Вы здесь

Подбор арматуры


Правила подбора арматуры

Железобетон сейчас очень востребован т.к. имеет ряд преимуществ по сравнению с другими технологиями (мы рассматривали сравнение железобетона и стальных конструкций в статье «Сравнение железобетона и металлокаркаса»):

— Более низкая стоимость по сравнению с металлокаркасом в большинстве случаев;

— Высокая пожаростойкость конструкции;

— Высокая коррозионная стойкость, обеспечиваемая защитой арматуры бетоном;

— Высокая скорость монтажа для сборного железобетона;

— Большой ассортимент готовых изделий из железобетона;

— Разработано достаточно много типовых серий на здания и хорошо отработана технология монтажа.

По прогнозам железобетон и в будущем будет одним из основных строительных материалов.

В этой статье мы разберем основные правила подбора арматуры, конструктивные требования.

Определение

Железобетон – это композиционный материал из бетона и стали, это не 2-а разнородных материала: бетон и сталь, а новый материал, в котором сталь и бетон работают совместно, дополняя друг друга.

Бетон, как и любой другой искусственный камень, хорошо работает на сжатие, но плохо сопротивляется изгибу и растяжению. Использование арматуры и бетона вместе позволяет использовать преимущества как бетона (хорошо работает на сжатие и имеет хорошую пожаростойкость), так и арматуры (имеет хорошие показатели на растяжение).

Бетон, благодаря своей плотности и непроницаемости хорошо защищает стальную арматуру от коррозии. Кроме этого бетон имеет хорошую теплоёмкость и относительно низкую теплопроводность, поэтому он хорошо защищает арматуру при пожаре.

Запатентована данная технология была в 1867 г. французом Ж.Монье, но и до него известны случаи применение железобетона в России и Англии.

Как работает железобетон

Цель армирования легко показать на железобетонной балке, работающей на изгиб.

При изгибе балки верхние волокна сжимаются и бетон здесь работает хорошо. Нижние волокна при изгибе растягиваются и тут появляются трещины. При армировании нижней части балки растяжение будет воспринимать арматура.

Это позволяет использовать все преимущества бетона как искусственного камня и стальной арматуры, хорошо работающей на растяжение.

Арматура может быть не обязательно стальной, главное, чтобы материал хорошо работал на растяжение. Например, уже сейчас применяют арматуру из стекловолокна, которая имеет хорошие характеристики на растяжение и весит легче стальной арматуры (стекловолокно пока не применяют для строительства зданий, но в перспективе это возможно). Для армирования также широко используют тросы и даже бамбук.

Общие требования к железобетонным конструкциям

Бетонные и железобетонные конструкции всех типов должны удовлетворять требованиям:

— по безопасности;

— по эксплуатационной пригодности;

— по долговечности;

— а также дополнительным требованиям, указанным в задании на проектирование.

Требования к бетону

Требования к бетону вы можете прочитать в статье «Выбор бетона для строительных конструкций»

Класс бетона для несущих конструкций внутри здания принимается по расчету, но не ниже В15. Для фундаментов более важный критерий морозостойкость и водонепроницаемость, но класс бетона, морозостойкость и водонепроницаемость взаимосвязаны. Например, если нам требуется бетон класса В15, но с морозостойкостью F200, то и класс бетона будет не менее В22,5 т.к. эти параметры взаимосвязаны.

Классификация стальной арматуры

Для армирования конструкций могут использоваться:

А — горячекатаная арматура;

Ат – термомеханически упрочненная арматура;

В, Вр – холоднодеформированная арматура;

К – арматурные канаты.

Таблица расчета веса стержневой арматуры

Номер профиля (номинальный диаметр стержня dн) Площадь поперечного сечения стержня, см2  Теоретическая масса, кг
6 0,283 0,222
8 0,503 0,395
10 0,785 0,617
12 1,131 0,888
14 1,540 1,210
16 2,010 1,580
18 2,540 2,000
20 3,140 2,470
22 3,800 2,980
25 4,910 3,850
28 6,160 4,830
32 8,040 6,310
36 10,180 7,990
40 12,570 9,870
45 15,000 12,480
50 19,630 15,410
55 23,760 18,650
60 28,270 22,190
70 38,480 30,210
80 50,270 39,460

 Расчетное сопротивление арматуры

Расчетные значения сопротивления арматуры растяжению Rs приведены для предельных состояний первой группы в таблице 6.14 СП 63.13330.2012 , второй группы — в таблице 6.13 СП 63.13330.2012. При этом значения Rs,n для предельных состояний первой группы приняты равными наименьшим контролируемым значениям по соответствующим стандартам.

Таблица 6.13 (СП 63.13330.2012)

Класс арматуры Номинальный диаметр арматуры, мм Нормативные значения сопротивления растяжению Rs,n и расчетные значения сопротивления растяжению для предельных состояний второй группы Rs,ser, МПа
А240 6 — 40 240
А400 6 — 40 400
А500 10 — 40 500
А600 10 — 40 600
А800 10 — 32 800
А1000 10 — 32 1000
В500 3 — 16 500
Вр500 3 — 5 500
Вр1200 8 1200
Вр1300 7 1300
Вр1400 4; 5; 6 1400
Вр1500 3 1500
Вр1600 3 — 5 1600
К1400 15 1400
К1500 6 — 18 1500
К1600 6; 9; 11; 12; 15 1600
К1700 6 — 9 1700

Значения расчетного сопротивления арматуры сжатию Rsc принимают равными расчетным значениям сопротивления арматуры растяжению Rs, но не более значений, отвечающих деформациям укорочения бетона, окружающего сжатую арматуру: при кратковременном действии нагрузки — не более 400 МПа, при длительном действии нагрузки — не более 500 МПа.

Для арматуры классов В500 и А600 граничные значения сопротивления сжатию принимаются с понижающим коэффициентом условий работы. Расчетные значения Rsc приведены в таблице 6.14 (СП 63.13330.2012).

Таблица 6.14 ((СП 63.13330.2012))

Класс арматры Значения расчетного сопротивления арматуры для предельных состояний первой группы, МПа
растяжению Rs сжатию Rsc
А240 210 210
А400 350 350
А500 435 435 (400)
А600 520 470 (400)
А800 695 500 (400)
А1000 870 500 (400)
В500 435 415 (380)
Вр500 415 390 (360)
Вр1200 1050 500 (400)
Вр1300 1130 500 (400)
Вр1400 1215 500 (400)
Вр1500 1300 500 (400)
Вр1600 1390 500 (400)
К1400 1215 500 (400)
К1500 1300 500 (400)
К1600 1390 500 (400)
К1700 1475 500 (400)
Примечание — Значения Rsc в скобках используют только при расчете на кратковременное действие нагрузки.

Стандарты изготовления арматуры

ГОСТ 5781-82 «Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций».

Наиболее распространенный ГОСТ на стальную арматуру. По данному стандарту изготавливается арматура A-I (А240), А-II (А300), А-III (А400), A-IV (A600), A-V (A800), A-VI (A1000). Цифра в скобках после буквы А обозначает нормативное значение сопротивления растяжению в МПа. Арматура класса А-I выпускается гладкой, остальные периодического профиля.

Пример условного обозначения арматуры согласно ГОСТ 5781-82

Арматурная сталь диаметром 20 мм, класса А-III: 20-А-III ГОСТ 5781-82

Но кроме этого рекомендую еще в скобках показывать предел прочности, например, 20-А-III (A400) ГОСТ 5781-82

ГОСТ Р 52544-2006 «Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций»

Данный ГОСТ распространяется на арматуру А500С и В500С. Цифра после буквы А означает предел текучести стали в МПа.

Пример условного обозначения арматуры согласно ГОСТ Р 52544-2006

Арматурный прокат изготовляют номинальным диаметром:

до 6 мм — в мотках;

от 6 до 12 мм включительно — в мотках или прутках;

14 мм и свыше — в прутках.

Арматурный прокат в мотках номинальным диаметром 8 мм, класса В500С:

Моток 8-В500С ГОСТ Р 52544-2006

 Арматурный прокат в прутках, номинальным диаметром 12 мм, класса А500С, мерной длины (МД) 11700 мм:

Пруток 12 ´ 11700 — А500С ГОСТ Р 52544-2006

 Если длина не обозначена, то будет так:

 Пруток 12-А500С ГОСТ Р 52544-2006

ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций

Данный стандарт распространяется на термомеханически упрочненную арматуру следующих классов: Ат400С, Ат500С, Ат600, Ат600С, Ат600К, Ат800, Ат800К, Ат1000, Ат1000К и Ат1200. Цифра после букв Ат также означает предел текучести стали в МПа.

Обозначение арматурной стали должно содержать:

— номинальный диаметр (номер профиля), мм;

— обозначение класса прочности;

— обозначение ее эксплуатационных характеристик — свариваемости (индекс С), стойкости против коррозионного растрескивания (индекс К).

Примеры условных обозначений

Арматурная сталь диаметром 20 мм, класса прочности Ат800:

20Ат800 ГОСТ 10884-94

То же, диаметром 10 мм, класса прочности Ат400, свариваемой (С):

10Ат400С ГОСТ 10884-94

То же, диаметром 16 мм, класса прочности Ат600, стойкой против коррозионного растрескивания (К):

16Ат600К ГОСТ 10884-94

ГОСТ 6727-80 «Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций».

Стандарт для холоднотянутой проволоки диаметром 3, 4 и 5 мм. Используется в сетках, например, по ГОСТ 23279-2012.

Пример условного обозначения проволоки номинальным диаметром 3,0 мм:

Проволока 3 Bp1 ГОСТ 6727-80.

ГОСТ 13840-68 «Канаты стальные арматурные 1х7»

Канат из 7-ми прутков для армирования железобетонных конструкций. Применяются в качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Примеры условных обозначений:

Канат семипроволочный условным диаметром 6,0 мм, условным пределом текучести 1500 Н/мм2 (153 кгс/мм2), с отпуском:

6К7-1500 ГОСТ 13840-68

Канат семипроволочный условным диаметром 12,0 мм, условным пределом текучести 1500 Н/мм2 (153 кгс/мм2), с отпуском под напряжением:

12К7-1500-С ГОСТ 13840-68.

ГОСТ Р 53772-2010 «Канаты стальные арматурные семипроволочные стабилизированные»

Ещё один ГОСТ на канаты (спасибо за ссылку Александру). Применяются в качестве напрягаемой арматуры предварительно напряженных железобетонных конструкций.

Примеры условных обозначений:

Канат арматурный, семипроволочный, номинальным диаметром 15,2 мм, из круглой гладкой проволоки, с временным сопротивлением (классом прочности) 1860 Н/мм²:

К7-15,2-1860 ГОСТ Р 53772-2010

То же, из проволоки периодического профиля :

К7Т-15,2-1860 ГОСТ Р 53772-2010

То же, из круглой гладкой проволоки, пластически обжатый :

К7О-15,2-1860 ГОСТ Р 53772-2010

ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций

Это сравнительно молодой материал для армирования конструкций, который может изготавливаться из стекловолокна, базальтового волокна, углеродного волокна и др. На данном этапе применяется больше экспериментально, но в будущем может вполне заменить традиционную арматуру т.к. при той же прочности данная арматура весит меньше и в перспективе может стать дешевле стальной.

Условное обозначение АКП должно включать в себя: условное обозначение вида изделия по типу армирующего волокна, номинальный диаметр, значение предела прочности при растяжении, значение модуля упругости при растяжении и обозначение настоящего стандарта.

Примеры условного обозначения:

— арматуры стеклокомпозитной, диаметром 12 мм, пределом прочности при растяжении 1000 МПа, модулем упругости при растяжении 50 ГПа:

АСК—12—1000/50 — ГОСТ 00000—2012

— арматуры композитной комбинированной, содержащей одновременно непрерывные армирующие наполнители из стекловолокна и базальтоволокна (армирующий наполнитель из стекловолокна является основным, из базальтоволокна дополнительным), диаметром 10 мм, пределом прочности при растяжении 1300 МПа, модулем упругости при растяжении 90 ГПа:

АКК (СБ)-10—1300/90—ГОСТ 00000—2012

 Защитный слой бетона

Арматура, расположенная внутри сечения конструкции, должна иметь защитный слой бетона (расстояние от поверхности арматуры до соответствующей грани конструкций) чтобы обеспечивать: — совместную работу арматуры с бетоном; — анкеровку арматуры в бетоне и возможность устройства стыков арматурных элементов; — сохранность арматуры от воздействий окружающей среды (в том числе при наличии агрессивных воздействий);

— огнестойкость и огнесохранностъ.

Защитный слой бетона — толщина слоя бетона от грани элемента до ближайшей поверхности арматурного стержня.

Минимальная толщина защитного слоя бетона назначается согласно п. 8.3.2 СП 52-101-2003 или согласно таблице 5.1 Пособия к СП 52-101-2003.

Минимальные значения толщины защитного слоя бетона рабочей арматуры следует принимать по табл. 5.1 Пособия к СП 52-101-2003.

Таблица 5.1 Пособия к СП 52-101-2003

№ п/п Условия эксплуатации конструкций здания Толщина защитного слоя бетона, мм, не менее
1. В закрытых помещениях при нормальной и пониженной влажности 20
2. В закрытых помещениях при повышенной влажности (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) 25
3. На открытом воздухе (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий) 30
4. В грунте (при отсутствии дополнительных защитных мероприятий), в фундаментах при наличии бетонной подготовки 40
5. В монолитных фундаментах при отсутствии бетонной подготовки 70

Для сборных элементов минимальные значения толщины защитного слоя бетона рабочей арматуры, указанные в табл. 5.1, уменьшают на 5 мм.

Для железобетонных плит из бетона класса В20 и выше, изготовляемых на заводах в металлических формах и защищаемых сверху в сооружении бетонной подготовкой или стяжкой, толщину защитного слоя для верхней арматуры допускается принимать 5 мм.

Для конструктивной арматуры минимальные значения толщины защитного слоя бетона принимают на 5 мм меньше по сравнению с требуемыми для рабочей арматуры.

Во всех случаях толщину защитного слоя бетона следует также принимать не менее диаметра стержня арматуры.

В изгибаемых, растянутых и внецентренно сжатых (при Ml/Nl > 0,3h) элементах, кроме фундаментов, толщина защитного слоя для растянутой рабочей арматуры, как правило, не должна превышать 50 мм. В защитном слое толщиной свыше 50 мм следует устанавливать конструктивную арматуру в виде сеток. При этом площадь сечения продольной арматуры сеток должна быть не менее 0,05Аs, шаг поперечной арматуры должен не превышать высоты сечения и соответствовать указаниям п. 5.18. (п.5.8 Пособия к СП 52-101-2003)

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 dsi — 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  l0/i ≤ 17 (для прямоугольных сечений  l0/h ≤ 5 );

0,25 % — во внецентренно сжатых элементах при гибкости  l0/i ≥ 87 (для прямоугольных сечений  l0/h ≥ 25);

для промежуточных значений гибкости элементов значение ms 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 ms 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 0,5h0 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 0,75h0 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 h0 и не более 300 мм. Стержни, ближайшие к контуру грузовой площади, располагают не ближе h0/3 и не далее h0/2 от этого контура. При этом ширина зоны постановки поперечной арматуры (от контура грузовой площади) должна быть не менее 1/5h0.

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 Rs на бетон, определяют по формуле

         (8.1)

где As и us — соответственно площадь поперечного сечения анкеруемого стержня арматуры и периметр его сечения, определяемые по номинальному диаметру стержня;

Rbond — расчетное сопротивление сцепления арматуры с бетоном, принимаемое равномерно распределенным по длине анкеровки и определяемое по формуле

Rbond = h2h3Rbt,          (8.2)

здесь Rbt — расчетное сопротивление бетона осевому растяжению;

h2 — 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;

h3 — коэффициент, учитывающий влияние размера диаметра арматуры, принимаемый равным:

1,0 — при диаметре арматуры ds ≤ 32 мм;

0,9 — при диаметре арматуры 36 и 40 мм.

п.8.3.22 СП 52-101-2003 Требуемую расчетную длину анкеровки арматуры с учетом конструктивного решения элемента в зоне анкеровки определяют по формуле

         (8.3)

где l0,an — базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (8.1);

As,cal, As,ef — площади поперечного сечения арматуры, соответственно требуемая по расчету и фактически установленная;

a — коэффициент, учитывающий влияние на длину анкеровки напряженного состояния бетона и арматуры и конструктивного решения элемента в зоне анкеровки.

При анкеровке стержней периодического профиля с прямыми концами (прямая анкеровка) или гладкой арматуры с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств для растянутых стержней принимают a = 1,0, а для сжатых — a = 0,75.

Допускается уменьшать длину анкеровки в зависимости от количества и диаметра поперечной арматуры, вида анкерующих устройств (приварка поперечной арматуры, загиб концов стержней периодического профиля) и величины поперечного обжатия бетона в зоне анкеровки (например, от опорной реакции), но не более чем на 30 %.

В любом случае фактическую длину анкеровки принимают не менее 0,3l0,an, а также не менее 15 ds и 200 мм.

В случае, если толщина элемента меньше требуемой толщины анкеровки, то арматуру загибают. Гладкую арматуру загибают в любом случае.

Для удобства расчёта сделал программу расчёта длины анкеровки в Excel.

Соединение арматуры

п.8.3.26 СП 52-101-2003 Для соединения арматуры принимают один из следующих типов стыков:

а) стыки внахлестку без сварки:

— с прямыми концами стержней периодического профиля;

— с прямыми концами стержней с приваркой или установкой на длине нахлестки поперечных стержней;

— с загибами на концах (крюки, лапки, петли); при этом для гладких стержней применяют только крюки и петли;

б) сварные и механические стыковые соединения:

— со сваркой арматуры;

— с применением специальных механических устройств (стыки с спрессованными муфтами, резьбовыми муфтами и др.).

п.8.3.27 СП 52-101-2003 Стыки арматуры внахлестку (без сварки) применяют при стыковании стержней с диаметром рабочей арматуры не более 40 мм.

На соединения арматуры внахлестку распространяются указания 8.3.19 СП 52-101-2003.

Стыки растянутой или сжатой арматуры должны иметь длину перепуска (нахлестки) не менее значения длины ll, определяемого по формуле

            (8.5)

где l0,an — базовая длина анкеровки, определяемая по формуле (8.1);

As,cal, As,ef — по 8.3.22;

a — коэффициент, учитывающий влияние напряженного состояния арматуры, конструктивного решения элемента в зоне соединения стержней, количество стыкуемой арматуры в одном сечении по отношению к общему количеству арматуры в этом сечении, расстояния между стыкуемыми стержнями.

При соединении арматуры периодического профиля с прямыми концами, а также гладких стержней с крюками или петлями без дополнительных анкерующих устройств коэффициент a для растянутой арматуры принимают равным 1,2, а для сжатой арматуры — 0,9. При этом должны быть соблюдены следующие условия:

— относительное количество стыкуемой в одном расчетном сечении элемента рабочей растянутой арматуры периодического профиля должно быть не более 50 %, гладкой арматуры (с крюками или петлями) — не более 25 %;

— усилие, воспринимаемое всей поперечной арматурой, поставленной в пределах стыка, должно быть не менее половины усилия, воспринимаемого стыкуемой в одном расчетном сечении элемента растянутой рабочей арматурой;

— расстояние между стыкуемыми рабочими стержнями арматуры не должно превышать 4 ds;

— расстояние между соседними стыками внахлестку (по ширине железобетонного элемента) должно быть не менее 2 ds и не менее 30 мм.

В качестве одного расчетного сечения элемента, рассматриваемого для определения относительного количества стыкуемой арматуры в одном сечении, принимают участок элемента вдоль стыкуемой арматуры длиной 1,3 ll. Считается, что стыки арматуры расположены в одном расчетном сечении, если центры этих стыков находятся в пределах длины этого участка.

Допускается увеличивать относительное количество стыкуемой в одном расчетном сечении элемента рабочей растянутой арматуры до 100 %, принимая значение коэффициента a равным 2,0. При относительном количестве стыкуемой в одном расчетном сечении арматуры периодического профиля более 50 % и гладкой арматуры более 25 % значения коэффициента a определяют по линейной интерполяции.

При наличии дополнительных анкерующих устройств на концах стыкуемых стержней (приварка поперечной арматуры, загиб концов стыкуемых стержней периодического профиля и др.) длина перепуска стыкуемых стержней может быть уменьшена, но не более чем на 30 %.

В любом случае фактическая длина перепуска должна быть не менее 0,4al0,ап, не менее 20 ds и не менее 250 мм.

п.8.3.28 СП 52-101-2003 При соединении арматуры с использованием сварки выбор типов сварного соединения и способов сварки производят с учетом условий эксплуатации конструкции, свариваемости стали и требований по технологии изготовления в соответствии с действующими нормативными документами (ГОСТ 14098).

п.8.3.29 СП 52-101-2003 При использовании для стыков арматуры механических устройств в виде муфт (муфты на резьбе, спрессованные муфты и т.д.) несущая способность муфтового соединения должна быть такой же, что и стыкуемых стержней (соответственно при растяжении или сжатии). Концы стыкуемых стержней следует заводить на требуемую длину в муфту, определяемую расчетом или опытным путем.

При использовании муфт на резьбе должна быть обеспечена требуемая затяжка муфт для ликвидации люфта в резьбе.

Гибка арматуры

п.8.3.30 СП 52-101-2003 При применении гнутой арматуры (отгибы, загибы концов стержней) минимальный диаметр загиба отдельного стержня должен быть таким, чтобы избежать разрушения или раскалывания бетона внутри загиба арматурного стержня и его разрушения в месте загиба.

Минимальный диаметр оправки don для арматуры принимают в зависимости от диаметра стержня ds не менее:

для гладких стержней:

don = 2,5 ds при ds < 20 мм;

don = 4 ds при ds ≥ 20 мм;

для стержней периодического профиля:

don = 5 ds при ds < 20 мм;

don = 8 ds при ds ≥ 20 мм.

Арматурная сетка

Помимо использования каркаса из арматуры, соединенной сваркой или вязкой, широко используют арматурные сетки по ГОСТ 23279-2012.

Арматурная сетка производится путем сваривания перпендикулярно расположенных проволок.

Сетки могут иметь квадратную или прямоугольную форму, поставляться в рулонах. Диаметр арматуры в сетке может быть от 3 до 10 мм для легких сеток, и более 12 мм для тяжелых сеток.

Использование готовой арматурной сетки позволяет увеличивать скорость строительства.

Расчет ж.б. конструкций

Арматура, прежде всего, подбирается согласно расчёту. В данной статье я не буду подробно рассматривать этот вопрос т.к. он очень большой. На практике для расчета монолитных конструкций используют специализированные программы, например: SCAD, Лира, Robot. Помимо этих программ есть еще множество, но эти программы наиболее часто употребляются для расчета ЖБК в нашей стране.

Расчет ЖБК (железобетонный конструкций) производится по первому и второму предельному состоянию.

Расчеты по предельным состояниям первой группы включают:

расчет по прочности;

расчет по устойчивости формы (для тонкостенных конструкций);

расчет по устойчивости положения (опрокидывание, скольжение, всплывание).

Расчеты по предельным состояниям второй группы включают:

расчет по образованию трещин;

расчет по раскрытию трещин;

расчет по деформациям.

При расчётах необходимо учесть различные ситуации в соответствии с ГОСТ Р 54257, в том числе стадии изготовления, транспортирования, возведения, эксплуатации, аварийные.

Литература

При проектировании и производстве железобетонных конструкций гражданских и промышленных сооружений необходимо соблюдать следующие нормы:

— СП 63.13330.2012 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения. Актуализированная редакция СНиП 52-01-2003;

— СП 52-101-2003 Бетонные и железобетонные конструкции без предварительного натяжения бетона;

— ГОСТ 5781-82* Сталь горячекатаная для армирования железобетонных конструкций. Технические условия;

— ГОСТ Р 52544-2006 «Прокат арматурный свариваемый периодического профиля классов А500С и В500С для армирования железобетонных конструкций»;

— ГОСТ 10884-94 Сталь арматурная термомеханически упрочненная для железобетонных конструкций;

— ГОСТ 6727-80 «Проволока из низкоуглеродистой стали холоднотянутая для армирования железобетонных конструкций»;

— ГОСТ 13840-68 «Канаты стальные арматурные 1х7»;

— ГОСТ 31938-2012 Арматура композитная полимерная для армирования бетонных конструкций.

Также есть руководства и пособия к СНиП по проектированию железобетонных конструкций:

— Руководство по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона (без предварительного напряжения);

— Пособие по проектированию бетонных и железобетонных конструкций из тяжелого бетона без предварительного напряжения арматуры (к СП 52-101-2003);

— Пособие по расчету бетонных и железобетонных конструкций на ЭВМ (к СП 63.13330.2012).

buildingbook.ru

Подбор продольной рабочей арматуры

- бетон класса В30 (Rb = 1,7 кН/см2, Rbt = 0,12 кН/см2);

- продольная арматура класса А300 (Rs = 28 кН/см2, Rsw = 22,5 кН/см2),

- поперечная арматура класса Вр-I (Rs = 36 кН/см2, Rsw = 26 кН/см2).

Граничные значение относительной высоты и относительного статического момента сжатой зоны бетона:

R = 0,610; A0R = 0,424

Уточним размеры поперечного сечения главной балки расчетом.

Зададимся оптимальным процентом армирования:  = 2%.

Подсчитаем относительную высоту сжатой зоны бетона:

 = (/100) * (Rs/ Rb) < R;

 = (2,0/100) * (28/1,7) = 0,329 < R.

По найденному  из таблицы 1 найдем А0 = 0,275.

Из найденных моментов выберем наибольший по абсолютной величине и определим полезную высоту балки и полную высоту балки:

Из найденных моментов выберем наибольший по абсолютной величине и определим полезную высоту балки и полную высоту балки:

см;

h = h0 + a = 67 + 8 = 75 см;

где a = 8 см - расстояние от крайнего волокна до центра тяжести арматуры.

Принимаем hхb = 80х35см.

Проверка прочности наклонной полосы между наклонными трещинами:

кН;

условие выполняется.

Анализ работы главной балки, в состав которой входит плита, показывает, что в центре пролетов сжатая зона находится сверху. В этих сечениях расчет балки ведется как для таврового сечения. На опорах сжатая зона находится снизу - расчет ведется как для прямоугольного сечения.

Расчет арматуры на опорах.

В этих сечениях расчет балки ведется как для прямоугольного сечения.

Значение параметра А0 определяется по формуле:

;

По таблице определяем значение .

Расчетная площадь арматуры определяется по формуле:

;

Расчет арматуры в пролетах.

В этих сечениях расчет балки ведется как для таврового сечения.

Выбирается расчетная ширина полки в соответствии с рекомендацией по ограничению b’. Ограничение b’:

т.к. ,

то: 131см.

Определяем расчетный случай тавра.

Мпол.т. – момент, который может быть воспринят полкой тавра относительно растянутой арматуры:

кН*м;

т.к. , то нейтральная ось сечения проходит в полке. Сечение рассчитывается как прямоугольное с размерами 35х80 см.

По таблице определяем значение .

Расчет арматуры выполним в табличной форме.

Результаты вычислений см. табл. 3.3.

Табл. 3.3. Расчет продольной арматуры в главной балке

Сеч-е

Поп. сеч-е

М,

кН*м

ho,

см

A0

As

см2

Сортамент

Asфакт

см2

%

2

тавр

589,7

67

0,059

0,969

32,44

3⌀25+3⌀28

33,2

1,58

3-4

пр-к

-718

67

0,269

0,840

45,56

8⌀28

49,26

2,35

5

тавр

433,9

67

0,043

0,979

23,63

3⌀20+3⌀25

24,15

1,15

6-7

пр-к

-651,1

67

0,244

0,858

40,45

7⌀28

43,10

2,05

8

тавр

483,3

67

0,048

0,975

26,42

6⌀25

29,45

1,40

Пример расчета - расчет сечения 2:

М = 589,7 кН∙м; h0 = 0,67 м; b’ = 1,31 м;

;

 = 0,969;

см2;

Для обеспечения прочности балок по наклонным сечениям у опор, где действуют наибольшие поперечные силы Q, устанавливается поперечная арматура.

Определим величину - поперечную силу, воспринимаемую бетоном (проверка необходимости постановки поперечной арматуры по расчету):

кН.

Из статики QВН max = -600,4 кН.

, следовательно, необходимость в поперечной арматуре есть.

Определим максимальный шаг хомутов:

см;

S1 < h/3 = 25,0 см; S2 < 3h/4 = 56,3 см.

Примем S2 = 2S1, откуда:

S1 = 25 см;

S2 = 50 см.

Из конструктивных соображений диаметром хомутов dSW:

и мм

Принимаем dSW = 12 мм. Площадь поперечного сечения .

Число плоских каркасов в сечении балки равно числу хомутов nSW = 3.

Проверка прочности балки по наклонным сечениям:

1.

;

условие выполняется.

2. Qbw =;

кН = 600,4 кН.

условие выполняется.

    1. Схема армирования главной балки. Построение эпюры материалов

Арматура в пролетных сечениях подобрана по максимальным моментам. Анализируя эпюру моментов, очевидно, что часть арматуры может быть оборвана.

Места обрывов арматуры устанавливаются по эпюре материалов. Для построения эпюры материалов определяется момент Ms, который может быть воспринят стержнями.

Ms = ∙h0∙Asфакт∙Rs;

где =f();

;

Результаты вычислений приведены в табл. 3.4.

Табл. 3.4. Расчет моментов для построения эпюры материалов

Сеч-е

Сортамент

Asфакт

b

ξ

Ms

см2

см

кН•м

2

3⌀25+3⌀28

33,2

131

0,06

0,970

604,1

3⌀28

18,47

131

0,03

0,985

341,3

3-4

8⌀28

49,26

35

0,35

0,825

762,4

5

3⌀20+3⌀25

24,15

131

0,05

0,975

441,7

3⌀25

14,73

131

0,03

0,985

272,2

6-7

7⌀28

43,10

35

0,30

0,850

687,3

8

6⌀25

29,45

131

0,06

0,970

535,9

3⌀25

14,73

131

0,03

0,985

272,2

Длина анкеровки стержней второго ряда должна быть не меньше 20ds и не меньше w, определяемого по формуле:

;

Расчеты сведены в табл. 3.5.

Табл. 3.5. Определение длины анкеровки стержней

Сеч.

Qmax

w1

w2

wmax

мм

кН

см

см

см

1.1

25

291

45

50

50

1.2

25

315

48

50

50

2.1

20

316

46

40

46

2.2

20

309

45

40

45

3.1

25

339

51

50

51

В.1

28

487

69

56

69

В.2

28

440

64

56

64

С.1

28

434

63

56

63

С.2

28

460

66

56

66

studfiles.net

2.4. Подбор сечения арматуры

Армирование плиты может производиться в виде отдельных стержней, сварных рулонных или плоских сеток. Подбор рабочей продольной арматуры в каждом сечении плиты определяется по соответствующим изгибающим моментам, как для изгибаемых элементов прямоугольного сечения с одиночной арматурой.

Подбор сечений арматуры производится в соответствии с расчетной схемой, показанной на рис. 2.4, и структурой 2 (рис. 2.6).

Пример 2.4. Рассчитать количество рабочей продольной арматуры в первом пролете плиты при ее армировании индивидуальными плоскими сетками.

Исходные данные (по примеру 2.2 и 2.3):

кНм; fcd = 10,7 Н/мм2

Рис. 2.6. Структура 2 Подбор площади сечения арматуры для изгибаемого элемента прямоугольного сечения с одиночным армированием

Арматура класса S400 Н/мм2

Граничное значение относительной высоты сжатой зоны бетона

По таблице П.4 Приложения по определяем

Требуемая площадь сечения рабочей арматуры

мм2

Проверяем

По таблице 2.3 принимаем сварную плоскую сетку с рабочими стержнями 8 класса S400, установленными с шагом 150 мм. Распределительная арматура – 4 класса S500, устанавливается с шагом 350 мм согласно таблице 2.4.

Аналогично рассчитываются площади сечения арматуры в средних пролетах и на опорах.

Окончательно площадь сечения арматуры, принятая по расчету для расчетных полос I и II плиты, приведена на рис. 2.7.

2.5. Конструирование плиты

По расчетной площади арматуры Аst подбирают рабочую и распределительную арматуру плиты, используя таблицы 2.3 и 2.4. При толщине плиты hs150 мм – не более 1,5hs.

Расстояние между рабочими стержнями, доводимыми до опоры плиты, не должно превышать 400 мм, причем площадь сечения этих стержней на 1 м ширины плиты должна составлять не менее 30% площади сечения стержней в пролете, определенной расчетом по наибольшему изгибающему моменту.

Площадь сечения распределительной арматуры в плитах должна составлять не менее 10% площади сечения рабочей арматуры в месте наибольшего изгибающего момента. Диаметр и шаг стержней этой арматуры, в зависимости от диаметра и шага стержней рабочей арматуры, можно принимать по таблице 2.4.

Рис. 2.7. Площадь арматуры плиты, принятая по расчету

Таблица 2.3

Площадь поперечного сечения арматуры на 1 м ширины плиты, мм2

Шаг стержней, мм

Диаметр стержней, мм

3

4

5

6

8

10

12

14

16

100

71

126

196

283

503

785

1131

1539

2011

125

57

101

157

226

402

628

905

1231

1608

150

47

84

131

184

335

523

754

1026

1340

200

35

63

98

141

251

393

565

769

1005

250

28

50

79

113

201

314

452

616

804

300

23

42

65

94

168

261

377

513

670

350

20

36

56

81

144

224

323

444

574

400

18

32

49

71

125

196

282

350

502

Таблица 2.4

Диаметр и шаг стержней min распределительной арматуры балочных плит, мм

Диаметр стержней рабочей арматуры, мм

Шаг стержней рабочей арматуры, мм

100

125

150

200

250

300

3…4

5

6

8

10

12

14

studfiles.net

3.4. Подбор сечения арматуры

Расчетное сопротивление бетона сжатию составит:

fcd =

fck

=

16

=10,7 МПа;

1,5

γc

M Sd ,max

114,03 106

d =

α f

cd

b

α

=

0,85 10,7 200 0,302 = 455,6 мм.

w

m

Полная высота балки h = d + c1 = 455,6 + 45 = 500,6 мм, где c1 – расстояние от верхней грани балки до центра тяжести рабочей арматуры (на опоре).

Принимаем h = 500 мм, так как высота балки должна быть кратна 50 мм. Размеры сечения второстепенной балки:

b×h = 200×500 мм,

b/h = 200/500 = 0,40 < 0,5 – условие выполняется. Окончательно принимаем размеры сечения второстепенной балки b×h = 200×500 мм.

Тогда новое значение рабочей высоты второстепенной балки составит: d = h – c = 500 – 35 = 465 мм.

Взависимости от направления действия изгибающего момента сжатая зона второстепенной балки таврового сечения расположена в верхней или нижней части сечения.

При подборе продольной арматуры в пролетах второстепенной балки от действия положительных изгибающих моментов сечение балки рассчитывается

как тавровое с шириной полки b/f .

При определении сечения рабочей продольной арматуры на промежуточных опорах и в средних пролетах при действии отрицательного изгибающего момента в расчет вводится только ширина ребра балки bw.

Максимальная расчетная ширина полки b/f ограничивается определенны-

ми пределами, так как ее совместная работа с ребром в предельной стадии может быть не обеспечена в следствие местной потери устойчивости полки и ее чрезмерного прогиба.

Согласно п. 7.1.2.7. СНБ 5.03.01-02 [1] значение b/f , вводимое в расчеты, принимается из условия, что ширина свеса полки в каждую сторону от ребра должна быть не более 1/6 пролета элемента и не более:

а) при наличии поперечных ребер или h f ≥ 0,1 h – половины расстояния в

свету между продольными ребрами.

б) при отсутствии поперечных ребер или при расстоянии между ними большем, чем расстояние между продольными ребрами, и при (hf < 0,1 h)

−6 h/f .

Вкачестве рабочей арматуры железобетонных конструкций следует преимущественно применять арматуру класса S400, S500 (min ≥12 мм).

Определение площади сечения рабочей арматуры во второстепенной балке производится согласно структуре 4 (рис. 3.5).

Пример 3.2. Определение площади сечения продольной рабочей арматуры в первом пролете при действии положительного изгибающего момента.

h=500

bf/=2100

f/=80

h

d=465

bw=200

c=35

Рис. 3.5. Сечение второстепенной балки.

Исходные данные:

h/f =80 мм;

MSd1,max = 146,15 кНм; bw = 200 мм;

d = h – c = 500 – 35 = 465 мм;

c = c

cov

+

2

1)

b/

= 2 b

+ b ,

f

св

w

где: а) b

=

1

l

= 6100

=1016,67 мм,

св

6

0

6

б)

b

=

1

200

2

2100 − 2

2

=950 мм,

св

в)

h f

=

80

= 0,16 > 0,1.

h

500

Рис. 3.5. Структура 4 Определение площади арматуры в изгибаемых элементах таврового профиля

35

В расчетную ширину полки b/f вводится минимальное значение b/f = 2bсв + bw = 2 950 + 200 = 2100 мм.

Класс по условиям эксплуатации XC1. Принимаем бетон класса C16/20. Расчетное сопротивление бетона сжатию составит

fcd =

fck

=

16 =10,7 МПа.

γc

1,5

Назначаем арматурные стержни класса S400

f yd =

f yk

=

400

≈365МПа.

γs

1,1

ω = 0,85 − 0,008 fcd = 0,85 − 0,008 10,7 = 0,764 ;

ξlim =

ω

=

0,76

= 0,62.

σ

1,lim

ω

365

0,76

1 +

1

1

+

1

σs,cu

1,1

500

1,1

По таблице П.4 Приложения для ξlim = 0,62 находим αm,lim = 0,42. Определим, где проходит граница сжатой зоны в нашем случае:

h/f

80

M

=α f

b/

h/

d −

= 0,85 10,7

2100

80

465

= 647,56

кНм

2

Rd ,n

cd

f

f

2

Так как

MRd,n = 647,56 кНм > MSd1,max = 146,15 кНм, то нейтральная ось

проходит в пределах полки.

Сечение расчитывается как прямоугольное с шириной b/f .

αm =

M Sd1,max

=

146,15 106

= 0,035

studfiles.net

Расчёт количества арматуры для разных типов фундамента

Использование арматуры, особенно при заливке фундамента дома, особенно необходимо. Данный строительный материал позволяет уплотнить бетон и увеличить его технические характеристики, первой из которых является прочность. Для экономии арматуры следует знать, как правильно производить расчёт арматуры для фундамента.

Расчёт арматуры для ленточного фундамента

Ленточный фундамент дома применяется чаще чем плитовой, из-за следующих своих преимуществ:

  • Более низкая стоимость.
  • Требуется меньше времени для монтажа.
  • Обладает такими же сроком эксплуатации, как и монолитный тип фундамента.

Но для того, чтобы ленточный фундамент был смонтировав правильно, необходимо знать 2 основных параметра: диаметр продольных и поперечных арматурных стержней, а также их общее количество (с небольшим запасом).

Как правильно рассчитать диаметр продольной арматуры

Расчёт арматуры для ленточного фундамента дома подразумевает использование основного нормативного документа – СНиП 52-01-2003, в котором указано, что содержание продольной арматуры в железобетонном элементе должно составить не менее 0.1%. Т.е. совокупная площадь сечения прутьев арматуры должна быть не менее 0.1% от рабочей площади поперечного сечения железобетонного элемента.

Видеоролик на Youtube:

Правильный расчёт площади поперечного сечения железобетонной ленты следующий: необходимо ширину конструкции умножить на её высоту. Пример: при ширине фундамента дома 50 см и высоте 1 м, его площадь сечения составит 5000 см2. Теперь следует вспомнить СНиП 52-01-2003 и разделить полученное число на 1000, чтобы найти параметр для дальнейшего расчета. Ответ: 5 см2. Многие строители, даже с большим опытом работы, просто выбирают диаметр арматуры «на глазок», и чаще всего это оказываются стержни 8 или 10 мм. Но это неправильно, необходимо использовать установленные нормативными документами формулы и примеры расчётов.

Полезный калькулятор для расчёта ленточного фундамента: http://stroy-calc.ru/raschet-lentochnogo-fundamenta.

Теперь следует воспользоваться удобной таблицей:

Сверху указано количество стержней. Основное тело таблицы – площадь поперечного сечения арматуры (0.1% от площади поперечного сечения ленты фундамента). Совместив количество стержней и параметр площади сечения, в правой колонке узнаём необходимое сечение арматуры.

При заливке фундамента очень часто применяют стандартную схему монтажа с четырьмя арматурными прутьями. Из таблицы можно почерпнуть все необходимые данные и даже узнать расход арматуры на 1м3 бетона: 4 прутка с площадью поперечного сечения не менее 4 мм2, должны иметь диаметр 12 мм. Если взглянуть немного ниже, то можно использовать и 2 прутка, но тогда диаметр каждого из них должен составлять не менее 16 мм, что будет крайне расточительно.

Удобный калькулятор для ленточного фундамента: http://obystroy.com/kalkulyator-rascheta-kolichestva-betona-lentochnogo-fundamenta

На сегодняшний день, большинство строительных компаний не используется арматуру диаметром 8 мм при заливке бетона, пользуясь простыми расчётами:

  • При длине прутка менее чем 3 м, необходимо применять арматуру диаметром 10 мм.
  • При длине прутка более чем 3 м, необходимо применять арматуру диаметром 12 мм.

Подбирать диаметр для поперечных стержней ленточного фундамента следует точно также, как и для продольных. Никаких серьёзных особенностей в данном процессе не существует.

Расчёт общего количества арматуры для ленточного фундамента

При армировании фундамента и заливке бетона, прутья укладываются внахлёст, что обязательно следует учитывать при расчёте общего количества материала. Нижеприведённая схема точно отображает готовую конструкцию:

Сверху указана простая формула расчёта нахлёста арматуры. Диаметр прута необходимо умножить на 30. Ответом будет длина нахлёста.

Обозначения на схеме указывают на то, что нахлёст продольных прутьев должен составлять не менее 30 их диаметров. Например, диаметр одного прута составляет 8 мм, это значит, что нахлёст арматуры необходимо делать не менее чем 24 см.

Чтобы рассчитать количество материала при заливке бетона, следует привести простой пример. Ширина фундамента составляет 6 м, его длина – 12 м. Общая длина основания: складываем 6 м и 12 м, и умножаем на 2, ответом является 36 м. Фундамент простой и для армирования используются 4 прута, поэтому 36 м надо умножить на 4, ответ – 144 м. Такой расчёт несложный и его можно произвести за короткий временной промежуток. Более проблемно рассчитать тот самый нахлёст одного арматурного прута на другой.

Самым правильным способом расчёта нахлёста является составление схемы армирования, после чего следует посчитать все места стыков и умножить их на 30 диаметров прутьев. Помимо того, что данный способ правильный, он ещё достаточно трудоёмкий и требует массу времени, ведь таких стыков даже в фундаменте 6*12 будет огромное количество. Поэтому стараются сократить время расчётов и просто прибавить 15 % прутьев к общей длине армированной конструкции.

Расчёт количества продольных и поперечных стержней

Расход арматуры на куб бетона также требует такого параметра как сечение ленты фундамента. Пусть ширина будет 0.3 метра, а длина 0.8 метра. Данные значения являются реальными, но для них следует предусмотреть определенный запас. Поэтому ширина станет 0.35 метра, а длина 0.9 метра. Общая длина арматурного прута для такой конструкции составляет 2.5 метра.

Площадь сечения верхнего или нижнего пояса можно узнать по формуле: ширину ленты умножить на её высоту и на коэффициент 0.001. Получившуюся цифру найти из таблицы (значение ниже полученного указывать не следует). Верхней цифрой является необходимое количество прутов для фундамента. Слева – диаметр одного прутка. Справа – масса одного метра выбранной арматуры.

Зачем следует делать такой запас? Для большей устойчивости армированного каркаса, его немного вбивают в землю. Поэтому запас арматуры позволяет надёжно зафиксировать конструкцию и исключить её движение при заливке бетона. Расчёт одной стороны составит: 0.3 м умножить на 2 и сложить с длиной (0.9 м также умножить на 2).

На самой длинной стороне фундамента, которая составляет 12 м, необходимо разместить 6 таких конструкций. Таких сторон две, поэтому количество конструкций также следует умножить в 2 раза и получится 12 штук. Для широкой стороны фундамента потребуется не менее 10 арматурных прямоугольников, соответственно, для двух сторон – 20 штук, а общее количество 32 штуки.

Осталось длину одного арматурного прямоугольника перемножить на их общее количество, и ответом будет 80 м. Расчёт каркаса достаточно прост, и требует совсем небольшого количества времени, достаточно только набить руку.

Расчет количества арматуры для плитного фундамента

Плитный фундамент используется в тех местах, где необходима минимизация земельных работ. Для данной разновидности фундамента вполне достаточно полуметрового котлована, но необходимы такие строительные материалы как гидроизоляция, утеплители различного рода и небольшой слой песка.

Узнав диаметр арматуры или её сечение, данные необходимо подставить в таблицу, которая покажет не только вес одного метра материала, но и метраж в одной тонне, что очень удобно при расчётах общего количества.

Расход арматуры и расчёт её диаметра производится согласно следующих нормативных документов:

  • СНиП 52-01-2003.
  • СНиП 3.03.01-87.
  • ГОСТ Р 52086-2003.

Критерии выбора диаметра арматуры для плитного фундамента следующие:

  • При строительстве одноэтажных зданий с небольшой нагрузкой на площадь, следует использовать стержни диаметром 10 мм. На углы зданий необходимо укладывать материал толщиной не менее 12 мм.
  • Для каркаса двухэтажных зданий надо применять арматуру толщиной 12 мм и более. На углы плиты – 16 мм.

Удобный калькулятор для расчёта монолитной плиты: https://wpcalc.com/slab-foundation/

При расчёте количества материала для плитного фундамента следует помнить, что самым оптимальным является шаг в 20 см. Зная шаг, остаётся общую ширину монолитной конструкции поделить на данную цифру. Пример: ширина плиты составляет 8 м, необходимо разделить её на 0,2 м и получим количество 40, которое теперь следует удвоить (если ширина конструкции равна её длине), соответственно – 80 штук. Если стороны не совпадают, то их расчёт надо делать отдельно.

Видеоролик на Youtube:

Для определения общей длины арматурных стержней, их количество следует умножить на длину одной штуки: 80 штук умножить на 6 м (наиболее длинная арматура). Ответ: 480 м арматуры для плиты.

viascio.ru

Как самостоятельно провести расчет арматуры для фундамента

Для восприятия деформационных нагрузок и формирования единой конструкции монолитный фундамент армируется. Если бетон прекрасно воспринимает сжимающие нагрузки, то арматура, как часто говорят, работает на растяжение. При условии, что вы решили своими руками возводить основание для дома, вам придется потрудиться над расчетами не только бетонной смеси, но и арматуры для фундамента. О том, как подсчитать необходимый метраж этого материала, а также рассчитать требуемое сечение арматуры, мы постараемся подробно расписать в этой статье.

Сколько должно быть арматуры в фундаменте

Чтобы процесс расчета был максимально понятным, в качестве примера мы рассмотрим ленточное основание высотой 600 мм с шириной ленты 400 мм для фундамента, схема которого изображена на рисунке ниже.

Минимально допустимое содержание армирующих элементов в ленточном основании определяется по СНиП 52-01-2003 «Бетонные и железобетонные конструкции». В пункте 7.3.5 сказано, что относительное содержание продольной арматуры не должно быть меньше 0,1% от площади сечения железобетонного элемента. Для ленточного фундамента учитывается отношение суммарного сечения арматуры и ленты.

В нашем случае имеем: площадь сечения ленты – 600×400=240 000 мм2. С учетом полученных данных определяем количество стержней, необходимое для продольного армирования ленты. Для этого воспользуемся частью таблицы из прил. 1 к пособию по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий», представленной на рисунке ниже. Предварительно переведем мм2 в см2 и умножим полученное значение на 0,001 (именно такую часть должна занимать суммарная площадь поперечного сечения продольной арматуры). Получаем: 240000 мм2 = 2400 см2, 2400 см2×0,001=2,4 см2.

Изучая данные таблицы 1, сложно понять, арматуру какого диаметра, и в каком количестве нужно использовать. Ведь при требуемой площади сечения в 2,4 см2, судя по таблице, можно использовать 2 стержня 14 мм арматуры, 3 стержня 12 мм, 4 стержня 10 мм и т.д. От чего отталкиваться при расчетах? В разделе 1 приложения 1 к пособию по проектированию «Армирование элементов монолитных железобетонных зданий» сказано, что при длине стороны более 3 м (как в нашем случае), минимальный диаметр арматуры составляет 12 мм. Для равномерного восприятия нагрузок потребуется два пояса армирования, содержащих по два прутка арматуры диаметром 12 мм.

Диаметр поперечной арматуры выбираем минимально допустимый для каркаса, высотой менее 800 мм (у нас ввиду высоты фундамента и требуемого отступа от наружного слоя бетона в 50 мм – 500 мм=600-2×50) – 6 мм. Он должен быть не меньше четверти диаметра продольных прутков: 12/4=3

cdelayremont.ru

6.4.6. Подбор сечений продольной арматуры по изгибающим моментам

В первом пролете M1=(365,04кН·м).

2 2

αm = (M1/RВ · b ·h0 · γВ2) = 36504000/(11,5 · 100 ·35 · 54 · 0,9) = 0,346.

По значению αm определим ζ, = 0,778 (прил. 3). Определим площадь сечения продольной арматуры:

Аs=M1/(Rs·ζ·h0) = 36504000/(365·100·0,778·54) = 23,81см2.

По сортаменту арматуры примем 4 Ø28 А-III (∑As = 24,63 см2).

Во втором пролете (М2 = 239,85 кН· м)

2

2

αm = M2/(RB · b ·h0

· γВ2)= 23985000/(11,5 · 100· 35 ·54 · 0,9) = 0,227.

По значению αm определим ζ = 0,869 (прил. 3). Площадь сечения продольной арматуры:

Аs = M2/(Rs·ζ ·h0) = 23985000/(365 · 100 ·0,869· 54) = 14,00см2.

По сортаменту арматуры примем 4 Ø 22, А-III (∑As = 15,20 см2).

Количество верхней арматуры вычислим по величине опорных изгибающих моментов.

Сечение на опоре В слева (Млгр = 290,84 кН· м):

л

2

2

αm = M

гр/(RВ·b·h0

·γВ2) = 29084000/(11,5· 100·35 ·54 · 0,9) = 0,275.

По значению αm найдем ζ = 0,835.

Определим площадь сечения продольной арматуры:

Аs = Mлгр/(Rs·ζ ·h0) = 29084000/(365·100· 0,835 · 54 )= 17,67см2.

По сортаменту арматуры примем 2 Ø 22 А-III (As = 7,60 см2), 2 Ø25 А-III (As = 9,82 см2), ∑As = 17,42 см2.

Сечение на опоре В справа (Мпгр= 296,88 кН·м).

αm = M

п

2

2

гр/(RВ·b·h0

·γВ2) = 29688000/(11,5·100·35·54 ·0,9)= 0,831.

По значению αm определим ζ = 0,831.

Вычислим площадь сечения продольной арматуры:

Аs = Mпгр/(Rs·ζ ·h0) =29688000/(365 ·100·0,831 ·54) = 18,31см2.

По сортаменту арматуры примем 4 Ø25 А-III (∑As = 19,63 см2).

Во втором пролете при действии отрицательного момента необходимо проверить площадь верхней арматуры.

6.4.7. Расчет прочности наклонных сечений по поперечной силе

Расчет прочности по наклонным сечениям предусматривает определение площади поперечной арматуры и проверку прочности наклонной сжатой полосы бетона между трещинами. Расчетное значение поперечной силы принимаем для нормального сечения на грани колонны QлВ = 393,93 кН.

36

В соответствии с п.3.31 [1] проверим условие Q ≤QB + Qsw + Qs inc. Вычислим проекцию расчетного наклонного сечения на продольную ось

по формуле 76 [1].

QB =[φB2(1+φf +φn) ·Rbt·b·h02]/с=МВ/с ,

где φВ2 = 2 для тяжелого бетона; φf = φn = 0;

2

5

Н·см;

МВ =2·0,9·35·54 ·100 = 183,71 ·10

с = МВ ; qsw= (Rsw·Asw)/s ≥0,3Rbt·b.

Диаметр поперечных стержней устанавливаем из условия сварки с про- дольной арматурой диаметром 28 мм и принимаем равным dsw = 8 мм (Asw=0,503 см2) класса A-I, Rsw = 175 МПа, число каркасов два Asw =1,01 см2.

Шаг поперечных стержней s=150 мм, поскольку h=600>450 и s=150≤ h/3= 18,3 см.

Q = 393,93 > 0,6 R ·b ·h = 0,6 · 0,9 ·0,35·0,54 ·1000 =102,06кН - поперечная

max bt 0

арматура требуется по расчету

qsw= (Rsw·Asw)/s=(175·1,01·0,0001)/0,15=0,1178МПа·м; qsw = 0,1178 > 0,3 Rbt·b = 0,3·0,9 ·0,35 = 0,095МПа·м.

Следовательно, диаметр поперечной арматуры подобран верно. Поперечная сила, воспринимаемая арматурой:

Qsw= qsw ·2h0 =0,1178·2·0,54·1000=127,22кН.

Проекция наклонной трещины:

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

2

2

кН.

Qб=(2RBt·b·h0

)/с=(2·0,9·0,35·0,54·1000)/1,249=147,10

Проверка прочности:

Q = Qsw+Qб =127,22 + 147,10 = 274,32 кН,

Qmax= 393,93 > 274,32 кН.

Следовательно, прочность не обеспечена. Уменьшаем шаг поперечных стержней s = 100мм. qsw = (Rsw·Asw)/s =(175·1,01·0,0001)/0,1=0,1768МПа·м.

Поперечная сила, воспринимаемая арматурой:

Qsw= qsw ·2h0 =0,1768·2·0,54·1000=190,94кН.

Проекция наклонной трещины:

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

2

2

кН.

Qб=(2RBt·b·h0

)/с=(2·0,9·0,35·0,54·1000)/1,0194=180,21

Проверка прочности:

Qб +Qsw =180,21 + 190,94 = 371,15 Qmax=393,93>371,15.

Следовательно, прочность не обеспечена. Уменьшаем шаг поперечных стержней s = 50мм. qsw = (Rsw·Asw)/s =(175·1,01·0,0001)/0,05=0,3535МПа·м.

Поперечная сила, воспринимаемая арматурой:

Qsw= qsw ·2h0 =0,3535·2·0,54·1000=381,78кН.

Проекция наклонной трещины:

Поперечная сила, воспринимаемая бетоном:

2

2

кН.

Qб=(2RBt·b·h0

)/с=(2·0,9·0,35·0,54·1000)/0,7209=254,83

Проверка прочности:

Qб +Qsw =254,83 + 391,78 = 636,61 Qmax=393,93 М1 (367,01 > 365);

принимаем арматуру 4 Ø 28

А-III.

Изгибающий момент, воспринимаемый арматурой 2 Ø28 А - III;

Аs=12,32 см2; h0=60-3=57 см; µ= 12,32/35· 57 = 0,0062; ξ = 0,0062·365/11,5·0,9 = 0,219;ζ= 1-0,5·ξ = 0,891;

Mсеч=Rs·As ·ζ ·h0= 365·1000·12,32·0,0001·0,57·0,891 = 228,38кН·м.

Второй пролет. Изгибающий момент, воспринимаемый сечением с факти- чески принятой арматурой 4 Ø 22 А-III; Аs = 15,20 см2, определяем аналогично

предыдущему h0 = 60 - 6= 54 см;

µ= 15,20/35· 54 = 0,0080;

ξ = 0,0080·365/11,5·0,9 = 0,282;ζ= 1-0,5·0,282 = 0,859;

Mсеч=Rs·As ·ζ ·h0= 365· 1000· 15,20· 0,0001· 0,54· 0,859 = 257,35кН·м.

Изгибающий момент, воспринимаемый арматурой

2

Ø 22 А-III;

Аs=7,60 см2, определяем аналогично предыдущему ho = 60 - 3= 57 см;

µ= 7,60/35· 57 = 0,0038;

ξ = 0,0038·365/11,5·0,9 = 0,134;ζ= 1-0,5·0,134 = 0,933;

Mсеч=Rs·As ·ζ ·h0= 365·1000·7,60·0,0001·0,57·0,933 = 147,52кН·м.

Первая промежуточная опора слева. Арматура 2 Ø 22

А-III + 2 Ø 25

А-III;

Аs = 17,42 см2, h0 = 60 - 6= 54 см;

µ= 17,42/35· 54 = 0,0087;

ξ = 0,0087·365/11,5·0,9 = 0,307;ζ= 1-0,5·0,307 = 0,847;

Mсеч=Rs·As ·ζ ·h0= 365· 1000· 17,42· 0,0001· 0,54· 0,847 = 290,82кН·м.

Арматуру 2 Ø 22 А-III; Аs = 7,60 см2 доводят до крайней опоры.

h0 = 60 - 3= 57 см;

µ= 7,60/35· 57 = 0,0038;

ξ = 0,0038·365/11,5·0,9 = 0,134;ζ= 1-0,5·0,134 = 0,933;

Mсеч=Rs·As ·ζ ·h0= 365· 1000· 7,60· 0,0001· 0,57· 0,933 = 147,52кН·м.

Первая промежуточная опора справа. Арматура 4 Ø 25

А-III Аs

=19,63

см2, h0 = 60 - 6= 54 см;

µ= 19,63/35· 54 = 0,0104; ξ = 0,0104·365/11,5·0,9 = 0,367;ζ= 1-0,5·0,367 = 0,817;

39

Mсеч=Rs·As ·ζ ·h0= 365· 1000· 19,63· 0,0001· 0,54· 0,817 = 316,10кН·м.

Арматуру 2 Ø 25 А-III, Аs = 9,82 см2 доводят до опоры. h0 = 60 - 3= 57 см;

µ= 9,82/35· 57 = 0,0049; ξ = 0,0049·365/11,5·0,9 = 0,173;ζ= 1-0,5·0,173 = 0,914;

Mсеч=Rs·As ·ζ ·h0= 365· 1000· 9,82· 0,0001· 0,57· 0,914 = 186,73кН·м.

40

Эпюра М

Эпюра Q

Рис.7. Эпюра материалов и схема армирования ригеля

41

studfiles.net


Смотрите также