Армирование колонн. Пояснение к важным пунктам «Руководства по конструированию»
Содержание:
1. Пункт 3.60. О гибкости колонн.
2. Пункт 3.62. О защитном слое бетона.
3. Пункт 3.63. О длине рабочей арматуры.
4. Пункт 3.64. О площади рабочей арматуры.
5. Пункты 3.65 и 3.66. О диаметрах рабочей арматуры колонн.
6. Пункт 3.67. О выпусках арматуры из колонн.
7. Пункт 3.68. О расстоянии между стержнями колонн.
8. Пункт 3.69. О конструировании сечения колонны.
9. Пункт 3.70. О диаметрах поперечной арматуры.
10. Пункт 3.71. О шаге поперечной арматуры.
11. Пункт 3.72. Конструирование колонн с круглым сечением.
Все, что касается конструирования колонн, изложено в «Руководстве по конструированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения)» – пункты 3.59 – 3.72, также важная информация содержится в пунктах 3.73 – 3.90 (их мы разбирать в этой статье не будем).
В данной статье я хочу дать пояснения к важным пунктам руководства, возможно, это поможет вам подойти к конструированию более осознанно.
Итак, начнем разбор.
Пункт 3.60. О гибкости колонн.
Обратите внимание на этот пункт и всегда проверяйте гибкость колонны. Здесь l₀ — это рабочая высота колонны, она принимается согласно указаниям «Пособия по проектированию железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры», r — радиус инерции сечения, h — высота сечения.
В чем суть этого требования? Чем длиннее колонна, тем больше должно быть ее сечение — это основное условие устойчивости. Слишком тонкая и длинная колонна будет гибкой, и шансов потерять устойчивость у такой колонны намного больше. Условие из п. 3.60 позволяет ограничить соотношение длины колонны и ее сечения (будь это высота сечения или радиус инерции).
Пункт 3.62. О защитном слое бетона.
Требование по защитному слою арматуры — очень важное.
Во-первых, согласно п. 3.4 руководства есть четкое требование по ограничению защитного слоя для рабочей арматуры — не более 50 мм. Какова причина такого ограничения? При большем защитном слое бетон колонны просто начнет растрескиваться, необходимо будет устанавливать дополнительные сетки, а в колоннах это делать совсем не рационально.
Во-вторых, согласно таблице 23 защитный слой для рабочей арматуры должен быть не менее 20 мм или не менее диаметра арматуры (например, при диаметре арматуры 25 мм защитный слой должен быть не меньше 25 мм). Это требование тоже обоснованное. При меньшем защитном слое есть риск того, что арматура начнет оголяться, подвергаться коррозии и разрушаться.
Поэтому мы всегда должны придерживаться золотой середины. По моему опыту это 25-30 мм.
Пункт 3.63. О длине рабочей арматуры.
Почему дается ограничение по длине стержня? Коррозия здесь играет очень малую роль. В основном важно удобство укладки арматуры в опалубку. Погрешности при нарезке арматуры тоже бывают, и очень неприятно, когда стержень каркаса не помещается в опалубке. Особенно этот пункт важен для сборных колонн.
Пункт 3.64. О площади рабочей арматуры.
Очень и очень важный пункт. Особенно для расчетчиков. Если по вашему расчету колонна проходит, но площадь ее арматуры больше 5%, будут огромные трудности с размещением этой арматуры в пределах сечения!
Если вы считаете в расчетных комплексах вроде Лиры, всегда проверяйте процент армирования колонн и увеличивайте их сечение, если процент слишком большой.
Особенно важно проверять процент армирования для колонн, арматура которых стыкуется нахлесткой. В месте нахлестки арматуры в два раза больше, и нужно всегда прорисовывать это сечение, чтобы понять, смогут ли строители нормально забетонировать колонну.
Оптимальный процент армирования колонн 2,5-3%.
Как найти процент армирования колонны?
Допустим, сечение колонны 400х400 мм (т.е. ее площадь равна 40*40=1600 см2), площадь арматуры 40 см2.
Процент армирования равен 40*100/1600=2,5%
Пункты 3.65 и 3.66. О диаметрах рабочей арматуры колонн.
Очень важно запомнить требования пункта 3.65 и всех желающих сэкономить (а таких будет много на вашем пути) посылать к этому пункту. А для себя еще важно запомнить, что и для монолитных колонн применение двенадцатки крайне сомнительно — разве что в частных двухэтажных домиках — не зря в руководстве используется слово «допускается» (т.е. можно, но хорошо подумай, прежде чем применять).
По поводу применения стержней разного диаметра очень важно запомнить для себя правило: стержни соседних диаметров в одной конструции применять нельзя! (8 и 10, 10 и 12, 12 и 14 и т.д.). На глаз эти стержни очень легко перепутать, а у строителей арматура не подписана. Берегите их от ошибок и конструкции от аварий.
Вообще стержни разных диаметров можно применять в целях экономии, особенно при больших объемах строительства. Допустим, колонну выгодней заармировать 4d16+4d20, чем просто 8d20; но если таких колонн не 50 штук, а всего две-три, то стоит подумать о строителях, которым ради нескольких десятков метров придется заказывать арматуру разных диаметров.
Обратите внимание на то, что в отличие от балок при армировании колонн нужно избегать установки арматуры в два ряда.
Пункт 3.67. О выпусках арматуры из колонн.
Обратите внимание на то, что выделено жирным. При конструировании колонн стыковка арматуры без сварки очень часто выливается в немалую проблему, особенно если используется арматура не по ГОСТ 5781-82, а по ДСТУ3760:2006. Дело в том, что у арматуры по ДСТУ просто огромная величина нахлестки. К примеру, для арматуры диаметром 25 мм требуется величина нахлестки 1400 мм. Если располагать нахлестку с разбежкой, как оказано на рисунке 71а (там 50% стержней выводятся на одну величину нахлестки, а вторые 50% — на две величины нахлестки), то получается уже 1400 мм и 2800 мм (почти высота этажа). Представьте себе, какой сумасшедший перерасход арматуры будет, если на каждом этаже выполнять такие стыки. А ведь бывает арматура и больших диаметров.
В случае возникновения такой проблемы всегда рациональней предпочесть стыковку арматуры сваркой с накладками (стыкам арматуры будет посвящен отдельный день в марафоне). Если же стыковать сваркой по какой-то причине не получается (не согласен заказчик, т.к. нет квалифицированных сварщиков и т.д.), то следует обратить внимание на вот эти строки из п. 3.67:
«При высоте этажа менее 3,6 м или при продольной арматуре d ≥ 28 мм стыки рекомендуется устраивать через этаж».
На что еще следует обратить внимание при конструировании стыковки арматуры в колоннах?
1) Если колонна небольшого сечения, и арматура в ней расположена довольно насыщено, нужно проверить, как же эта арматура сможет разместиться в местах нахлестки.
2) Обязательно нужно делать на чертеже схему расположения выпусков арматуры из колонны нижнего этажа — чтобы до бетонирования рабочие установили стержни в нужном положении. А то бывает забетонируют все, начинают устанавливать арматуру следующего этажа, и то стержни некуда ставить, то защитного слоя бетона для выпусков не остается (а для выпусков защитный слой должен быть не меньше, чем для основной арматуры).
3) Нужно указывать в ведомости деталей, что стержни диаметром более 18 мм нужно изгибать с соблюдением радиусов загиба (см. рисунок 1в руководства).
Пункт 3.68. О расстоянии между стержнями колонн.
Очень важный пункт. Пустовать пространство армированного железобетона не должно, поэтому стержни устанавливаем не реже, чем через 400 мм.
Но еще важнее расстояние между стержнями. Никогда не забываем, что в свету между стержнями должен нормально пройти бетон (а это не раствор, в нем камни довольно крупной фракции присутствуют).
Еще важнее помнить, что любой диаметр арматуры (10, 18 или 25 мм) — это номинальный диаметр, который не учитывает выступающих серповидных частей арматуры.
В ГОСТе или ДСТУ на арматуру вы можете найти реальный диаметр арматурного стержня, который будет больше номинального (для арматуры 8 реальный размер 9 мм; для арматуры 25 реальный размер 27 мм). В густоармированных сечениях всегда важно прорисовывать размещение арматуры с учетом реальных диаметров.
Пункт 3.69. О конструировании сечения колонны.
Очень важно не забывать о конструктивной арматуре. Как сказано в этом пункте, конструктивная арматура нужна для предотвращения выпучивания при бетонировании. Вы можете в проекте указать рабочую арматуру по расчету, но будет ли с нее толк, если при бетонировании арматура разъедется и для нее не останется защитного слоя бетона?
Если вы армируете сетками, всегда сверяйтесь с рисунком 72 — все ли дополнительные стержни вы поставили, чтобы каркас был достаточно жестким.
Если вы армируете вязаным каркасом, сверяйтесь с рисунком 73. При маленьком сечении колонны дополнительные шпильки не нужны, но чем сечение больше, тем больше шпилек нужно устанавливать. А в самом большом сечении (более 1200 мм сторона колонны) устанавливается уже два хомута (как это показывается под сечением колонны).
Пункт 3.70. О диаметрах поперечной арматуры.
Даже если по расчету у нас получился небольшой диаметр хомутов в колонне, его нужно перепроверить по таблице 24. Чаще всего приходится назначать по конструктивным требованиям диаметр больший, чем получилось по расчету.
На первый взгляд кажется: ну зачем этот перерасход? Но в любых каркасах, сварных или вязаных, всегда соблюдается соотношение продольной и поперечной арматуры, это обеспечивает надежную работу всей арматурной конструкции. В сварных каркасах это особенно важно, так как надежное сварное соединение можно получить лишь при указанном соотношении диаметров свариваемой арматуры.
Пункт 3.71. О шаге поперечной арматуры.
Когда вы определили диаметр хомутов, нужно назначить их шаг. Расчет – расчетом, но окончательно мы всегда сверяемся с таблицей 25. Как видите, шаг хомутов зависит от класса арматуры, это нужно учитывать при выборе. Значение Rac – это расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы.
С процентом армирования μ более 3% нужно быть тоже внимательными – оно сразу вызывает сгущение шага поперечной арматуры. Мало того, при стыковке арматуры в нахлестку, при проценте армирования 3 и более всегда возникают проблемы с размещением арматуры. По возможности такого насыщенного армирования нужно избегать.
Заметьте, если вы стыкуете арматуру в нахлестку, в местах нахлестки всегда идет более частое расположение хомутов.
Если вы применяете арматуру по ДСТУ 3760, проверяйте все требования еще и по «Рекомендациям по применению арматурного проката по ДСТУ 3760-98» и выбирайте худший вариант.
Пункт 3.72. Конструирование колонн с круглым сечением.
Требования пункта 3.72 довольно четкие. Круглыми в сечении должны быть спирали, так как при любом отклонении от круга в арматуре будут возникать дополнительные напряжения. Да и навивочную машину, обеспечивающую спираль не круглого сечения вряд ли можно найти.
Еще хочется добавить, что требования к армированию круглых колонн можно использовать при армировании буроинъекционных свай круглого сечения.
В монолитном строительстве, колоннами называют железобетонные вертикальные протяженные элементы, предназначенные для восприятия и передачи нагрузки от вышележащих конструкций. Для того чтобы они смогли обеспечить одноэтажным и многоэтажным сооружениям необходимый уровень жесткости и прочности, по вертикали, их усиливают арматурным каркасом. Разберем, как правильно и чем выполнить армирование колонны, чтобы она выдержала все будущие нагрузки на сжатие, скручивание и изгиб.
Содержание
- 1 Зачем армировать колонны?
- 2 Материал для усиления колонн
- 3 Технологические нормы по созданию армирующего каркаса
- 3.1 Диаметр арматуры
- 3.2 Минимальный и максимальный процент армирования колонны
- 3.3 Расположение продольных стержней
- 3.4 Размер и расположение поперечных элементов
- 3.5 Длина и правила стыковки прутов колонн
- 3.6 Требования к защитному слою
- 3.7 Схемы армирующих каркасов
Зачем армировать колонны?
Арматурный каркас увеличивает такие показатели бетонной колонны, как:
- Прочность.
- Сейсмостойкость.
- Устойчивость к появлению трещин.
- Долговечность.
На сколько, сильно увеличатся данные показатели, зависит от диаметра используемой арматуры и марки бетона. Так же армирование даёт возможность заливать колонны не только с простой формой поперечного сечения – квадратной и прямоугольной. Но и более сложной – двутавровой и круглой (сплошной и полой).
Материал для усиления колонн
Для армирования колонн используют арматуру следующих классов:
- В качестве рабочих продольных стержней применяют термомеханически упрочнённые стальные пруты периодического профиля класса А500С. Также допускается использование горячекатаных стержней класса А400.
- Для изготовления конструктивных элементов (хомутов, соединительных стержней), используется арматура с гладким профилем класса А240.
Технологические нормы по созданию армирующего каркаса
Для того чтобы правильно выполнить армирование монолитной колонны необходимо соблюдать следующие нормы по его устройству.
Диаметр арматуры
Минимальный диаметр стальных рабочих продольных стержней для сборных колонн должен быть равен не менее 16 мм. Для монолитных допускается применять арматуру диаметром 12 мм.
Рекомендуется, для создания армирующего каркаса колонны, использовать пруты одинаковой диаметра. Но допускается и применение двух разных, в этом случае стержни большего размера располагаются по углам колонны, а меньшего между ними по центру.
Минимальный и максимальный процент армирования колонны
Минимальный размер сечения арматуры для всех колонн разный. Определяется он расчетными действиями, учитываются все будущие нагрузки, которые будут действовать на колонну, временные, длительные и постоянные.
Максимальная площадь сечения рабочей продольной арматуры не рекомендуется делать более 5% площади поперечного сечения колонны. Так как в этом случае тяжело расположить стержни в пределах сечения.
Оптимальный процент армирования колонн находиться в пределах 0,4-3%. В местах стыковки это значение будет в 2 раза больше.
Пример расчета процента армирования колонны 400 на 400 мм, арматурой 16 диаметра – 4 шт.
- Находим площадь сечения колонны, 40*40=1600 см2.
- Считаем суммарную площадь поперечного сечения арматуры, 4*2,01=8,04 см2.
- Процент армирования равен, 8,04/(1600/100)=0,5025%.
Расположение продольных стержней
Максимально допустимое значение расстояния между осями продольных стержней не должно превышать 400 мм. Если расстояние более 400 мм, то следует между ними установить дополнительные стержни диаметром не менее 12 мм.
Рекомендуемое значение расстояния между стержнями в свету для сборных колонн рекомендуется делать не менее 30 мм, а для монолитных от 50 мм. В обоих случаях минимальное значение следует принимать не менее диаметра используемой арматуры.
Размер и расположение поперечных элементов
Размер поперечных стержней, зависит от наибольшего размера продольного прута в сечении колонны, а также от способа их соединения (вязка или сварка). Минимальный диаметр поперечных прутов указан в таблице ниже:
Таблица зависимости размера поперечных стержней от диаметра продольной арматуры.
На размер шага расположения хомутов в колонне влияет класс арматуры, и ее показатели расчетного сопротивления сжатию Rас.
- Для Rа.с. <= 4000 кгс/см2 – шаг не более 50 см, а так же не больше 20 диаметров используемого прута при соединение методом сварки, а при вязке не более 15d.
- Для Rа.с. = 4500 кгс/см2 и Rа.с. = 5000 кгс/см2 – шаг не должен превышать 40 см. Для сварных каркасов не более 15 диаметров, а для вязаных 12. Для расчета берется размер наименьшего используемого продольного прута.
Если процент насыщения продольных стержней в колонне больше 3, то размер шага поперечной арматуры не должен превышать 30 см и не быть более 10 диаметров меньшего продольного элемента. Рекомендуется в данном случае хомуты крепить методом сварки.
Таблица рекомендуемого шага поперечных элементов армирования колонны.
Длина и правила стыковки прутов колонн
Длина арматуры для армирования монолитной железобетонной колонны берется такой, чтобы не было необходимости делать стык. Но если стык все же необходимо выполнить внахлест, без применения сварки, то лучшим вариантом расположения стыка будет в месте изменения сечения колонны. А для многоэтажных монолитных домов, лучший вариант расположения стыка, это уровень верха перекрытия.
Рекомендуемый размер нахлеста арматуры в колонне в сжатом состоянии, равен 30 диаметрам прута, при выполнении стыковки в разбежку. Но чаще всего стыковку выполняют без разбежки над перекрытием, в таком случае размер нахлеста рекомендуется делать в 2 раза больше, то есть 60 диаметров прута.
На схемах ниже приведены примеры выполнения стыковки продольной арматуры в монолитном домостроении.
Пояснения к чертежу: а — при одинаковом сечении колонн верхнего и нижнего этажей; 6 — при незначительном различии в сечениях колонн верхнего и нижнего этажей; в — при резком различии в сечениях колонн верхнего и нижнего этажей.
Требования к защитному слою
Соблюдение требований по защитному слою бетона для арматуры колонны, одно из важнейших условий качественной железобетонной конструкции. Размер защитного слоя, зависит от диаметра арматуры и её назначения.
- Для продольных стержней размер защитного слоя должен быть больше 20 мм, но не менее диаметра арматуры. Например: если для армирования используется пруты толщиной 28 мм, то соответственно минимальный защитный слой – 28 мм.
- Для поперечного армирования колонны минимальный защитный слой бетона равен 15 мм, но так же, как и у продольного, не может быть менее диаметра стержня.
По моему опыту, чаще всего размер защитного слоя для колонн находится в пределах 3 – 4,5 см. Но если толщина защитного слоя, получилась более 50 мм в растянутой зоне сечения, то необходимо дополнительно устанавливать конструктивную арматуру в виде сеток.
Схемы армирующих каркасов
На схему расположения продольных и поперечных элементов армирования колонны (хомутов и соединительных стержней), влияет размер колонны, форма, количество арматуры используемых для её усиления, а также способ соединения элементов каркаса: при помощи сварки или вязальной проволоки.
Виды армирования сечений колонн вязаных каркасов.
Схемы армирования сечений колонн сварных каркасов.
Чертеж расположения поперечных и продольных стержней в зависимости от типа армирования и формы колонны.
Как видите при создании армирующего каркаса следует учесть немало факторов, для того чтобы получить качественную железобетонную колонну. Будьте внимательны и ответственно отнеситесь к процессу строительства и расчета. Если остались вопросы после изучения материала, задавайте их в комментариях.
Почему обычный бетон превратился в железобетон? Что такое армирование колонн и зачем нужно это делать? Ответы на эти и другие вопросы о создании железобетонных колонн – от специалистов и ученых.
Содержание
- Армирование колонн
- Зачем необходимо армирование колонн
- Материал для усиления колонн
- Технологические нормы по созданию армирующего каркаса
- Диаметр арматуры
- Минимальный и максимальный процент армирования колонны
- Расположение продольных стержней
- Размер и расположение поперечных элементов
- Длина и правила стыковки прутов колонн
- Требования к защитному слою
- Схемы армирующих каркасов
- Технология выполнения работ по армированию колонны
- Колонны 400х400 мм
- Круглой колонны
- Консоли колонны
- Фундамента колонны
- Заключение
Армирование колонн
Вертикально стоящие железобетонные конструкции, предназначенные для приема нагрузки от размещенных на них объектов и передачи ее на основания или грунт, называются колоннами или капителями. Армирование таких капителей достигается путем внедрения в их состав специального стального каркаса.
Зачем необходимо армирование колонн
Установка арматурного каркаса позволяет усилить основные технические характеристики любого жб изделия. Бетон, получаемый с применением портландцемента, имеет способность выдерживать значительные нагрузки на сжатие, но практически не способен противостоять сдвигающим или изламывающим усилиям. Как известно, не армированная жб забивная свая сломается под собственным весом, если ее уложить на опоры, установленные под крайними точками.
Армирование капителей значительно увеличивает такие их характеристики:
- прочность на излом и сдвиг;
- стойкость к ветровым нагрузкам;
- устойчивость.
Насколько перечисленные характеристики увеличатся в номинальном выражении, зависит от правильного выбора арматуры и качества армирующего каркаса колонны, создаваемого из неё. Зависят эти показатели и от формы сечения поперечника колонны – для разных задач можно изготовить разные формы – от круглой до любой другой геометрии. Немалую роль в усилении или ослаблении прочностных характеристик играет и «наполненность» формы – она может быть сплошной или полой.
На прочность бетона значительно влияет способ его сушки после заливки в форму. Жб конструкции, высушенные паром на первоначальном этапе и досушиваемые на открытом воздухе, имеют большую прочность, чем такие же изделия, полностью высушиваемые в естественных условиях.
Материал для усиления колонн
Для создания усиливающего каркаса колонны, применяют арматуру различных классов. Несущие продольные опоры конструкции изготавливают из упрочненных стальных стержней периодического профиля А500С или прутков горячего катания А400. Вспомогательные элементы армирующего каркаса (хомуты, соединительные связи) выполняются из гладких профилей А240.
Технологические нормы по созданию армирующего каркаса
Залогом правильного армирования железобетонной монолитной колонны является четкое следование технологическим нормам этого процесса. В создании каркаса для армирования капители любого профиля, применяют нормативы по:
- диаметру применяемой арматуры;
- проценту армирования;
- расположению продольных стержней;
- применяемым поперечным элементам;
- правилам стыкования прутов арматуры при сборке каркаса;
- созданию защитного слоя;
- применяемым схемам армирования.
Нормативные документы, регулирующие процесс сборки арматурного каркаса железобетонных монолитных колонн, учитывают способ соединения элементов этого каркаса – сварка или вязка проволокой.
Диаметр арматуры
Продольные стержни, подбираемые под создание каркаса для сборных колонн, должны иметь диаметр не менее 16 мм. В монолитных колоннах допускается применение прутов диаметром 12 мм.
Диаметр сечения прутков периодического сечения определяется как среднее арифметическое между минимальным и максимальным диаметрами.
Для создания каркаса желательно использовать стержни одинакового диаметра. Если прутков одинакового сечения не хватает, допускается использование разных, при этом толстые размещают в углах колонны, а тонкие – ближе к центру.
Минимальный и максимальный процент армирования колонны
Размер сечения по минимуму для разных колонн будет тоже разным. Он исходит из расчетов, учитывающих действие всех возможных нагрузок в длительном и коротком промежутках времени.
Максимальную площадь сечения стержней продольного армирования для ствола капители нежелательно брать более 5% от площади ее поперечного сечения. Из неоднократных расчетов и многолетнего опыта, оптимальное значение содержания арматуры в общей площади сечения колонны находится в пределах 0,5-3,0%.
Расположение продольных стержней
Максимум допустимого значения между продольными стержнями, принимают не более 40 см, от центра до центра. Если это расстояние выдержать невозможно, то максимально толстые прутья устанавливают по углам, а между ними добавляют более тонкую арматуру.
Расстояние между стержнями «на просвет», принимают: для сборных колонн не менее 30 мм, для «монолита» — не менее 50 мм. Минимум «просвета» между стержнями, в любом случае, не должен быть меньше диаметра прутка применяемой арматуры.
Размер и расположение поперечных элементов
Диаметр поперечных соединителей прямо пропорционален размеру продольного стержня в каркасе, и от способа соединения – вязание проволокой или сваривание. Пропорция отношения диаметра продольного стержня к поперечному соединителю равна формуле: 1:4. Проще говоря – соединитель допускается брать в 4 раза тоньше основного прута.
Применение сварки допускает уменьшение диаметра поперечного прутка на 1 мм, а вязка проволокой увеличивает его на 1 мм.
Размер шага по расположению хомутов в армировании капители определяется классом арматуры и ее показателем расчетного сопротивления R ар.с.:
- Если R ар.с. меньше или равно 4000 Кгссм², то шаг устанавливают не более 50 см, или не более 20 диаметров применяемого прута при сборке каркаса сваркой, и не более 15 диаметров при соединении проволокой.
- R ар.с. = 4500 – 5000 Кгссм² требует установки шага не более 40 см. Если каркас будет сварным, то он должен быть не более 15 диаметров применяемых прутков. А если каркас будет увязываться проволокой, то шаг не должен быть больше 12 диаметров. Для использования в таких расчетах принимается диаметр наименьшего применяемого прутка.
- Если процент наполнения продольными стержнями в колонне более 3, то размер шага поперечной увязки не более 30 см, и не больше 10 диаметров самого тонкого продольного прута. Каркас, в этом случае, собирается сваркой.
При расчетах любых железобетонных изделий, в тех случаях, где размер «привязывается» к диаметру используемой арматуры, применяется расчетный или самый малый диаметр. Это правило распространяется и на арматуру периодического профиля.
Длина и правила стыковки прутов колонн
Лучшее правило для стыковки прутьев каркаса – обойтись без неё. Но если она всё-таки необходима, то лучшая точка для ее осуществления – место, где изменяется сечение колонны. Стыкуют прутья «внахлест», и оптимальная длина перекрывания прутков – 30 диаметров прутка, если прутки стыкуются в разбежку. Из опыта работы многих специалистов известно, что стыковку чаще всего, выполняют без «разбегания» над перекрыванием. В этом случае, нахлест должен быть в 2 раза больше, а именно – в 60 диаметров применяемого прута.
Требования к защитному слою
При создании армирующего каркаса необходимо учитывать образование защитного слоя бетона, закрывающего арматуру. Толщина этого слоя в значительной мере определяет качество изделия, и должна быть не менее диаметра применяемого прутка. Правило одинаково действует в отношении продольных и поперечных стержней. Оптимальная толщина защитного слоя – 45 мм, максимум – 50 мм. Если слой получается большим, то применяют дополнительную армирующую сетку.
Схемы армирующих каркасов
На выбор схемы армирования колонны влияют параметры:
- её размер;
- форма сечения;
- количество арматуры;
- способ соединения стержней в каркасе.
В качестве примера, ниже приведены варианты чертежа различного компонования каркасов колонн.
Варианты схемы армирования вязаных каркасов.
Варианты схем создания каркаса с применением сварки.
При создании каркаса нужно учитывать правило – контур каркаса должен повторять наружный контур изделия.
Технология выполнения работ по армированию колонны
Здесь приводятся технологии армирования колонн различного предназначения и формы сечения.
Колонны 400х400 мм
Арматурный каркас колонны 400х400 собирают при условиях:
- минимальный размер поперечного сечения – 300 мм;
- класс бетона – не менее В20;
- защитный слой (в зависимости от условий эксплуатации) – от 20 до 30 мм;
- диаметр продольных стержней – не менее 16 мм;
- класс арматуры – А500;
Поперечное армирование выполняют отдельными стержнями и хомутами, диаметром более 8 мм, классом А240. Соединения выполняются сваркой и вязкой.
Как рассчитать процент армирования колонны 400 х 400 продольной арматурой диаметром 16 мм:
- Вычислить площадь сечения колонны – 40 х 40 = 1600 см².
- Посчитать суммарную площадь арматуры в поперечном сечении – 4 х 2,01 = 8,04 см².
- Подвести итог – процент армирования 8,04/(1600/100) = 0,5025%
Получившийся результат, входит в рамки оптимального процента армирования.
Круглой колонны
Армирование круглой колонны считается самой сложной операцией. Проблема кроется в сложной конфигурации слоев арматуры, требующих дополнительного усиления.
Особенность создания каркаса круглых колонн заключается в необходимости дополнительного обвивания продольных стержней наложением витков вязальной проволоки. Диаметр навивки ограничен 20 см.
Консоли колонны
Консоль колонны – это специальный выступ на ее «стволе», предназначенный для укладки различных дополнительных элементов, в основном, плит перекрытия. Особенностью армирования консоли считается необходимость создания дополнительного каркаса самого выступа. Максимальный эффект усиления достигается при однородной увязке перекрытия с основным «стволом» и подошвой колонны.
Фундамента колонны
«Стакан» или «несущий стакан» – именно так на языке строителей называется фундамент колонны. Именно он принимает на себя всю тяжесть от самой колонны и от той нагрузки, которую несет она. Армирование фундамента требует особого подхода и выполняется только на основе продольных стержней из горячекатаных прутов периодического профиля. Главное значение здесь имеет узел связи прутов подошвы и элементов основных продольных усилений.
Заключение
Большое давление нагрузки на конструкцию колонны может отрицательно сказаться на ее структуре. Для предотвращения возникающих при этом процессов внутреннего разрушения, применяется продольное и поперечное армирование. Требования, предъявляемые к выбору класса стержней, их размеров и типа изготовления, схемам сборки армирующего каркаса, дают проектным организациям большую свободу выбора. Принципиальность требований заключается только в необходимости правильных расчетов.
Выполняется армирование колонн пространственными каркасами. Вяжут и сваривают каркасы из арматуры рабочей и конструкционной. Используются схемы армирования с продольными стержнями, поперечными хомутами, сетками, усиливающими спиралями и стяжками.
Выбор арматуры по характеристикам
Выбор арматуры по характеристикамСтальные пространственные каркасы работают внутри железобетонных колонн на растяжение, изгиб, кручение и сдвиг. Поэтому основная характеристика арматуры предел текучести. Для лучшего сцепления с бетоном наружная поверхность имеет неровную поверхность – рифление.
По этим двум показателям арматуре присваивается «класс»:
- АI – соответствует зарубежному А240;
- АII – аналог А300;
- АIII – то же самое, что и А400;
- АIV – аналог А600;
- АV – соответствует А800;
- Специальный – А500С.
Цифра указывает предел текучести в МПа. Вся арматура рифленая, кроме гладкой АI (А240). В документации используется двойная запись, российская снаружи, по западным стандартам в скобках.
До 90-х годов прошлого века применялось только кольцевое рифление. Позже появились варианты серповидного двух и четырехстороннего, резьбового рифления.
Прутки и рулонный прокат могут соединяться между собой по длине обжимными и резьбовыми муфтами. Арматура с серповидным и кольцевым рифлением стоит дешевле в производстве. Но, требует применения более дорогой техники на стройплощадке для гидравлического обжима муфт.
Арматура с резьбовым рифлением фактически является длинными шпильками. Ее соединять по длине на порядок легче. Нужен лишь газовый ключ. Но производство обходится дороже.
Армирующий каркас собирается из продольных стержней и поперечных П-образных хомутов. Либо проволочными стяжками, либо точечной сваркой. Устанавливается в опалубку, остается в бетоне весь срок эксплуатации. В круглых колоннах поперечные хомуты имеют вид кольца, соответственно.
Такая технология называется ненапрягаемым армированием. Расход стального проката просто гигантский. Рабочими в схеме являются продольные прутки. Поэтому их диаметр больше, от 12 мм до 40 мм. Поперечные хомуты могут относиться и к рабочему и к конструктивному типу армирования. Они необходимы для обеспечения проектной геометрии каркаса. И предотвращают раскрытие трещин в бетоне. Гораздо меньший процент арматуры расходуется в технологии преднапряженного бетонирования. Вместо прутков здесь используются тросы. Их натягивают с проектным усилием внутри опалубки.
Что позволяет создать внутри монолитной конструкции внутренние усилия. Которые компенсируют внешние нагрузки во время эксплуатации.
К сожалению, методика преднапряженных конструкций из железобетона не пригодна для строительства по месту. Чаще применяется в готовых плитах перекрытия, которые проще укладывать на место. Самый экономичный вариант для отливки ЖБ колонн по месту – это использовать стержневую арматуру с серповидным рифлением класса А500С и А500СП. Из типовых марок сталей Ст3 спокойного, полуспокойного раскисления, 18ГС и 20ГСФ.
Кроме продольных стержней и поперечных хомутов в каркасы могут добавляться сетки. Например, с их помощью легче устанавливать пояса армирования пилонов – узких длинных колонн. Внутрь колонны 500х500 мм может закладываться спираль из арматуры или диагональные перемычки.
Защитный слой
Защитным слоем принято называть корку бетона поверх арматурного стержня, хомута. Назначение защитного слоя не ограничивается предотвращением коррозии стальной арматуры. Еще от повышает огнестойкость конструкции, обеспечивает устройство стыковки и анкеровки, совместной работы цементного камня и стали.
| Условия эксплуатации конструкций зданий | Толщина защитного слоя бетона, мм, не менее |
| В закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности | 20 |
| В закрытых помещениях при повышенной влажности (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) | 25 |
| На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) | 30 |
| В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий), в монолитных фундаментах при наличии бетонной подготовки | 40 |
| В монолитных фундаментах при отсутствии бетонной подготовки (только для нижней рабочей арматуры) | 70 |
В сборных конструкциях армирование круглых колонн выполняется с защитным слоем рабочей арматуры на 5 мм меньше табличных значений. Для конструкционной арматуры табличные размеры уменьшают на 10 мм. С другой стороны, запрещено армирование колонны 400х400 мм с размером защитного слоя меньше 10 мм либо диаметра стержня, конструкционной или рабочей.
При толщине защитного слоя стойки больше 50 мм в него дополнительно укладывается согнутая в цилиндр сетка с площадью сечения от 0,05 мм. Это конструкционное армирование.
Расстояния в свету
Выполняется армирование колонны 300х300 мм и других типоразмеров, в том числе, с учетом расстояния между прутками в свету:
- не менее трех диаметров прутка;
- больше среднего размера фракции наполнителя бетона;
- до 400 мм для рабочей продольной арматуры.
При несоблюдении последнего максимального размера в каркас между рабочими прутками добавляется конструкционная арматура или сетка.
Продольное армирование колонн
В СП 28.13330 указан минимальный диаметр арматуры в колонне от 12 мм. Рекомендовано использовать стержни одинакового диаметра. Однако допускается применение двух типоразмеров. В этом случае толстая арматура смещается в углы, тонкая располагается на гранях.
В идеале берутся стержни или разматывается бухта необходимой длины. Стыки допускаются в нахлест, с обвязкой проволочными хомутами или сварным соединением. Их нужно стараться располагать в местах изменения сечения стоек.
Поперечное армирование колонн
В нижней таблице приведена зависимость диаметров арматуры продольной и поперечной:
| Каркас | Диаметр арматуры поперечной в зависимости от диаметра арматуры продольной, мм | |||||||||
| 40 | 36 | 32 | 28 | 25 | 22 | 20 | 18 | 16 | 12 | |
| Вязаный | 10 | 10 | 8 | 8 | 8 | 6 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| Сварной | 10 | 10 | 8 | 8 | 8 | 6 | 5 | 5 | 4 | 3 |
Зачем нужна поперечная арматура в колонне из железобетона, можно понять из характеристик конструкционных материалов:
- бетон воспринимает колоссальные нагрузки на сжатие;
- сталь работает на растяжение, кручение, изгиб, сдвиг;
- в железобетоне свойства материалов объединяются.
Допустимый минимальный шаг поперечной арматуры в колонне составляет 12 и 15 диаметров прута для вязаных, сварных каркасов, соответственно. Максимальный шаг 400 мм и 500 мм при показателе расчетного сопротивления сжатию 450 – 500 кгс/см² и менее 400 кгс/см², соответственно.
Для колонн 300х300 мм и 400х400 мм допускается один цельный хомут П-образного или Т-образного профиля. Для больших сечений опор применяются два П-образных хомута, уложенных навстречу друг другу (П) или поперек друг друга (Т).
Проволочные и стержневые сетки косвенного армирования в колонне необходимы для придания каркасам проектной формы, усиления защитного бетонного слоя, прочих вспомогательных задач.
Анкеровка
В регламенте СП 63.13330 допускается армирование колонны 500х500 мм с анкеровкой следующих типов:
- при помощи анкерных устройств – головка высаженная, гайка, шайба, пластина регулировочная и так далее;
- с монтажом изделий типа сварных сеток и П-образных стержней;
- с приваренными поперечными стержнями;
- при помощи загнутого конца в форме петли, лапки или крюка;
- прямым стержнем.
Длина выпуска анкеров зависит от напряжения в этой зоне, качества бетона, схемы армирования, класса рифленого стержня и его поперечного сечения.
Анкеры применяются для замоноличивания консоли опоры с балками и плитами перекрытий. При этом в плиту может вмуровываться подошва, средняя часть, оголовок стойки. Длина анкеровки минимальная либо 200 мм, либо 15 диаметров прутка.
Соединения
Для ненапрягаемой арматуры допустимы следующие варианты соединения:
- муфты – резьбовые или под опрессовку;
- сварка – только внахлест;
- вязка – проволочными хомутами, с загибом или с прямыми концами.
Без сварки по ГОСТ допускается армирование колонн 400х400 мм с наращиванием стержней не более 40 мм в диаметре. В поперечном сечении места стыка процент армирования не должен превышать 50% или 25% для рифленого, гладкого прутка, соответственно.
Минимальное расстояние соединений в свету на чертеже составляет 30 мм или 2 диаметра стержня. Перепуск в нахлесте должен быть больше 250 мм или 20d.
Гнутые стержни
В 75% случаев армирование монолитной колонны выполняется с выпуском концов прутков в плиты и балки для обеспечения монолитной конструкции силового пространственного каркаса здания.
По умолчанию чертеж изгиба, отгиба должен обеспечивать безопасность бетона внутри загнутого участка. Другими словами, цементный камень не должен крошиться и трескаться внутри петли, крюка.
Поэтому гнутся прутки при помощи оправки, диаметр которой зависит от аналогичного параметра стержня. Дополнительно следует учесть шаг прямой и косвенной арматуры в колоне, плите, балки. Чтобы торчащий хвост можно было связать с соседним каркасом ж/б изделия.
Выпуски
Кроме анкеровки выпуски арматуры из колонны используются еще и в местах перехода поперечного ее сечения. В этом случае форма выпущенных стержней прямая. Но концы еще и отогнуты внутри с уклоном 1/8 – 1/6, как на нижней схеме.
При этом шаг поперечной арматуры в колонне может меняться или оставаться прежним. В зависимости от сборных нагрузок этажа.
Схемы армирования колонн
Кроме тела колонна в большинстве случаев имеет дополнительные элементы:
- подколонник – стакан, жестко связанный с фундаментом, в который устанавливается стойка;
- капитель – уширение оголовка опоры;
- консоль – боковой выступ под укладку плит, балок.
И если сама схема армирования колонны достаточно простая – вертикальные прутки, обвязанные рядами горизонтальных хомутов. То, для капителей и консолей разработаны специальные схемы армирования.
Например, типовое армирование консоли колонны производится по следующим схемам:
Для капителей поперечная арматура в колонне располагается следующим образом в месте уширения оголовка:
И это гораздо сложнее, чем арматурные выпуски из кирпичной колонны в балку из железобетона. Но и значительно прочнее, долговечнее.
Процент армирования колонн
Так как определяется процент армирования колонны простым арифметическим действием:
Ра/Рк
То, с его вычислением никаких проблем не возникает. Это показатель количества металла в поперечном разрезе бетона. Рекомендуется максимальный процент армирования колонн 5%. Оптимальным значением является 0,3 – 4%.
Минимальный процент армирования колонн нормативными документами в РФ не ограничен. Но, при содержании в поперечном сечении бетона меньше 0,25% стали колонна из разряда железобетонных автоматически переходит в категорию бетонных конструкций.
Таким образом, в клонах используются сварные, вязанные каркасы. Состоящие из продольной рабочей, поперечной косвенной и конструкционной вспомогательной арматуры. Концы которой могут отгибаться для связки с каркасами балок, плит перекрытия.
Расчётная схема, нагрузки, усилия.
Нагрузка на колонну собирается как
сумма опорных давлений на консоли по
всем этажам здания и веса самой колонны.
Полное расчётное усилие, кН, в колонне
вычисляется по формуле:
L2
= 6,3 м– расстояние между разбивочными
осями поперёк здания, м;
q = 114,912 кН/ м2– расчётная полная погонная нагрузка
на ригель, кН/м;
P = 74,562 кН– расчётная временная нагрузка погонная
нагрузка на ригель кН/м;
hэ
= 4,2 м– высота этажа, м;
nэ
= 3 – количество этажей;
qпола
= 3,36 кН/ м2– расчётная
нагрузка от веса пола,кН/м2
[табл.2.1 ПЗ];
L1
= 5,1 м– расстояние между разбивочными
осями вдоль здания, м;
qнкр
= 1,6 кН/ м2– нормативная
нагрузка от веса кровли,кН/м2;
γfкр
= 1,3– коэффициент надёжности по
нагрузке для кровли
qнсн
= 2,4 кН/ м2– нормативная
снеговая нагрузка, кН/м2, [3] в
зависимости от района проектирования;
γснf
=1,4 – коэффициент надёжности
по нагрузке для снега
bk, hk
= 0,3 х 0,3 м – размеры сечения
колонны
γкf
= 1,1 — коэффициент надёжности
по нагрузке для собственного веса
колонны
Расчётное
усилие в колонне от кратковременных
нагрузок, кН
Ркр=4,3 кН / м2— расчётное значение кратковременной
части временной нагрузки (п.2.2 ПЗ)
Расчётное усилие в колонне от длительных
нагрузок, кН
Расчет железобетонного ригеля покрытия по 2 группе предельных состояний
- Rbt.ser
= Rbtn
=1,55 МПа = 15,5 кг/см2
(по
табл.
6.7 СП
63) - Es=2·105
МПа
-модуль упругости стали; - Eb=30·103
МПа
-модуль упругости бетона при классе
В25; - α
=
Es/
Eb
= 2·105/30·103
= 6,7 — коэффициент приведения арматуры
к бетону - A
= 40×20+20×22= 1240 см2
—
площадь поперечного сечения бетона
AS`=9,42
см2
—
площадь поперечного сечения сжатой
арматуры
AS=15,21
см2
—
площадь поперечного сечения растянутой
арматуры
h0=
39 см
а’
= 3 см
Аred
= А+ Аs
·
α +
Аs׳
·
α = 1240+(15.21
+
9.42)
·6,7 = 1 405 см2
—
площадь
приведенного поперечного сечения
элемента, определяемая по формуле
(8.126)
I
= (b
· h13+
b1
·
h3)/12
= (40×202+20×222)/12
= 44 413,3 см4
Is
= As
(a
)2=15,21
·
32
= 136.89см4
— момент инерции площадей сечения
растянутой арматуры.
I׳s
= As
(ho)
2=9.42·
392
= 14 327,82 см4
— момент инерции площадей сечения сжатой
арматуры.
Ired
= I
+
Is
· α + I’s
· α = 44 413,3 + 136,89 ·6,7 + 14 327,82 ·6,7 = 141 326,857
см4
—
момент
инерции приведенного сечения элемента
относительно его центра тяжести (формула
8.125 СП-63).
St
= у1·А1
+ у2·А2
= 10· 800 + 31·440 = 21 640 см3
— статический момент бетонного сечения
относительно наиболее растянутого
волокна.
Sst
= As
a= 15,21· 3 = 45,63 см3
— статический момент растянутой арматуры
относительно наиболее растянутого
волокна
S’st
= A’s
h’o
=
9,42 · 39= 367,38 см3
— статический момент сжатой арматуры
относительно наиболее растянутого
волокна.
St,
red
= St+Sst
(α
-1)+S’st
(α
-1) = 21640 + 45,63 · (6,7-1)+ 367,38 · (6,7-1) = 23 994,157
см3-
статический момент приведенного сечения
относительно наиболее растянутого
волокна бетона .
yt
= St,
red/Ared=
23 994,157 /1405 = 17,078 см — расстояние от
наиболее растянутого волокна бетона
до центра тяжести приведенного сечения.
Wred
= Ired/yt
= 141 326,857
/17,078 = 8 275,375 см3
— упругий момент сопротивления приведенного
сечения по растянутой зоне сечения,
определяемый в соответствии с 8.2.12 СП-63
(формула 8.123).
Wpl
= 1,3Wred
= 1,3 ·
8 275,375 = 10 757,99см3
— упругопластический момент сопротивления
сечения для крайнего растянутого волокна
бетона, определяемый с учетом положений
8.2.10 СП-63.13330.2012 ( по формуле 8.122 — для
прямоугольных сечений и тавровых сечений
с полкой, расположенной в сжатой зоне.)
N
= 0 – продольной силы на ригель не
действует.
Mcrc
= Rbt.ser
·
Wpl
± N
·
ex=
15,5·10 757,99
±
0=
166 748,809
кг·см
– момент образования трещин; изгибающий
момент, воспринимаемый нормальным
сечением элемента при образовании
трещин (по формуле 8.121 СП-63).
Расчет
железобетонных элементов по образованию
трещин производят из условия:
М
> Мcrc;
(формула 8.116 из СП-63),
где
М
— изгибающий момент от внешней нагрузки
относительно оси, нормальной к плоскости
действия момента и проходящей через
центр тяжести приведенного поперечного
сечения элемента
1
188 322>166 748,809
Условие
выполняется
Пункт 3.70. О диаметрах поперечной арматуры.
Даже если по расчету у нас получился небольшой диаметр хомутов в колонне, его нужно перепроверить по таблице 24. Чаще всего приходится назначать по конструктивным требованиям диаметр больший, чем получилось по расчету.
На первый взгляд кажется: ну зачем этот перерасход? Но в любых каркасах, сварных или вязаных, всегда соблюдается соотношение продольной и поперечной арматуры, это обеспечивает надежную работу всей арматурной конструкции
В сварных каркасах это особенно важно, так как надежное сварное соединение можно получить лишь при указанном соотношении диаметров свариваемой арматуры.
.
Пункт 3.67. О выпусках арматуры из колонн.
Обратите внимание на то, что выделено жирным. При конструировании колонн стыковка арматуры без сварки очень часто выливается в немалую проблему, особенно если используется арматура не по ГОСТ 5781-82, а по ДСТУ3760:2006
Дело в том, что у арматуры по ДСТУ просто огромная величина нахлестки. К примеру, для арматуры диаметром 25 мм требуется величина нахлестки 1400 мм. Если располагать нахлестку с разбежкой, как оказано на рисунке 71а (там 50% стержней выводятся на одну величину нахлестки, а вторые 50% — на две величины нахлестки), то получается уже 1400 мм и 2800 мм (почти высота этажа). Представьте себе, какой сумасшедший перерасход арматуры будет, если на каждом этаже выполнять такие стыки. А ведь бывает арматура и больших диаметров. В случае возникновения такой проблемы всегда рациональней предпочесть стыковку арматуры сваркой с накладками (стыкам арматуры будет посвящен отдельный день в марафоне). Если же стыковать сваркой по какой-то причине не получается (не согласен заказчик, т.к. нет квалифицированных сварщиков и т.д.), то следует обратить внимание на вот эти строки из п. 3.67:
«При высоте этажа менее 3,6 м или при продольной арматуре d ≥ 28 мм стыки рекомендуется устраивать через этаж».
На что еще следует обратить внимание при конструировании стыковки арматуры в колоннах? 1) Если колонна небольшого сечения, и арматура в ней расположена довольно насыщено, нужно проверить, как же эта арматура сможет разместиться в местах нахлестки. 2) Обязательно нужно делать на чертеже схему расположения выпусков арматуры из колонны нижнего этажа — чтобы до бетонирования рабочие установили стержни в нужном положении. А то бывает забетонируют все, начинают устанавливать арматуру следующего этажа, и то стержни некуда ставить, то защитного слоя бетона для выпусков не остается (а для выпусков защитный слой должен быть не меньше, чем для основной арматуры). 3) Нужно указывать в ведомости деталей, что стержни диаметром более 18 мм нужно изгибать с соблюдением радиусов загиба (см. рисунок 1в руководства).
Пункт 3.60. О гибкости колонн.
Обратите внимание на этот пункт и всегда проверяйте гибкость колонны. Здесь l₀ — это рабочая высота колонны, она принимается согласно указаниям «Пособия по проектированию железобетонных конструкций без предварительного напряжения арматуры», r — радиус инерции сечения, h — высота сечения
В чем суть этого требования? Чем длиннее колонна, тем больше должно быть ее сечение — это основное условие устойчивости. Слишком тонкая и длинная колонна будет гибкой, и шансов потерять устойчивость у такой колонны намного больше. Условие из п. 3.60 позволяет ограничить соотношение длины колонны и ее сечения (будь это высота сечения или радиус инерции).
Пункт 3.64. О площади рабочей арматуры.
Очень и очень важный пункт. Особенно для расчетчиков. Если по вашему расчету колонна проходит, но площадь ее арматуры больше 5%, будут огромные трудности с размещением этой арматуры в пределах сечения! Если вы считаете в расчетных комплексах вроде Лиры, всегда проверяйте процент армирования колонн и увеличивайте их сечение, если процент слишком большой
Особенно важно проверять процент армирования для колонн, арматура которых стыкуется нахлесткой. В месте нахлестки арматуры в два раза больше, и нужно всегда прорисовывать это сечение, чтобы понять, смогут ли строители нормально забетонировать колонну.Оптимальный процент армирования колонн 2,5-3%.Как найти процент армирования колонны? Допустим, сечение колонны 400х400 мм (т.е
ее площадь равна 40*40=1600 см2), площадь арматуры 40 см2. Процент армирования равен 40*100/1600=2,5%
Пункт 3.69. О конструировании сечения колонны.
Очень важно не забывать о конструктивной арматуре. Как сказано в этом пункте, конструктивная арматура нужна для предотвращения выпучивания при бетонировании
Вы можете в проекте указать рабочую арматуру по расчету, но будет ли с нее толк, если при бетонировании арматура разъедется и для нее не останется защитного слоя бетона? Если вы армируете сетками, всегда сверяйтесь с рисунком 72 — все ли дополнительные стержни вы поставили, чтобы каркас был достаточно жестким.
Если вы армируете вязаным каркасом, сверяйтесь с рисунком 73. При маленьком сечении колонны дополнительные шпильки не нужны, но чем сечение больше, тем больше шпилек нужно устанавливать. А в самом большом сечении (более 1200 мм сторона колонны) устанавливается уже два хомута (как это показывается под сечением колонны).
Пункт 3.62. О защитном слое бетона.
Требование по защитному слою арматуры — очень важное. Во-первых, согласно п
3.4 руководства есть четкое требование по ограничению защитного слоя для рабочей арматуры — не более 50 мм. Какова причина такого ограничения? При большем защитном слое бетон колонны просто начнет растрескиваться, необходимо будет устанавливать дополнительные сетки, а в колоннах это делать совсем не рационально. Во-вторых, согласно таблице 23 защитный слой для рабочей арматуры должен быть не менее 20 мм или не менее диаметра арматуры (например, при диаметре арматуры 25 мм защитный слой должен быть не меньше 25 мм). Это требование тоже обоснованное. При меньшем защитном слое есть риск того, что арматура начнет оголяться, подвергаться коррозии и разрушаться. Поэтому мы всегда должны придерживаться золотой середины. По моему опыту это 25-30 мм.
Пункты 3.65 и 3.66. О диаметрах рабочей арматуры колонн.
Очень важно запомнить требования пункта 3.65 и всех желающих сэкономить (а таких будет много на вашем пути) посылать к этому пункту. А для себя еще важно запомнить, что и для монолитных колонн применение двенадцатки крайне сомнительно — разве что в частных двухэтажных домиках — не зря в руководстве используется слово «допускается» (т.е
можно, но хорошо подумай, прежде чем применять).
По поводу применения стержней разного диаметра очень важно запомнить для себя правило: стержни соседних диаметров в одной конструции применять нельзя! (8 и 10, 10 и 12, 12 и 14 и т.д.). На глаз эти стержни очень легко перепутать, а у строителей арматура не подписана. Берегите их от ошибок и конструкции от аварий. Вообще стержни разных диаметров можно применять в целях экономии, особенно при больших объемах строительства. Допустим, колонну выгодней заармировать 4d16+4d20, чем просто 8d20; но если таких колонн не 50 штук, а всего две-три, то стоит подумать о строителях, которым ради нескольких десятков метров придется заказывать арматуру разных диаметров
Обратите внимание на то, что в отличие от балок при армировании колонн нужно избегать установки арматуры в два ряда.
Исходные данные
Нормативные и
расчетные нагрузки на 1 м2
перекрытия принимаются те же, что и при
расчете панели перекрытия. Ригель
шарнирно оперт на консоли колонн,
.
Расчетный пролет равен:
где
—
пролет ригеля в осях;
— размер колонны;
20 см – зазор между
колонной и торцом ригеля;
130 см – размер
площадки опирания.
Расчетная нагрузка
на 1 м длины ригеля определяется с
грузовой полосы, равной шагу рам, в
данном случае шаг рам 5,4 м.
Постоянная (g):
— от перекрытия с
учетом коэффициента надежности по
ответственности
— от веса ригеля
где 2500кг/м3
– плотность железобетона.
С учетом с учетом
коэффициента надежности по ответственности
и
надежности по нагрузке
;
Постоянная погонная
нагрузка :
кн/м
Временная нагрузка
()
с учетом коэффициента надежности по
назначению здания
и коэффициента снижения временной
нагрузки в зависимости от грузовой
площади
где А1=9м2;
А – грузовая площадь, А=5,4*5,9=31,86м2.
— полная погонная
нагрузка
g
+ 
= 27,4+11,065
=38,465 кН/м
Расчетное сечение
ригеля
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
К КУРСОВОЙ РАБОТЕ
«Расчёт железобетонных конструкций многоэтажного производственного здания».
Выполнил студент гр.191: Е.И.Рябушева
Проверил: А.Д.Макаров
г.Н.Новгород
2006 год
Содержание
Стр.
1.
Расчет плиты на прочность
……………………………………………… 5
1.1 Расчёт полки плиты……………………………………………………………. 5
1.2 Расчёт поперечного торцевого ребра………………………………………… 6
1.3 Расчёт продольных рёбер……………………………………………………… 6
2.
Расчет сборного ригеля поперечной рамы
. ……………………………… 10
2.1 Дополнительные данные……………………………………………………… 10
2.2 Расчётные пролёты ригеля……………………………………………………. 10
2.3 Расчётные нагрузки…………………………………………………………… 10
2.4 Расчётные изгибающие моменты……………………………………………. 10
2.5 Расчёт ригеля на прочность по нормальным сечениям……………………. 11
2.7 Расчётные продольные силы………………………………………………… 11
2.6 Расчёт ригеля на прочность по наклонным сечениям на действие
поперечных сил………………………………………………………………………. 12
2.8 Обрыв продольной арматуры в пролёте. Построение эпюры арматуры…. 16
3.
Расчет сборного ригеля поперечной рамы
………………………………. 20
3.1 Расчёт колонны на сжатие…………………………………………………… 20
3.2 Расчёт колонны консоли……………………………………………………… 24
1. Расчёт плиты на прочность
Для сборного железобетонного перекрытия, представленного на плане, требуется рассчитать сборную ребристую плиту с ненапрягаемой арматурой в продольных ребрах. Сетка колонн
В20
Расчетное сопротивление тяжёлого бетона класса В20
осевому сжатию при расчёте по предельным состояниям первой группы (на прочность)
Основные размеры плиты:
-длина плиты l
П
= l
К
— 50 мм
=6400 – 50 = 6350 мм
;
— нормальная ширина В
= l
/5 = 5700/5 = 1140 мм
;
— конструктивная ширина В1
= В
-15 мм
= 1140 -15 = 1125 мм
.
Высоту плиты ориентировочно определяем по формуле, принимая всю нагрузку длительной:
с
= 30 – при армировании сталью класса А300
b
= 300 мм
– предварительно принимаемая ширина сечения ригеля
мм
МПа
θ = 1,5
Принимаем h
= 450 мм
> l
п
/15 = 423мм
.
1.1
Расчёт полки плиты
.
Толщина полки принята h
/
f
= 50 мм
.
Пролет полки в свету l
0
= В1
-240 мм
= 1125-240 = 885 мм
.
Расчетная нагрузка на 1 м2
полки:
Постоянная с
а) вес полки
кН/м2
б) вес пола и перегородок
кН/м2
Итого постоянная нагрузка:
g0
= 1,375+2,75 = 4,125 кН/м2
Временная нагрузка с
кН/м2
Полная постоянная нагрузка с
кН/м2
Изгибающий момент в полке (в пролете и на опорах) по абсолютной величине равен:
кН.
м.
2.1. Расчет ригеля перекрытия по I группе предельных состояний
В
общем случае расчет плиты сводится к
сравнению момента, возникающего от
предельно распределенной нагрузки
Мmax
≤ Mult
Mult
– предельно допустимый момент, возникающий
в результате разрушения конструкции с
предельно допустимым значением.
M
=
(q*lp2
)/ 12
lp
=
5,7 м
qp
–
линейная равномерно распределенная
нагрузка
qp
=
644* 5,7
=3 670,8 кг/м
M
=
(3
670,8*5,72
)/ 12 =9 938,691кг*м
=993 869,1кг*см
Для
определения величины предельно
допустимого момента, нужно проверить
два условия:
1
условие : ε = х/h0
≤
εR
εR=0,53
Rs
= 350 МПа ≈ 3500 кгс/см2
Величина
сжатой зоны Х= (RS*AS
— RSC*A
S`)
/ (Rb
* b)
Принимаем
арматуру на сжатие: 6*Ø18 A 400
AS=6* π
0,42
=
7,63 см2
Принимаем
арматуру на растяжение: 6*Ø20 A400
AS
=6* π
0,32
=
12,57 см2
Rsc
= 350МПа
R
b
= R b
,n /
b
18,5/1,3
=14,23
b
=20
Х=
(3500*12,57
— 3500* 7,63)
/ (142,3 * 20)=6,075
h0=420-20-9=391мм=
39,1 см
0,13
≤0,53
Первое
условие выполняется.
2
условие
:
RS*AS
≤(RSC
* AS`
+ Rb*bf`
* hf`)
bf
–
ширина ригеля =40см
hf–
высота опорной части ригеля = 22 см
3500*
10,18 ≤(3500*
6,03 +14,23 *
40
* 20)
35
630 ≤32489
2
условие не выполняется =>
Mult
= [Rb
* b
* X
(h0
—
0,5x)]
+ [Rb(bf`-b)*hf`*(h0-0,5hf`)]+[Rsc
* As`
(h0
– a`)]=
кг*см
Mult
= [14,23 * 20
* 6,075 (39,1
–
0,5*6,075)] + [14,23*(40-30)*22*(39,1
-0,5*22)]+[3500* 7,63
(39,1
– 2,9)]=1 117 040 кг*см
Мmax
≤ Mult
993
869,1
≤1 117 040
Вывод:
Условие
выполняется, следовательно принимаем
арматуру в нижней полке 6*Ø 18 A400
и
в верхней полке*Ø 20 A400
Пункт 3.71. О шаге поперечной арматуры.
Когда вы определили диаметр хомутов, нужно назначить их шаг. Расчет – расчетом, но окончательно мы всегда сверяемся с таблицей 25. Как видите, шаг хомутов зависит от класса арматуры, это нужно учитывать при выборе. Значение Rac – это расчетное сопротивление арматуры сжатию для предельных состояний первой группы.
С процентом армирования μ более 3% нужно быть тоже внимательными – оно сразу вызывает сгущение шага поперечной арматуры. Мало того, при стыковке арматуры в нахлестку, при проценте армирования 3 и более всегда возникают проблемы с размещением арматуры. По возможности такого насыщенного армирования нужно избегать.
Заметьте, если вы стыкуете арматуру в нахлестку, в местах нахлестки всегда идет более частое расположение хомутов.
Если вы применяете арматуру по ДСТУ 3760, проверяйте все требования еще и по «Рекомендациям по применению арматурного проката по ДСТУ 3760-98» и выбирайте худший вариант.