузырь, бетон не контактирует с арматурой, снижая монолитность и прочность всей конструкции.
Чтобы этого не произошло, следует придерживаться следующих правил при армировании:
- Если в нижний пояс балки требуется разместить вплотную два стержня, расстояние между ними следует принимать не менее 25 мм и не менее диаметра стержня наибольшего диаметра;
- Для верхнего пояса, минимальное расстояние составляет 30 мм;
- Если нужно разместить три стержня, то первые два нужно размещать в соответствии в правилами 1 и 2 настоящего списка, а третий — на расстоянии не менее 50 мм от второго;
- Для вертикального армирования, минимальное расстояние между стержнями — 50 мм.
Максимальное расстояние между стержнями
Чтобы не допустить больших зон без армирования, максимальное расстояние между стержнями тоже регламентируется. Нужно следовать следующим правилам:
- В балках и плитах, при высоте конструкции меньше или равной 150 мм, максимальное расстояние между стержнями арматуры должно быть 200 мм.
- В балках и плитах, при высоте конструкции более 150 мм, расстояние между стержнями не должно превышать 400 мм, или полторы высоты конструкции. Например, при высоте плиты 200 мм, это расстояние может быть 300 мм или меньше;
- В колоннах, перпендикулярно плоскости изгиба, расстояние не может превышать 400 мм. Параллельно плоскости изгиба — не может превышать 500 мм;
- В стенках, вертикальная арматура не должна быть на расстоянии более 400 мм или двух толщин стены. Например, если стена толщиной 150 мм, то расстояние между стержнями вертикальной арматуры должно быть не более 300 мм;
- Горизонтальная арматура в стенах не должна быть расположена с шагом более 400 мм, независимо от толщины стены.
Минимальное расстояние от края стержней до опалубки
Проникновение бетона в пространство между каркасом и опалубкой обеспечивается следующими правилами:
- Расстояние не должно быть меньше 20 мм и меньше диаметра арматуры;
- Для влажных помещений, арматура со стороны помещения должна быть защищена минимум 25 мм бетона. Это правило обусловлено уже не доступностью смеси во время бетонирования, а обеспечением защиты арматуры в период эксплуатации;
- Для конструкций, контактирующих с улицей, это расстояние не должно быть меньше 30 мм;
- Для конструкций, контактирующих с грунтом, минимально расстояние от арматуры до опалубки — 40 мм. Это может быть стена фундамента, или боковая стенка ленточного фундамента;
- Для нижней арматуры в ленточном фундаменте без бетонной подготовки, расстояние должно быть не менее 70 мм.
Соблюдение этих правил обеспечивает работу железобетонной конструкции как единого целого. Кроме того, обеспечивается защита металла арматуры от коррозии.
Конструктивные требования по армированию балок и плит перекрытия
Согласно СП 52-101-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры» п.8.3.
6: «В железобетонных линейных конструкциях и плитах наибольшие расстояния между осями стержней продольной арматуры, обеспечивающие эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций, а также ограничение ширины раскрытия трещин между стержнями арматуры, должны быть не более:
- — в железобетонных балках и плитах:
- 200 мм — при высоте поперечного сечения, h ≤ 150 мм;
- 1,5h и 400 мм — при высоте поперечного сечения h > 150 мм;»
Понимать этот пункт следует так. Например рассчитывается однопролетная плита перекрытия высотой до 150 мм и по расчету для армирования 1 м ширины такой плиты требуется 3.43 см2 арматуры. Согласно таблицы 170.
2 для армирования можно использовать 1 стержень диаметром 22 мм, 2 стержня диаметром 16 мм, 3 стержня диаметром 14 мм, 4 стержня диаметром 12 мм, 5 стержней диаметром 10 мм, 7 стержней диаметром 8 мм и т.д. Так вот, для армирования такой плиты следует принимать не менее 5 стержней диаметром 10 мм.
Именно это и обеспечит более равномерное распределение напряжений и деформаций и более эффективное вовлечение в работу бетона.
Потому как расчетная схема и реальная работа конструкции — две большие разницы и когда мы рассматриваем материал 1 м ширины железобетонной плиты, как обладающий одинаковыми свойствами по всей ширине, мы делаем очень большое допущение. А чем более равномерно по рассматриваемой ширине будет распределена арматура, тем ближе будет расчетная схема к реальной работе конструкции.
А в Пособии к СП 52-101.2003 данный пункт дополнен следующей рекомендацией (п. 5.13):
«При армировании неразрезных плит сварными рулонными сетками допускается вблизи промежуточных опор все нижние стержни переводить в верхнюю зону.
Неразрезные плиты толщиной не более 80 мм допускается армировать одинарными плоскими сетками без отгибов.»
В данном случае речь идет о плитах перекрытия, которые могут рассматриваться как многопролетные балки (пример расчета такого перекрытия см. в статье «Расчет монолитного ребристого перекрытия»). Соответственно в таких плитах возникает момент не только в пролете, но и на промежуточных опорах.
И если подобрать арматуру таким образом, что она будет воспринимать моменты, действующие на промежуточных опорах, то армирование можно выполнять одной сеткой для верхней и для нижней зоны сечения, выполняя переход из верхней зоны в нижнюю или наоборот в местах, где расчетный момент, действующий на поперечное сечение плиты, равен нулю. Выглядит это примерно так:
Рисунок 401.1. Варианты армирования монолитной неразрезной плиты б) сварными рулонными сетками с переходом в верхнюю зону сечения на промежуточных опорах, в) сварными одинарными плоскими сетками г) отдельными стержнями (одиночной арматурой).
Ну а теперь пора переходить к не менее важному п. 8.3.7 (5.14 в Пособии): «В балках и ребрах шириной более 150 мм число продольных рабочих растянутых стержней в поперечном сечении должно быть не менее двух. При ширине элемента 150 мм и менее допускается устанавливать в поперечном сечении один продольный стержень.»
Данная рекомендация основана все на том же требовании обеспечить эффективное вовлечение в работу бетона, а также максимально возможное перераспределение напряжений и деформаций.
Дело в том, что в балках и ребрах монолитного ребристого перекрытия шириной > 150 мм может поместиться 2 стержня арматуры с учетом требуемой толщины защитного слоя бетона и соблюдении минимального расстояния между стержнями при ожидаемом максимальном размере крупного наполнителя бетонной смеси и этим нужно пользоваться.
Согласно п. 8.3.8 (5.15): «В балках до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры с площадью сечения не менее 1/2 площади сечения стержней в пролете и не менее двух стержней.
В плитах до опоры следует доводить стержни продольной рабочей арматуры на 1 м ширины плиты с площадью сечения не менее 1/3 площади сечения стержней на 1 м ширины плиты в пролете и не менее двух стержней.»
Данный пункт повествует нам о крайних опорах многопролетных неразрезных плит и балок или просто об опорах однопролетных балок и плит.
А также о том что даже если изгибающий момент в точках начала опоры однопролетных балок и плит, а также на крайних опорах многопролетных плит и балок равен нулю, то все равно для надлежащей анкеровки арматуру следует предусматривать до опоры и даже дальше.
Насколько дальше, на то есть отдельный пункт (5.35). Тем не менее этот пункт не запрещает заводить за грань опоры всю расчетную арматуру, если это арматура периодического профиля.
А в СНиП 2.03.01-84 подобный пункт ((5.20)) дополнен следующей рекомендацией: «В плитах расстояния между стержнями, заводимыми за грань опоры, не должны превышать 400 мм, причем площадь сечения этих стержней на 1 м ширины плиты должна составлять не менее 1/3 площади сечения стержней в пролете, определенной расчетом по наибольшему изгибающему моменту.»
Из чего следует, что даже если расстояние между стержнями продольной арматуры будет принято согласно указанных выше рекомендаций, а именно не более 200 мм, то все равно за грань опоры придется заводить половину всех продольных стержней. И только если расстояние между стержнями продольной арматуры будет приниматься около 130 мм, то можно заводить за грань опоры третью часть стержней.
И тут возникает очень важный вопрос: а на сколько можно не доводить до грани опоры продольные стержни арматуры в однопролетных балках и плитах и на крайних опорах многопролетных балок и плит? К сожалению ни один из вышеперечисленных нормативных документов прямого ответа на этот вопрос не дает, а приводятся только формулы, да таблицы, в которых мы и попробуем сейчас разобраться.
Например, все для той же однопролетной плиты, рассматриваемой как балка на шарнирных опорах длиной l = 3 м, требуемое сечение составляет 3.43 см2. Однако арматура с таким сечением необходима только посредине плиты, где изгибающий момент максимальный.
На опорах, согласно принятой расчетной схеме момент равен нулю и арматура вроде как вообще не требуется, однако с целью анкеровки часть арматуры все же заводится за грань опоры.
И хотя нет прямой зависимости между значением изгибающего момента и требуемой площадью арматуры мы все же предположим такую зависимость, получив в итоге небольшой запас по прочности.
Итак, если планируется не доводить до опор половину продольных стержней, то эту половину следует доводить до точки, в которой согласно эпюре моментов значение изгибающего момента будет в 2 раза меньше, т.е. М = ql2/16 плюс расстояние, необходимое для анкеровки арматуры в растянутом бетоне.
- Согласно уравнению моментов:
- Мx = qlx/2 — qx2/2 = ql2/16
- тогда
- x = 0.146l или примерно 438 мм (методы решения квадратных уравнений здесь не приводятся)
Для арматуры периодического профиля минимально допустимая длина анкеровки в растянутом бетоне составляет согласно Таблице 328.1 не менее 20d = 200 мм, не менее 250 мм, а также не менее (0.7·3600/117 + 11)10 = 325 мм (пояснения к формуле там же, где и таблица). Таким образом обрываемую арматуру можно не доводить до граней опор на 438 — 325 = 113 мм.
Как видим, экономия при обрывании арматуры в пролете не то чтобы сумасшедшая и потому при выполнении 1-2 плит лучше довести все продольные стержни до опор. Так оно надежней будет. Да и перераспределение усилий в плите при этом будет более равномерным.
Ну и еще одно требование, относящееся к балкам, достаточно редко встречающимся в малоэтажном строительстве, но тем не менее (п. 5.
16): «В изгибаемых элементах при высоте сечения более 700 мм у боковых граней должны ставиться конструктивные продольные стержни с расстояниями между ними по высоте не более 400 мм и площадью сечения не менее 0,1% площади сечения бетона, имеющего размер, равный по высоте элемента расстоянию между этими стержнями, по ширине — половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм.»
На первый взгляд такое требование выглядит нелогичным — зачем устанавливать арматуру приблизительно посредине высоты сечения, т.е.
там, где растягивающие или сжимающие напряжения минимальны или их вовсе нет? Тем не менее нельзя забывать о том, что стержни поперечной арматуры могут работать на сжатие, а значит чем меньше их расчетная длина, тем больше устойчивость.
Соответственно установка дополнительных продольных стержней, особенно при сварном каркасе, уменьшает расчетную длину стержней поперечного армирования как минимум вдвое.
Примечание: выражение в данном пункте «имеющего размер, равный по высоте элемента расстоянию между этими стержнями, по ширине — половине ширины ребра элемента, но не более 200 мм» для меня тайна великая есмь. Причем в СНиПе этот пункт формулируется практически также. Предполагаю, что это как-то связано с балками таврового сечения, но утверждать не буду.
Кстати, пора поговорить о поперечном армировании.
Поперечное армирование
п.8.3.9: «Поперечную арматуру следует устанавливать исходя из расчета на восприятие усилий, а также с целью ограничения развития трещин, удержания продольных стержней в проектном положении и закрепления их от бокового выпучивания в любом направлении.
Поперечную арматуру устанавливают у всех поверхностей железобетонных элементов, вблизи которых ставится продольная арматура.»
Суть этого требования в том, что поперечная арматура никогда не помешает. И даже если по расчету не требуется, тем не менее будет способствовать более равномерному распределению напряжений в сечениях ж/б элемента.
Согласно п. 8.3.10 «…Диаметр поперечной арматуры в вязаных каркасах изгибаемых элементов принимают не менее 6 мм.
В сварных каркасах диаметр поперечной арматуры принимают не менее диаметра, устанавливаемого из условия сварки с наибольшим диаметром продольной арматуры.»
Требования данного пункта, на мой взгляд очевидны и дополнительных комментариев не требуют. В том смысле, что арматуру диаметром 5 мм трудно приварить к арматуре диаметром 30 мм.
Дача и Дом
Глава из книги «Мелкозаглубленный ленточный фундамент»
Минимальное количество стрежней продольной арматуры в одном ряду
В балках и ребрах шириной более 15 см число продольных рабочих растянутых стержней арматуры в поперечном сечении должно быть не менее двух.
При ширине элемента 15 см и менее допускается устанавливать в поперечном сечении один продольный стержень арматуры [пункт 8.3.7 СП 52-101-2003].
При этом устройство мелкозаглубленных ленточных фундаментов шириной менее 15 см не допускается [пункт 3.2.5.2 BS 8004:1986].
Максимальное количество стержней продольной арматуры в одном ряду и минимальное расстояние между стержнями арматуры мелкозаглубленного ленточного фундамента
Максимальное количество стержней арматуры в одном ряду в поперечном сечении монолитного мелкозаглубленного ленточного фундамента определяется минимальным расстоянием в свету между отдельными стержнями продольной арматуры. Это минимальное расстояние определено необходимостью свободного протекания бетонной смеси в тело ленты между стержнями арматуры фундамента при заливке бетона, возможностью его уплотнения и хорошей связи бетона с арматурой для совместной работы под нагрузкой. Минимальные расстояния между стрежнями продольной арматуры мелкозаглубленного ленточного фундамента определены в пункте 7.3.4 СНиП 52-01-2003 “Бетонные и железобетонные конструкции” и прокомментированы в пункте 5.9 пособия по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного натяжения арматуры (к СП 52-101-2003). Минимальное расстояние между стержнями продольной арматуры мелкозаглубленного ленточного фундамента не может быть меньше наибольшего диаметра стержней арматуры и не менее 25 мм для нижнего ряда арматуры и 30 мм — для арматуры верхнего ряда при двух рядах армирования. При трех рядах армирования мелкозаглубленного ленточного фундамента расстояние между стрежнями арматуры в верхнем ряду должно составить не менее 50 мм. При большом насыщении арматурой должны быть предусмотрены отдельные места с расстоянием между стержнями арматуры в 60 мм для прохождения между арматурными стержнями наконечников глубинных вибраторов, уплотняющих бетонную смесь. Расстояния между такими местами должны быть не более 500 мм. | ||||||||||||||
Например, для мелкозаглубленного ленточного фундамента шириной 300 мм с двумя рядами арматуры (верхним и нижним) максимальное количество стрежней арматуры диаметром 16 мм может составить не больше 6 стрежней в верхнем ряду с интервалом 30 мм и 7 стержней в нижнем ряду с интервалом 25 мм. При этом в верхнем ряду должен быть исключен один стрежень для обеспечения промежутка в 60 мм для прохождения наконечника глубинного вибратора. Максимальное расстояние между стрежнями Расстояние между стержнями продольной рабочей арматуры принимается с учетом типа железобетонного элемента (колонна, балка, плита, стена), ширины и высоты сечения элемента. Таблица. Максимально допустимые расстояния между стрежнями арматуры (Таблица приведена по данным пункта 8.3.6 СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.) | ||||||||||||||
Таблица. Максимальный шаг установки между стрежнями поперечной арматуры (Таблица приведена по данным пункта 8.3.11-8.3.13 СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного напряжения арматуры.) |
||||||||||||||
При этом максимальное расстояние между стержнями должно быть не более величины, обеспечивающей эффективное вовлечение в работу бетона, равномерное распределение напряжений и деформаций по ширине сечения элемента, а также ограничение возможности появления трещин в бетоне между стержнями арматуры. При этом расстояние между стержнями продольной рабочей арматуры следует принимать не более двукратной высоты сечения элемента и не более 400 мм [пункт 7.3.6 СНиП 52-01-2003]. Конструкция хомутов (поперечных стержней) во внецентренно сжатых линейных элементах должна быть такой, чтобы продольные стержни (по крайней мере через один) располагались в местах перегибов, а эти перегибы — на расстоянии не более 40 см по ширине грани. При ширине грани не более 40 см и числе продольных стержней у этой грани не более 4 допускается охват всех продольных стержней одним хомутом. |
||||||||||||||
Закладываемые проходные элементы мелкозаглубленный ленточный фундамент Размер любого проходного элемента через бетон не может быть больше 1/3 ширины фундаментной ленты. Минимальный диаметр проходного элемента – 5 см. Проходные элементы не могут быть расположены ближе друг к другу, чем через промежуток равный 3 своим диаметрам [раздел 6.3 ACI 318-08]. |